晶體管、包含晶體管的可變電阻存儲器件及其制造方法技術(shù)

一種可變電阻存儲器件，包括垂直晶體管，該垂直晶體管包括：有源柱體，有源柱體包括溝道區(qū)、形成于溝道區(qū)的一端的源極、以及形成于溝道區(qū)的另一端的輕摻雜漏極(LDD)區(qū)和漏極；第一柵電極，被形成為圍繞輕摻雜漏極(LDD)區(qū)的外圍，且具有第一功函數(shù)；以及第二柵電極，被形成為連接至第一柵電極并圍繞溝道區(qū)，且具有高于第一功函數(shù)的第二功函數(shù)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2013年2月27日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的申請?zhí)枮?0-2013-0021164的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施例關(guān)于一種半導(dǎo)體集成電路器件，尤其關(guān)于一種晶體管、包含晶體管的可變電阻存儲器件和其制造方法。
技術(shù)介紹
隨著移動(dòng)裝置、數(shù)字信息通信和消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，預(yù)期現(xiàn)有電子電荷控制器件的研究會面臨到限制。因此，需要開發(fā)與現(xiàn)有電子電荷器件不同的新概念的新功能型存儲器件，尤其需要具有大容量、超高速以及超低功耗的的下一代存儲器件。現(xiàn)在，把電阻器件當(dāng)作存儲介質(zhì)來使用的電阻存儲器件已被建議作為下一代存儲器件，一些例子為:相變隨機(jī)存取存儲器(phase-change random accessmemories, PCRAMs)、電阻隨機(jī)存取存儲器(resistance RAMs, ReRAMs)和磁阻隨機(jī)存取存儲器(magentoresistive RAMs, MRAMs)電阻存儲器件基本上可以被配置有開關(guān)器件和電阻器件，并根據(jù)電阻器件的狀態(tài)來儲存數(shù)據(jù)“O”或“I”。即使在電阻存儲器件中，最優(yōu)先的是提高集成密度并將最多的存儲器單元集成于狹窄的區(qū)域。為了滿足這些需求，電阻存儲器件采已經(jīng)用了三維(three-dimensional, 3D)垂直晶體管結(jié)構(gòu)。然而，即使在3D垂直晶體管中，薄的柵極層仍是可能被需要的。因此，當(dāng)高電壓供應(yīng)至柵極時(shí)，高電場被施加至輕摻雜漏極(lightly doped drain, LDD)區(qū)，并且可能造成柵致漏極泄漏(gate induced drain leakage, GIDL)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施例的一方面，一種晶體管可以包括:有源柱體，包括溝道區(qū)、形成于溝道區(qū)的一端的源極、以及形成于溝道區(qū)的另一端的輕摻雜漏極區(qū)和漏極；第一柵電極，被形成為圍繞輕摻雜漏極區(qū)的外圍，且具有第一功函數(shù)；以及第二柵電極，被形成為連接至第一柵電極并圍繞溝道區(qū)，且具有高于第一功函數(shù)的第二功函數(shù)。根據(jù)本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施例的另一方面，一種可變電阻存儲器件可以包括垂直晶體管和連接至垂直晶體管的漏極的電阻存儲結(jié)構(gòu)，垂直晶體管包括:有源柱體，包括溝道區(qū)、形成于溝道區(qū)的一端的源極、以及形成于溝道區(qū)的另一端的輕摻雜漏極區(qū)和漏極；第一柵電極，被形成為圍繞輕摻雜漏極區(qū)的外圍，且具有第一功函數(shù)；以及第二柵電極，被形成為連接至第一柵電極并圍繞溝道區(qū)，且具有高于第一功函數(shù)的第二功函數(shù)。