包含垂直晶体管的装置及相关方法与流程

本文中所揭示的实施例涉及包含垂直晶体管的半导体装置及相关方法。更特定来说，本发明的实施例涉及包含垂直晶体管的装置及相关方法，所述垂直晶体管包含由栅极电介质材料包围的栅极电极，且具有安置于所述栅极电介质材料的侧上的沟道区域，所述栅极电极定位于所述沟道区域之间。

背景技术：

1、半导体装置的制造包含形成可用于存取(例如)半导体装置的存储器单元的存储组件的晶体管。所述晶体管包含沟道区域，所述沟道区域包括经配制及配置以响应于施加阈值电压而传导电流且在不存在所述阈值电压的情况下阻碍电流流动的半导体材料。

2、在包含垂直存储器单元的半导体装置中，与垂直存储器单元相关联的晶体管可为垂直的。形成此类晶体管包含堆叠最终将形成垂直存储器单元的晶体管的材料，所述材料包含源极触点及漏极触点、沟道区域与栅极电极材料。图案化所述堆叠的材料以形成包含材料堆叠的支柱。

3、垂直晶体管的沟道区域包含半导体材料。形成包含沟道区域的半导体材料的支柱可包含例如通过使半导体材料暴露于一或多种蚀刻化学物而图案化半导体材料。然而，垂直晶体管中常规使用的一些半导体材料展现可影响相邻垂直晶体管的电荷保持、电流流动及其它电性质的高关断电流(ioff)。例如，当存取相邻垂直晶体管时，垂直晶体管的高关断电流可影响(例如，干扰)所述相邻垂直晶体管的条件。

4、已证明替换沟道区域中的常规半导体材料是困难的。例如，一些半导体材料对暴露于氢敏感且响应于暴露于含氢材料而降级。因此，使此类半导体材料暴露于包含含氢材料的一或多种蚀刻化学物可对半导体材料的电及材料性质产生非所要的负面影响。使半导体材料暴露于蚀刻化学物(例如含氢等离子体)可影响半导体材料的电性质，从而影响电流流动通过由半导体材料形成的沟道材料，且最终影响相关联晶体管的性能。另外，即使在晶体管经按比例调整且包含双栅极电极(即，安置于中央沟道区域周围的两个栅极电极)或相对较大栅极电极时，此类半导体材料还可展现低阈值电压(vt)，且因此在晶体管处于关断状态中时需要大负电压。

5、另外，形成存储器单元的常规工艺通常包含执行氢退火工艺，其中经制造的存储器单元的一或多个特征暴露于氢同时在低温(例如，小于450℃)下退火。然而，在所述氢退火工艺期间，氢可扩散到存储器单元的存取装置的沟道区域中，从而使所得存储器装置的性能及/或可靠性降级。

技术实现思路

1、本文中所揭示的实施例涉及包含垂直晶体管的装置及相关方法。例如，根据一个实施例，一种装置包括：第一导电线；垂直晶体管，其在所述第一导电线上方；及第二导电线，其上覆于所述垂直晶体管的导电触点。所述垂直晶体管包括：栅极电极；栅极电介质材料，其上覆于所述栅极电极的侧；及沟道区域，其在所述栅极电介质材料的侧上，所述栅极电介质材料定位于所述沟道区域与所述栅极电极之间。

2、根据额外实施例，一种形成半导体装置的方法包括：形成第一导电线；在所述第一导电线上方形成垂直晶体管；及在所述垂直晶体管上方形成第二导电线。形成所述垂直晶体管包括：形成在一方向上延伸的栅极电极；形成邻近于所述栅极电极的第一侧及邻近于所述栅极电极的第二侧的栅极电介质材料；及在形成所述栅极电极之后，形成邻近于邻近于所述栅极电极的所述第一侧的所述栅极电介质材料及邻近于邻近于所述栅极电极的所述第二侧的所述栅极电介质材料的沟道区域。

3、另外实施例包含一种包括垂直晶体管的装置，所述垂直晶体管包括：栅极电极；第一沟道区域，其在所述栅极电极的第一侧上；第二沟道区域，其在所述栅极电极的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对；及栅极介电质，其在所述第一沟道区域与所述栅极电极之间及在所述第二沟道区域与所述栅极电极之间。所述装置进一步包括在所述第一沟道区域及所述第二沟道区域的侧上的导电材料，所述导电材料通过电绝缘材料与所述第一沟道区域及所述第二沟道区域电隔离。

