ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК H10B12/00 

ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по патентной заявке Китая №2021109045510, поданной 06 августа 2021 г. и озаглавленной «Полупроводниковая структура и способ ее изготовления», раскрытие которой в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее раскрытие относится к технической области полупроводников, в частности, к полупроводниковой структуре и способу ее изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом (Dynamic Random Access Memory, DRAM) состоит из множества повторяющихся ячеек запоминающего устройства. Каждая ячейка запоминающего устройства обычно включает в себя структуру конденсатора и транзистор. Затвор транзистора состоит из линии слов, сток транзистора соединен с линией битов, а исток транзистора соединен со структурой конденсатора. С помощью сигнала напряжения на линии слов можно управлять включением или выключением транзистора, а затем информация в виде данных, хранящаяся в структуре конденсатора, может быть считана посредством линии битов, или информация в виде данных может быть записана в структуру конденсатора посредством линии битов для хранения.

[0004] В предшествующем уровне техники затвор транзистора состоит из линии слов, которая встроена в канавку линии слов в основе, включающей в себя подложку P-типа и легированную область N-типа, расположенную в поверхностном слое подложки P-типа. Часть подложки P-типа, расположенную рядом с канавкой линии слов, используют в качестве канальной области транзистора, а легированные области N-типа с обеих сторон канавки линии слов являются областью истока и областью стока транзистора. Когда линию слов и область истока/стока проецируют на боковую стенку канавки линии слов, соответственно, проецируемые части линии слов и области истока/стока формируют область перекрытия. Когда линия слов транзистора включена, электроны могут притягиваться к области перекрытия. Чем больше область перекрытия, тем меньше сопротивление во включенном состоянии области истока/стока и канальной области и тем больше ток возбуждения транзистора.

[0005] Однако когда линия слов транзистора выключена, в области перекрытия возникает сильное электрическое поле, вызывающее туннельный ток. Чем больше область перекрытия, тем более выражено явление индуцированной затвором утечки стока (gate-induced drain leakage, GIDL).

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Исходя из вышеуказанных проблем, в вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления. Эта полупроводниковая структура выполнена с возможностью увеличения тока возбуждения транзисторов и уменьшения явления индуцированной затвором утечки стока, и, таким образом, повышения надежности полупроводниковой структуры.

[0007] Для решения вышеуказанных задач в вариантах осуществления настоящего раскрытия предложены следующие технические решения.

[0008] В вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура, которая включает в себя подложку с множеством канавок линии слов и областей истока/стока, каждая из которых примыкает к каждой канавке линии слов; линию слов, расположенную в каждой канавке линии слов и включающую в себя первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой, последовательно уложенные друг на друга, при этом первый проводящий слой расположен в нижней части канавки линии слов, а проекция линии слов на боковую стенку канавки линии слов и проекция области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов имеют область перекрытия с заданной высотой, причем в случае подачи на линию слов напряжения, которое меньше, чем заданное напряжение, сопротивление одиночного соединительного слоя превышает заданное сопротивление, в результате чего первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединяются.

[0009] В вышеописанной полупроводниковой структуре проекция по меньшей мере части второго проводящего слоя на боковую стенку канавки линии слов расположена в пределах проекции области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов.

[0010] В вышеописанной полупроводниковой структуре верхняя часть первого проводящего слоя находится ниже, чем нижняя часть области истока/стока.

[0011] В вышеописанной полупроводниковой структуре верхняя часть второго проводящего слоя расположена на одном уровне с верхней частью области истока/стока.

[0012] В вышеописанной полупроводниковой структуре проекция области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов покрывает проекцию второго проводящего слоя на боковую стенку канавки линии слов.

[0013] В вышеописанной полупроводниковой структуре заданное сопротивление представляет собой критическое сопротивление электрической проводимости первого проводящего слоя и второго проводящего слоя.

