[发明专利]单晶硅堆叠形成及接合到互补金属氧化物半导体晶片

说明书

提供用于单晶硅堆叠形成及接合到互补金属氧化物半导体CMOS晶片以用于形成竖直三维3D存储器的系统、方法和设备。一种用于形成用于存储器单元的形成的竖直堆叠层的阵列的实例方法包含：提供硅衬底；将单晶硅锗层形成到所述衬底的表面上；外延地生长所述硅锗以形成较厚的硅锗层；将单晶硅层形成到所述硅锗的表面上；外延地生长所述硅锗以形成较厚的硅层；以及在重复叠加中，形成硅锗层和硅层以形成交替的硅层和硅锗层的竖直堆叠。

技术领域

本公开大体上涉及存储器装置，且更明确地说，涉及单晶硅堆叠形成及接合到互补 金属氧化物半导体(CMOS)晶片以用于形成竖直三维(3D)存储器。

背景技术

存储器通常实施于例如计算机、蜂窝电话、手持式装置等的电子系统中。存在许多不同类型的存储器，包含易失性和非易失性存储器。易失性存储器可需要电力来维持其 数据，且可包含随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存 储器(SRAM)和同步动态随机存取存储器(SDRAM)。非易失性存储器可通过在未供电时 保持所存储数据来提供持久性数据，且可包含NAND快闪存储器、NOR快闪存储器、 氮化物只读存储器(NROM)、相变存储器(例如相变随机存取存储器)、电阻式存储器(例 如电阻式随机存取存储器)、交叉点存储器、铁电随机存取存储器(FeRAM)等。

随着设计规则缩减，更少的半导体空间可用于制造包含DRAM阵列的存储器。用 于DRAM的相应存储器单元可包含具有通过沟道区分隔开的第一和第二源极/漏极区的 存取装置(例如晶体管)。栅极可与沟道区相对且通过栅极介电质与沟道区分隔开。例如 字线的存取线电连接到DRAM单元的栅极。DRAM单元可包含通过存取装置耦合到数 字线的存储节点，例如电容器单元。存取装置可通过耦合到存取晶体管的存取线激活(例 如用以选择单元)。电容器可存储对应于相应单元的数据值(例如逻辑“1”或“0”)的电 荷。

发明内容

本公开的方面提供一种用于形成用于存储器单元的形成的竖直堆叠层的阵列的方 法，其中所述方法包括：提供硅衬底；将单晶硅锗层形成到衬底的表面上；外延地生长硅锗 以形成较厚的硅锗层；将单晶硅层形成到硅锗的表面上；外延地生长形成到硅锗的表面上 的硅以形成较厚的单晶硅层；以及在重复叠加中，形成硅锗层和硅层以形成交替的硅层和硅锗层的竖直堆叠。

本公开的另一方面提供一种通过将材料堆叠接合到CMOS晶片而形成的装置，其中所述装置包括：CMOS晶片；第一单晶硅锗层，其附接到CMOS晶片的表面；第一单晶硅 层，其定位在硅锗的表面上；以及在重复叠加中，硅锗层和硅层，其形成交替的硅层和硅锗 层的竖直堆叠。

本公开的另一方面提供一种用于形成竖直堆叠层的存储器单元阵列的方法，其中所述方 法包括：提供硅衬底；将单晶硅锗层形成到衬底的表面上；将单晶硅层形成到硅锗的表面上； 在重复叠加中，形成硅锗层和硅层以形成交替的硅层和硅锗层的竖直堆叠；以及将竖直堆叠 的表面接合到CMOS晶片。

附图说明

图1A为根据本公开的数个实施例的竖直三维(3D)存储器的示意性图示。

图1B为说明根据本公开的数个实施例的用于半导体装置的数字线和主体接触区的 一部分的透视图。

图2A为根据本公开的数个实施例的竖直三维(3D)存储器的示意性图示。

图2B为说明根据本公开的数个实施例的竖直三维(3D)存储器阵列中的三节点存取 装置的一部分的透视图。

图3为说明根据本公开的数个实施例的竖直三维(3D)存储器单元中的三节点存取装 置的一部分的透视图。

图4说明根据本公开的数个实施例的用于产生竖直三维(3D)存储器的单晶硅堆叠的 实例过程。

图5说明根据本公开的数个实施例的用于将单晶硅堆叠接合到CMOS晶片的实例过程。