电子器件的制作方法
【专利说明】电子器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年8月22日提交的申请号为10-2014-0109603、发明名称为“电子器件”的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本专利文件涉及存储电路或器件以及它们在电子器件或系统中的应用。
【背景技术】
[0004]近来，随着电子器件或装置朝着小型化、低功耗、高性能和多功能性等方向发展，对能够在各种电子器件或装置(例如，计算机、便携式通信设备等)中储存信息的电子器件有所需求，且已经对这种电子器件进行了研究和开发。这种电子器件的实例包括可以利用根据施加的电压或电流而在不同电阻状态之间切换的特性来储存数据、且可以通过各种配置来实现的电子器件，例如:RRAM(阻变随机存取存储器)、PRAM(相变随机存取存储器)、FRAM(铁电随机存取存储器)、MRAM(磁阻随机存取存储器)、电熔丝等。
【发明内容】
[0005]本专利文件中公开的技术包括存储电路或器件、它们在电子器件或系统中的应用、以及电子器件的各种实现，其中，电子器件可以包括具有优异特性的晶体管。
[0006]在一个实施例中，一种电子器件包括晶体管，所述晶体管包括:包括金属氧化物的本体；栅电极；以及栅绝缘层，其插入在所述本体和所述栅电极之间，其中，所述晶体管根据施加至所述栅电极和所述本体的电压，通过所述本体中的氧空位的移动而接通或关断。
[0007]上述器件的实施例可以包括下列中的一个或多个。
[0008]接通所述晶体管包括:在所述本体中使氧空位朝着所述栅电极移动，其中，关断所述晶体管包括:在所述本体中使氧空位远离所述栅电极而移动。所述本体中的氧离子在与所述氧空位相反的方向移动。当施加至所述栅电极、所述本体或所述栅电极和所述本体二者的电压被去除时，所述晶体管保持所述电压的去除之前所呈现的接通状态或关断状态。所述本体、所述栅绝缘层和所述栅电极层在与衬底的表面垂直的方向上顺序地层叠在衬底之上。所述晶体管还包括:第一结区和第二结区，其分别在所述栅电极的两侧形成在本体中，以及其中，所述第一结区和所述第二结区之间的区域的宽度小于或等于所述栅电极在相同方向上的宽度。当所述晶体管接通时，通过所述第一结区和所述第二结区之间的氧空位形成导电沟道。所述晶体管还包括:第一结区和第二结区，其分别在所述栅电极的两侧形成在本体中；线，通过第一接触耦合到所述第一结区；以及存储元件，通过第二接触耦合到所述第二结区。所述本体具有在与衬底的表面垂直的方向上延伸的柱体形状，且所述栅电极与所述本体的第一侧接触，栅绝缘层插入在所述栅电极和所述本体的第一侧之间，以及所述晶体管还包括:导电图案，其与所述本体的第二侧直接接触。所述导电图案将本体电压供给至所述本体。所述栅电极和所述导电图案中的每个具有在与所述衬底的表面平行的第一方向上延伸的线形状。所述栅电极的顶表面与所述本体的顶表面位于相同水平或者在所述本体的顶表面之上；以及所述栅电极的底表面与所述本体的底表面位于相同水平或者在所述本体的底表面之下。所述导电图案的顶表面与所述本体的顶表面位于相同水平或者在所述本体的顶表面之下；以及所述导电图案的底表面与所述本体的底表面位于相同水平或者在所述本体的底表面之上。所述晶体管还包括:第一接触，其耦合到所述本体的底表面；第二接触，其耦合到所述本体的顶表面；线，其在所述第一接触之下耦合到所述第一接触；以及存储元件，其在所述第二接触之上耦合到所述第二接触。
[0009]所述电子器件还可以包括微处理器，所述微处理器包括:控制单元，被配置成从所述微处理器的外部接收包括命令的信号，并且执行所述命令的提取、译码或者控制所述微处理器的信号的输入或输出；操作单元，被配置成基于所述控制单元对所述命令译码的结果来执行操作；以及存储单元，被配置成储存用于执行所述操作的数据、与执行所述操作的结果相对应的数据、或者执行所述操作的数据的地址，其中所述晶体管是所述微处理器中的所述控制单元、所述操作单元和所述存储单元中的至少一个的一部分。
[0010]所述电子器件还可以包括处理器，所述处理器包括:核心单元，被配置成通过使用数据，基于从所述处理器外部输入的命令来执行与所述命令相对应的操作；高速缓冲存储单元，被配置成储存用于执行所述操作的数据、与执行所述操作的结果相对应的数据、或者执行所述操作的数据的地址；以及总线接口，连接在所述核心单元和所述高速缓冲存储单元之间，并且被配置成在所述核心单元和所述高速缓冲存储单元之间传送数据，其中，所述晶体管是所述处理器中的所述核心单元、所述高速缓冲存储单元和所述总线接口中的至少一个的一部分。
[0011]所述电子器件还可以包括处理系统，所述处理系统包括:处理器，被配置成将通过所述处理器接收的命令译码，并且基于将所述命令译码的结果来控制对信息的操作；辅助存储器件，被配置成储存用于将所述命令译码的程序和所述信息；主存储器件，被配置成调用和储存来自所述辅助存储器件的所述程序和所述信息，使得在执行所述程序时所述处理器可以利用所述程序和所述信息来执行操作；以及接口设备，被配置成在所述处理器、所述辅助存储器件和所述主存储器件中的至少一个与外部之间执行通信，其中，所述晶体管是所述处理系统中的所述处理器、所述辅助存储器件、所述主存储器件和所述接口设备中的至少一个的一部分。