[0014] В вышеописанной полупроводниковой структуре одиночный соединительный слой включает в себя первое сопротивление и второе сопротивление, причем первое сопротивление больше второго сопротивления; в случае, когда одиночный соединительный слой находится в проводящем состоянии, сопротивление одиночного соединительного слоя представляет собой второе сопротивление; а в случае, когда одиночный соединительный слой находится в непроводящем состоянии, сопротивление одиночного соединительного слоя представляет собой первое сопротивление.

[0015] В вышеописанной полупроводниковой структуре ток в проводящем состоянии одиночного соединительного слоя составляет 10^-4 А или более, а напряжение в проводящем состоянии составляет 1,2 В или более.

[0016] В вышеописанной полупроводниковой структуре одиночный соединительный слой представляет собой слой пропускающего материала с пороговым переключателем на аморфных полупроводниках.

[0017] В вышеописанной полупроводниковой структуре одиночный соединительный слой представляет собой слой теллурида кремния (SiTe).

[0018] В вышеописанной полупроводниковой структуре толщина одиночного соединительного слоя составляет от 5 нм до 25 нм.

[0019] В вышеописанной полупроводниковой структуре толщина одиночного соединительного слоя составляет 15 нм.

[0020] В вышеописанной полупроводниковой структуре первый проводящий слой и/или второй проводящий слой представляет собой проводящий металлический слой.

[0021] В вышеописанной полупроводниковой структуре первый проводящий слой и/или второй проводящий слой представляет собой слой вольфрама (W).

[0022] Полупроводниковая структура, предложенная в вариантах осуществления настоящего раскрытия, имеет по меньшей мере следующие преимущества.

[0023] В соответствии с полупроводниковой структурой, предложенной в вариантах осуществления настоящего раскрытия, линия слов включает в себя первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой, которые последовательно уложены друг на друга, причем первый проводящий слой расположен в нижней части канавки линии слов. В случае, когда одиночный соединительный слой находится в проводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой соединены посредством одиночного соединительного слоя, а область перекрытия области истока/стока и линии слов может притягивать электроны легированной области в подложке, в результате чего уменьшается сопротивление области перекрытия области истока/стока и линии слов. Однако в случае, когда одиночный соединительный слой находится в непроводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединены, при этом напряжение второго проводящего слоя равно 0 В, и на втором проводящем слое, очевидно, может уменьшиться напряженность электрического поля области перекрытия и уменьшается явление формирования тока из-за туннелирования электронов между линией слов и истоком/стоком, вследствие чего уменьшается явление индуцированной затвором утечки стока.

[0024] В вариантах осуществления настоящего раскрытия также предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, который включает: обеспечение подложки, на которой формируют множество канавок линии слов и областей истока/стока, причем каждая область истока/стока примыкает к каждой из канавок линии слов; формирование первого проводящего слоя в каждой канавке линии слов; формирование одиночного соединительного слоя на первом проводящем слое; формирование второго проводящего слоя на одиночном соединительном слое, причем первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой образуют линию слов, а проекция линии слов на боковую стенку канавки линии слов и проекции области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов имеют область перекрытия с заданной высотой.

[0025] В дополнение к вышеописанным техническим проблемам, решаемым с помощью вариантов осуществления настоящего раскрытия, техническим признакам, составляющим эти технические решения, и полезным эффектам, обеспечиваемым техническими характеристиками этих технических признаков, в конкретном варианте реализации дополнительно подробно поясняются другие технические проблемы, которые могут быть решены с помощью полупроводниковой структуры и способа ее изготовления, предложенных в вариантах осуществления настоящего раскрытия, другие технические признаки, содержащиеся в этих технических решениях, и полезные эффекты, обеспечиваемые этими техническими признаками.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] Для более четкого объяснения вариантов осуществления настоящего раскрытия или технических решений из предшествующего уровня техники ниже кратко представлены чертежи, которые необходимо использовать при описании вариантов осуществления или предшествующего уровня техники. Очевидно, что чертежи в нижеследующем описании представляют собой некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия, и для специалистов в данной области техники на основании этих чертежей могут быть созданы другие чертежи без приложения творческих усилий.