根據(jù)本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施例的再另一方面，一種可變電阻存儲器件的制造方法可以包括:在半導(dǎo)體襯底中形成源極區(qū)；在源極區(qū)上形成半導(dǎo)體層；將半導(dǎo)體層圖案化以形成有源柱體；形成第一柵極來圍繞有源柱體；用絕緣層圍繞第一柵極的上部區(qū)而暴露第一柵極的下部區(qū)；以及通過增大暴露的第一柵極的功函數(shù)來形成第二柵電極。這些和其它本專利技術(shù)的特征、方面、具體實(shí)施例將被描述于下面的“【具體實(shí)施方式】”。【附圖說明】將配合所附的附圖從以下詳細(xì)描述中更加清楚地理解本專利技術(shù)公開的主題的上述和其它方面、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，其中:圖1示出根據(jù)本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施例的一種包括垂直晶體管的可變電阻存儲器件的示意剖視圖；圖2至圖5依序示出根據(jù)本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施例的一種可變存儲器件的垂直晶體管的制程的示意剖視圖；圖6示出根據(jù)本專利技術(shù)的另一示例性具體實(shí)施例的一種包括垂直晶體管的可變電阻存儲器件的示意剖視圖；圖7和圖8依序示出圖6的垂直晶體管的制程的示意性剖視圖；圖9示出根據(jù)本 專利技術(shù)的另一示例性具體實(shí)施例的垂直晶體管的示意圖；以及圖10示出根據(jù)本專利技術(shù)的另一示例性具體實(shí)施例的垂直晶體管的示意剖視圖。【具體實(shí)施方式】在下文中，本專利技術(shù)的各種示例性具體實(shí)施例將參考所附的附圖來更詳細(xì)地描述。這里參考示例性具體實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意的剖面圖描述示例性具體實(shí)施例。故，可以以預(yù)期緣于例如制造技術(shù)和/或公差的各種形狀變化和可以。因此，示例性具體實(shí)施例不應(yīng)解釋為局限于這里所示的區(qū)域的特定形狀，而是可以包括緣于例如制造的形狀誤差。在附圖中，為了清楚起見，層與區(qū)的長度和尺寸可以被夸大。在附圖中的相同的附圖標(biāo)記標(biāo)記著相同的部件。應(yīng)該容易被理解的是，在本文中的“在…上”與“在...之上”應(yīng)以最廣泛的方式解釋。“在…上”指的不只是“直接在…上”，亦可以指在其間有中間特征或?qū)拥哪硸|西上，且“在...之上”指的不只是“直接在…的頂部”，亦可以指在其間由中間特征或?qū)拥哪硸|西之上。應(yīng)注意的是，于本說明書中的“連接/耦接”代表的不只是一構(gòu)件直接耦接另一構(gòu)件，亦可以代表的是通過中間構(gòu)件間接耦接另一構(gòu)件。此外，只要句子中沒特定的提到，單數(shù)形包括多形。參見圖1，根據(jù)本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施例的一種可變電阻存儲器件100可以包括垂直晶體管101和電阻存儲結(jié)構(gòu)185。垂直晶體管101可以包括有源柱體120、第一柵電極140和第二柵電極160。源極S可以被提供于有源柱體120之下并且漏極D可以被提供于有源柱體120之上。在源極S與漏極D之間的有源柱體120用作垂直晶體管101的溝道區(qū)。此時(shí)，有源柱體120可以被解釋為包括源極S的一種結(jié)構(gòu)，或是有源柱體120可以具有獨(dú)立地形成在源極S上的一種結(jié)構(gòu)。源極S以及有源柱體120可以為半導(dǎo)體層。另外，輕摻雜漏極區(qū)LDD，其為低濃度的雜質(zhì)區(qū)，可以被形成在有源柱體120中并介于有源柱體120的用作溝道區(qū)的部分與漏極D之間，因此短溝道效應(yīng)可以被減輕。第一柵電極140可以被形成為圍繞有源柱體120的上部(輕摻雜漏極區(qū)LDD形成在其中)的周圍。