[0012]所述电子器件还可以包括数据储存系统，所述数据储存系统包括:储存器件，被配置成储存数据并保存储存的数据，无论电源如何；控制器，被配置成根据从外部输入的命令来控制数据至所述储存器件的输入和从所述储存器件输出所述数据；暂时储存器件，被配置成暂时地储存在所述储存器件和外部之间交换的数据；以及接口，被配置成在所述储存器件、所述控制器和所述暂时储存器件中的至少一个与外部之间执行通信，其中，所述晶体管是所述数据储存系统中的所述控制器、所述储存器件、所述暂时储存器件和所述接口中的至少一个的一部分。
[0013]所述电子器件还可以包括存储系统，所述存储系统包括:存储器，被配置成储存数据并保存储存的数据，无论电源如何；存储器控制器，被配置成根据从外部输入的命令来控制数据至所述存储器的输入和从所述存储器输出所述数据；缓冲存储器，被配置成缓冲在所述存储器和外部之间交换的数据；以及接口，被配置成在所述存储器、所述存储器控制器和所述缓冲存储器中的至少一个与外部之间执行通信，其中，所述晶体管是所述存储系统中的所述存储器控制器、所述存储器、所述缓冲存储器和所述接口中的至少一个的一部分。
[0014]结合本文中提供的实施例的附图和描述，所述的这些和其他的方面、实施方式以及相关优点将变得明显，实施例的附图和描述旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
【附图说明】
[0015]图1A和1B是示出根据一个实施方式的晶体管以及用于制造所述晶体管的工艺的例子的图。
[0016]图2A和2B是示出图1A和1B的晶体管的操作过程的图。
[0017]图3A和3B是示出根据另一个实施方式的晶体管的图。
[0018]图4A至4F是示出根据另一个实施方式的制造晶体管的工艺的例子的图。
[0019]图5A至f5D是示出根据另一个实施方式的制造晶体管的工艺的另一例子的图。
[0020]图6示出实施基于所公开技术的存储电路的微处理器。
[0021]图7示出实施基于所公开技术的存储电路的处理器。
[0022]图8示出实施基于所公开技术的存储电路的系统。
[0023]图9示出实施基于所公开技术的存储电路的数据储存系统。
[0024]图10示出实施基于所公开技术的存储电路的存储系统。
【具体实施方式】
[0025]以下将参照附图来详细描述本发明的各个实施例。
[0026]附图并不一定按比例绘制，并且在一些情况下，为了清楚地示出实施例的某些特征，可能对附图中的至少一些结构的比例做夸大处理。在附图或说明书中呈现具有为多层结构的两层或更多层的实施例时，所示出的这些层的相对定位关系或布置这些层的顺序反映了实施例的特定实施方式，而不同的相对定位关系或布置层的顺序也是可能的。另外，所描述的或示出的多层结构的实施例可能不反映特定的多层结构中存在的所有层(例如，一个或更多个附加层可以存在于两个所示的层之间)。作为具体的例子，当所描述或所示出的多层结构的第一层被称为在第二层“上”或“之上”或在衬底“上”或“之上”时，第一层可以是直接形成在第二层或衬底上，但是也可以表示如下的结构:一个或更多个其他的中间层存在于第一层和第二层之间或第一层和衬底之间。
[0027]图1A和1B是示出根据一个实施方式的晶体管10以及用于制造晶体管10的工艺的例子的图。具体来说，图1A是平面图，图1B是沿着图1A的线A-A’获得的截面图。
[0028]参见图1A和1B，晶体管10可以包括:衬底100、形成在衬底100之上的本体110、形成在本体110之上的栅绝缘层130、形成在栅绝缘层130之上的栅电极140、以及分别在栅电极140的第一侧和第二侧形成在本体110中的第一结区120A和第二结区120B。
[0029]衬底100可以包括额外的元件(未示出)，例如用于向本体110施加电压的线。
[0030]本体110可以提供要形成晶体管10的沟道的区域。在本实施方式中，本体110可以由金属氧化物形成，所述金属氧化物具有可变电阻特性且可以用作RRAM等中的存储元件。例如，本体110可以由过渡金属氧化物或基于钙钛矿的材料形成。金属氧化物可以包含氧空位和/或氧离子。在诸如RRAM的存储器件中，当在金属氧化物中通过氧空位形成导电路径时，金属氧化物可以处于低电阻状态且储存数据‘0’。另一方面，当不存在导电路径时，金属氧化物可以处于高电阻状态且储存数据‘1’。然而，在本实施方式中，金属氧化物可以不用作存储元件，而是用作晶体管10的本体110。金属氧化物可以包括满足化学计量配比的富氧材料，例如五氧化二钽(Ta205)、二氧化钛(Ti02)等。金属氧化物可以包括与富氧材料相比缺少氧的缺氧材料，例如钛氧化物T1x，其中X小于2、钽氧化物TaOy，其中y小于2.5等。当缺氧材料的体积与富氧材料的体积相同时，缺氧材料中包括的氧空位的数目、氧离子的数目或者二者的数目可以大于富氧材料中包括的相应数目。因而，缺氧材料中的氧空位、氧离子或者二者的迀移率相比于富氧材料中的相应迀移率可以提高。将参考图2A和2B更详细地描述氧空位和/或氧离子的移动。在平面图中，本体110可以具有岛形状，且通过包围本体110的隔离层(未示出)相互分隔开。
[0031]栅绝缘层130和栅电极