[0027] На фиг. 1 представлена структурная схема полупроводниковой структуры из предшествующего уровня техники;

[0028] на фиг. 2 представлена принципиальная схема взаимосвязи между током возбуждения и индуцированной затвором утечкой стока после увеличения высоты области перекрытия между линией слов и областью истока/стока в полупроводниковой структуре;

[0029] на фиг. 3 представлена принципиальная структурная схема полупроводниковой структуры, предложенной в варианте осуществления настоящего раскрытия;

[0030] на фиг. 4 представлена принципиальная схема состояния использования полупроводниковой структуры, предложенной в варианте осуществления настоящего раскрытия;

[0031] на фиг. 5 представлена принципиальная схема состояния использования линии слов по фиг. 3;

[0032] на фиг. 6 представлена принципиальная схема еще одного состояния использования линии слов по фиг. 3;

[0033] на фиг. 7 представлена принципиальная схема взаимосвязи между значением напряжения и значением сопротивления одиночного соединительного слоя в проводящем и непроводящем состояниях согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия; и

[0034] на фиг. 8 представлена блок-схема способа изготовления полупроводниковой структуры, предложенной в варианте осуществления настоящего раскрытия.

[0035] Ссылочные позиции:

[0036] 100 - подложка;

[0037] 101 - канавка линии слов;

[0038] 102 - область истока/стока;

[0039] 200 - линия слов;

[0040] 201 - первый проводящий слой;

[0041] 202 - одиночный соединительный слой;

[0042] 203 - второй проводящий слой.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0043] Как упомянуто выше, динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом в предшествующем уровне техники имеет серьезную проблему индуцированной затвором утечки стока. Согласно исследованию автора настоящего изобретения, эту проблему вызывают следующие причины. Как показано на фиг. 1, расстояние от верхней части линии 200 слов до верхней поверхности подложки 100 (обозначенное буквой Н в вариантах осуществления настоящего раскрытия) уменьшено, а область перекрытия проекций линии 200 слов и области 102 истока/стока на боковой стенке канавки 101 линии слов увеличена (обозначена буквой А в вариантах осуществления настоящего раскрытия). Когда линия 200 слов включена, область А перекрытия может притягивать электроны в легированную область подложки 100 таким образом, что сопротивление области А перекрытия между областью 102 истока/стока и линией 200 слов уменьшается, и, таким образом, увеличивается ток возбуждения транзистора.

[0044] Однако когда линия слов находится в непроводящем состоянии, а к истоку и стоку приложено рабочее напряжение, электроны вблизи области A перекрытия могут туннелировать между затвором и истоком/стоком из-за сильного электрического поля и, таким образом, вызывать ток, т.е. индуцированную затвором утечку стока. Чем больше размер области A перекрытия, тем более серьезным является явление индуцированной затвором утечки стока, что приводит к низкой надежности полупроводниковой структуры. Как показано на фиг. 2, с увеличением размера области A перекрытия увеличивается ток возбуждения, и явление утечки GIDL становится все более серьезным.

[0045] Для решения вышеуказанной проблемы в вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления. В полупроводниковой структуре линия слов включает в себя первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой, которые последовательно уложены друг на друга, при этом первый проводящий слой расположен в нижней части канавки линии слов. Когда одиночный соединительный слой находится в проводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой соединены посредством одиночного соединительного слоя, а область А перекрытия между областью истока/стока и линией слов может притягивать электроны легированных областей подложки, в результате чего уменьшается сопротивление области А перекрытия области истока/стока и линии слов и, таким образом, увеличивается ток возбуждения транзистора. Когда одиночный соединительный слой находится в непроводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединены, при этом напряжение на втором проводящем слое равно 0 В. Следовательно, на втором проводящем слое, очевидно, может уменьшиться напряженность электрического поля в области A перекрытия и, таким образом, может быть уменьшено явление формирования тока из-за туннелирования электронов между линией слов и истоком/стоком, а также уменьшено явление индуцированной затвором утечки стока.