4、又其它实施例涉及一种操作装置的方法。所述方法包含：将偏置电压施加到包括垂直晶体管的装置的栅极电极；及将另一偏置电压施加到定位于所述装置的所述晶体管与至少另一晶体管之间的导电材料。所述垂直晶体管包括：栅极电极；栅极电介质材料，其在所述栅极电极的至少相对侧上；及沟道材料，其在所述栅极电介质材料的侧上，所述栅极电极定位于所述沟道材料的不同部分之间。

5、额外实施例包含一种电子装置，其包括：至少一个输入装置；至少一个输出装置；至少一个处理器装置，其可操作地耦合到所述至少一个输入装置及所述至少一个输出装置；及装置，其可操作地耦合到所述至少一个处理器装置。所述装置包括垂直晶体管阵列。所述垂直晶体管阵列的所述垂直晶体管中的至少一者包括：栅极电极，其通过栅极电介质材料与下导电触点分离，所述栅极电介质材料上覆于所述栅极电极的侧壁；第一沟道区域，其在所述栅极电介质材料的横向侧上；及第二沟道区域，其在所述栅极电介质材料的与所述第一沟道区域的所述横向侧相对的横向侧上，所述栅极电极定位于所述第一沟道区域与所述第二沟道区域之间。

技术特征：

1.一种装置，其包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述沟道区域包括至少两种氧化物半导体材料。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述复合结构包括第一氧化物半导体材料，所述第一氧化物半导体材料位于第二氧化物半导体材料的部分之间，所述第二氧化物半导体材料具有与所述第一氧化物半导体材料不同的材料组分。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的装置，其进一步包括屏蔽材料，所述屏蔽材料包括所述垂直晶体管与相邻垂直晶体管之间的导电材料。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述屏蔽材料包括具有p+型导电性的材料。

6.根据权利要求4所述的装置，其中所述屏蔽材料耦合到导电触点，所述导电触点经配置以将所述屏蔽材料偏压到与所述沟道区域不同的电压。

7.根据权利要求4所述的装置，其中所述屏蔽材料的下表面垂直地位于所述沟道区域的下表面上方。

8.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的装置，其中所述沟道区域包括铟镓硅氧化物。

9.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的装置，其中所述电极的厚度大于所述沟道区域的厚度。

10.一种装置，其包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述屏蔽材料通过绝缘材料与所述彼此水平相邻的垂直晶体管的所述沟道区域隔开。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述氧化物半导体材料包括第一氧化物半导体材料和至少第二氧化物半导体材料。

13.根据权利要求10-12中任一权利要求所述的装置，其中所述氧化物半导体材料：

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一氧化物半导体材料和所述第三氧化物半导体材料包括大体上相同的材料组分。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一氧化物半导体材料包括硅。

16.一种形成装置的方法，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中形成包括复合半导体材料的沟道区域包括形成包括包含氧化物半导体材料的复合半导体材料的所述沟道区域。

18.根据权利要求16所述的方法，其中形成包括复合半导体材料的沟道区域包括形成包括第二半导体材料的复合半导体材料，所述第二半导体材料位于第一半导体材料和第三半导体材料之间。

19.根据权利要求16所述的方法，其中在电极材料之上形成电介质材料包括在所述电极材料的相对侧上形成所述电介质材料。

20.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的方法，其中形成沟道区域包括通过原子层沉积形成所述沟道区域。

技术总结
本申请案涉及包含垂直晶体管的装置及相关方法。一种装置包括第一导电线及在所述第一导电线上方的垂直晶体管。所述垂直晶体管包括：栅极电极；栅极电介质材料，其上覆于所述栅极电极的侧；及沟道区域，其在所述栅极电介质材料的侧上，所述栅极电介质材料定位于所述沟道区域与所述栅极电极之间。所述装置进一步包括上覆于所述至少一个垂直晶体管的导电触点的第二导电线。还揭示相关装置及形成所述装置的方法。

技术研发人员：K·M·考尔道,D·V·N·拉马斯瓦米,刘海涛
受保护的技术使用者：美光科技公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4