第一柵電極140可以部分地與漏極D的一部分重疊，但第一柵電極140可以被實(shí)質(zhì)地形成于有源柱體120的對應(yīng)于輕摻雜漏極區(qū)LDD的位置。第二柵電極160可以被連接至第一柵電極140，并且圍繞有源柱體120的溝道區(qū)。例如，第二柵電極160可以與第一柵電極140接觸且位于第一柵電極140之下。此時(shí),第一柵電極140可以包括功函數(shù)低于第二柵電極160的材料。也就是說，當(dāng)重疊輕摻雜漏極區(qū)LDD的第一柵電極140的功函數(shù)降低時(shí)，高電場特性所造成的GIDL可以被減輕，故可以改善輕摻雜漏極區(qū)LDD和鄰近輕摻雜漏極區(qū)LDD的漏極D的GIDL特性。此時(shí)，柵極絕緣層135可以被插入于第一柵電極140、第二柵電極160與有源柱體120之間。各種絕緣層(例如金屬氧化物層和硅氧化物層)可以被用作柵極絕緣層135。電阻存儲結(jié)構(gòu)185可以被配置下部電極170和電阻存儲層180。下部電極170可以為形成于漏極D上的導(dǎo)電層，且提供電流和電壓至電阻存儲層180。雖然圖1并未示出，可以基于下部電極170的材料特性而在下部電極170與漏極D之間插入歐姆層。電阻存儲層180可以是其電阻根據(jù)下部電極170提供的電流和電壓而改變的層。作為電阻存儲層180，可以多樣地使用用于電阻隨機(jī)存取存儲器(ReRAM)的材料的PCMO層、用于相變隨機(jī)存取存儲器(PCRAM)的材料的硫族化合物層、用于磁阻隨機(jī)存取存儲器(MRAM)的材料的磁性層、用于自旋轉(zhuǎn)移力矩隨機(jī)存取存儲器(STTMRAM)的材料的磁性反轉(zhuǎn)器件層、或用于聚合物隨機(jī)存取存儲器(PoRAM)的材料的聚合物層等。在該具體實(shí)施例的垂直晶體管中，相比于在溝道區(qū)的柵電極，在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種晶體管，包括：有源柱體，所述有源柱體包括溝道區(qū)、形成于所述溝道區(qū)的一端的源極、以及形成于所述溝道區(qū)的另一端的輕摻雜漏極區(qū)和漏極；第一柵電極，所述第一柵電極被形成為圍繞所述輕摻雜漏極區(qū)的外圍，且具有第一功函數(shù)；以及第二柵電極，所述第二柵電極被形成為連接至所述第一柵電極并圍繞所述溝道區(qū)，且具有高于所述第一功函數(shù)的第二功函數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
2013.02.27 KR 10-2013-00211641.一種晶體管，包括: 有源柱體，所述有源柱體包括溝道區(qū)、形成于所述溝道區(qū)的一端的源極、以及形成于所述溝道區(qū)的另一端的輕摻雜漏極區(qū)和漏極； 第一柵電極，所述第一柵電極被形成為圍繞所述輕摻雜漏極區(qū)的外圍，且具有第一功函數(shù)；以及 第二柵電極，所述第二柵電極被形成為連接至所述第一柵電極并圍繞所述溝道區(qū)，且具有高于所述第一功函數(shù)的第二功函數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中，所述第一柵電極包括過渡金屬層，所述過渡金屬層包括選自包括鈦T1、鉭Ta、鈷Co和鉬Pt的群組中的一種。3.如權(quán)利要求2所述的晶體管，其中，所述第二柵電極包括金屬氮化物層。4.如權(quán)利要求2所述的晶體管，其中，所述第二柵電極包括過渡金屬硅化物層。5.如權(quán)利要求4所述的晶體管，其中，所述第二柵電極被形成為厚度大于所述第一柵電極的厚度。6.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中，所述第一柵電極形成于所述有源柱體的外...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樸南均，
申請(專利權(quán))人：愛思開海力士有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：韓國;KR