[0046] Чтобы вышеупомянутые задачи, признаки и преимущества вариантов осуществления настоящего раскрытия стали более очевидными и понятными, ниже со ссылкой на чертежи в вариантах осуществления настоящего раскрытия ясно и полностью описаны технические решения в вариантах осуществления настоящего раскрытия. Очевидно, что описана лишь часть вариантов осуществления, а не все возможные варианты осуществления настоящего раскрытия. Все остальные варианты осуществления, полученные специалистом в данной области техники на основании вариантов осуществления, представленных в настоящем раскрытии, без привлечения творческих усилий, находятся в пределах объема охраны настоящего раскрытия.

[0047] На фиг. 3 представлена принципиальная структурная схема полупроводниковой структуры согласно варианту осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 4 представлена принципиальная схема состояния использования полупроводниковой структуры, предложенной в варианте осуществления настоящего раскрытия; на фиг. 5 представлена принципиальная схема состояния использования линии слов по фиг. 3; и на фиг. 6 представлена принципиальная схема еще одного состояния использования линии слов по фиг. 3.

[0048] Как показано на фиг. 3-6, полупроводниковая структура, предложенная в вариантах осуществления настоящего раскрытия, включает в себя подложку 100 и линию 200 слов.

[0049] В полупроводниковой структуре подложка 100 имеет несколько канавок 101 линии слов и областей 102 истока/стока, причем каждая из областей 102 истока/стока примыкает к каждой канавке 101 линии слов.

[0050] Подложка 100 может представлять собой кристаллический полупроводниковый материал, например, кремниевую (Si) подложку 100, и подложка 100 также может представлять собой германиевую (Ge) подложку 100, структуру типа «кремний на диэлектрике» (КНД), кремний-германиевую (SiGe) подложку 100, подложку 100 из карбида кремния (SiC) или нитрида галлия (GaN) и т.д., в отношении которых варианты осуществления настоящего раскрытия конкретно не ограничены.

[0051] Подложка 100 включает в себя центральную область и периферийную область, расположенную на периферии центральной области. Центральная область включает в себя множество активных областей и изолирующие области в виде неглубоких канавок для изоляции активных областей. Активные области могут быть расположены в виде массива.

[0052] Конденсаторы впоследствии формируют выше центральной области подложки 100, а периферийные схемы, такие как транзисторы, впоследствии формируют выше периферийной области подложки 100.

[0053] В каждой активной области сформирована канавка 101 линии слов, а в подложке 100 может быть расположен полупроводниковый слой. Например, подложка 100 включает в себя подложку 100 P-типа и легированную область N-типа на поверхности подложки 100 P-типа. Часть подложки 100 P-типа, расположенная рядом с канавкой линии слов, выполняет функцию канальной области транзистора, а легированные области N-типа с обеих сторон канавки линии слов выполняют функцию области истока и области стока транзистора.

[0054] Линия 200 слов расположена в канавке 101 линии слов. Линия 200 слов включает в себя первый проводящий слой 201, одиночный соединительный слой 202 и второй проводящий слой 203, последовательно уложенные друг на друга. Первый проводящий слой 201 расположен в нижней части канавки 101 линии слов. Проекция линии 200 слов на боковую стенку канавки 101 линии слов и проекция области 102 истока/стока на боковую стенку канавки 101 линии слов имеют область А перекрытия заданной высоты. Когда напряжение, подаваемое на линию 200 слов, меньше заданного напряжения, сопротивление одиночного соединительного слоя превышает заданное сопротивление, поэтому первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 разъединяются.

[0055] Следует понимать, что, как показано на фиг. 3 и 5, когда напряжение, подаваемое на линию 200 слов, превышает заданное напряжение, сопротивление одиночного соединительного слоя 202 меньше заданного сопротивления, а первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 соединены посредством одиночного соединительного слоя 202. В этом случае линия 200 слов на фиг. А (фиг.5) эквивалентна линии слов на фигуре B (фиг.5), и высоты области А перекрытия проекций линии 200 слов и области 102 истока/стока, соответственно, на боковой стенке канавки линии слов увеличены, в результате чего увеличивается ток возбуждения. Когда напряжение, подаваемое на линию 200 слов, меньше заданного напряжения, сопротивление одиночного соединительного слоя 202 превышает заданное сопротивление. Как показано на фиг. 4 и фиг. 6, одиночный соединительный слой 202 находится в непроводящем состоянии и одиночный соединительный слой 202 используется для разрыва первого проводящего слоя 201 и второго проводящего слоя 203, таким образом, первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 разъединены. В этом случае линия 200 слов на фиг. C (фиг.6) эквивалентна линии слов на фиг. D (фиг.6). Второй проводящий слой 203 может экранировать электрическое поле первого проводящего слоя 201, таким образом снижая напряженность электрического поля области А перекрытия проекций линии 200 слов и области 102 истока/стока на боковую стенку канавки линии слов и дополнительного уменьшая явление индуцированной затвором утечки стока.

[0056] В настоящем раскрытии, когда одиночный соединительный слой 202 находится в проводящем состоянии, первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 соединены посредством одиночного соединительного слоя 202, а область А перекрытия области 102 истока/стока и линии 200 слов может притягивать электроны в легированной области подложки 100, уменьшая сопротивление области А перекрытия области 102 истока/стока и линии слов 200 и, таким образом, увеличивая ток возбуждения транзистора. При этом, когда одиночный соединительный слой 202 находится в непроводящем состоянии, первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 разъединены, поэтому напряжение на втором проводящем слое 203 равно 0 В, и на втором проводящем слое 203, очевидно, может уменьшиться напряженность электрического поля в области A перекрытия, в результате уменьшается явление формирования тока из-за туннелирования электронов между линией 200 слов и истоком/стоком и, таким образом, уменьшается явление индуцированной затвором утечки стока.

[0057] Следует отметить, что высоту области А перекрытия проекций линии 200 слов и области 102 истока/стока на боковой стенке канавки линии слов устанавливают с целью увеличения тока возбуждения транзисторов в полупроводниковой структуре, и конкретные размеры в этом варианте осуществления конкретно не ограничиваются.

[0058] В полупроводниковой структуре заданное напряжение может составлять 1,2 В. Когда напряжение, подаваемое линией 200 слов, меньше 1,2 В, сопротивление одиночного соединительного слоя 202 превышает заданное сопротивление, поэтому первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 разъединяются.

[0059] В некоторых альтернативных вариантах осуществления проекция по меньшей мере части второго проводящего слоя 203 на боковую стенку канавки 101 линии слов находится в пределах проекции области 102 истока/стока на боковую стенку канавки 101 линии слов.

[0060] Следует понимать, что по меньшей мере часть второго проводящего слоя 203 относится к части второго проводящего слоя 203 или ко всему проводящему слою. Область А перекрытия линии 200 слов и области 102 истока/стока включает в себя по меньшей мере часть второго проводящего слоя 203, так что, когда одиночный соединительный слой 202 находится в непроводящем состоянии, первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой слои 203 разъединены, а напряжение второго проводящего слоя 203 равно 0 В. Второй проводящий слой 203 может экранировать электрическое поле вблизи первого проводящего слоя 201 и, таким образом, уменьшать явление формирования тока из-за туннелирования электронов между линией 200 слов и стоком, тем самым уменьшая явление индуцированной затвором утечки стока.

[0061] Кроме того, верхняя часть первого проводящего слоя 201 находится ниже нижней части области 102 истока/стока.

[0062] Следует понимать, что при установке верхней части первого проводящего слоя 201 ниже нижней части области 102 истока/стока область А перекрытия линии 200 слов и области 102 истока/стока состоит из второго проводящего слоя 203 или второго проводящего слоя 203 и одиночного соединительного слоя 202. Когда одиночный соединительный слой 202 находится в непроводящем состоянии, расстояние между электронами вблизи первого проводящего слоя 201 и областью 102 истока/стока является большим. Кроме того, второй проводящий слой 203 может экранировать электрическое поле вблизи первого проводящего слоя 201, снижая напряженность электрического поля в области А перекрытия между линией 200 слов и областью 102 истока/стока, и предотвращая возникновение тока, генерируемого при туннелировании электронов в области 102 истока/стока, при этом происходит увеличение тока возбуждения транзистора и уменьшение явления индуцированной затвором утечки стока.

[0063] Кроме того, верхняя часть второго проводящего слоя 203 находится на одном уровне с верхней частью области 102 истока/стока.

[0064] Разместив верхнюю часть второго проводящего слоя 203 на одном уровне с верхней частью области 102 истока/стока, можно увеличить высоту области А перекрытия линии 200 слов и области 102 истока/стока, тем самым увеличив ток возбуждения транзистора. При этом, область А перекрытия в основном включает в себя второй проводящий слой 203, так что, когда одиночный соединительный слой 202 находится в непроводящем состоянии, расстояние между электронами вблизи первого проводящего слоя 201 и областью 102 истока/стока является большим. Второй проводящий слой 203 может экранировать электрическое поле вблизи первого проводящего слоя 201, снижать напряженность электрического поля в области А перекрытия линии 200 слов и области 102 истока/стока, и предотвращать формирование тока вследствие туннелирования электронов в области 102 истока/стока, при этом происходит увеличение тока возбуждения транзистора и уменьшение явления индуцированной затвором утечки стока.

[0065] В других альтернативных вариантах осуществления проекция области 102 истока/стока на боковую стенку канавки 101 линии слов покрывает проекцию второго проводящего слоя 203 на боковую стенку канавки 101 линии слов, благодаря чему может быть уменьшено явление индуцированной затвором утечки стока при одновременном увеличении тока возбуждения транзистора.

[0066] Как следует из вышеприведенных вариантов осуществления, когда напряжение, подаваемое на линию 200 слов, меньше заданного напряжения, сопротивление одиночного соединительного слоя 202 превышает заданное сопротивление, первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 разъединяются, при этом заданное сопротивление является критическим сопротивлением электрической проводимости первого проводящего слоя 201 и второго проводящего слоя 203.

[0067] В вариантах осуществления настоящего раскрытия одиночный соединительный слой 202 включает в себя первое сопротивление и второе сопротивление, и значение сопротивления одиночного соединительного слоя 202 может варьироваться между указанным первым сопротивлением и вторым сопротивлением при различных напряжениях, при этом первое сопротивление больше второго сопротивления. Сопротивление одиночного соединительного слоя 202 представляет собой второе сопротивление, когда одиночный соединительный слой 202 находится в проводящем состоянии. Когда одиночный соединительный слой 202 находится в непроводящем состоянии, сопротивление одиночного соединительного слоя 202 представляет собой первое сопротивление.

[0068] Следует понимать, что когда напряжение, подаваемое на линию 200 слов, меньше заданного напряжения, первое сопротивление представляет собой сопротивление состояния высокого сопротивления, которое больше, чем сопротивление проводящего состояния первого проводящего слоя 201 и второго проводящего слоя 203, и, таким образом, первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 разъединены посредством одиночного соединительного слоя 202. В этом случае напряжение второго проводящего слоя 203 равно 0 В, так что второй проводящий слой 203 можно использовать для экранирования электрического поля линии 200 слов. Когда напряжение, подаваемое на линию 200 слов, превышает заданное напряжение, второе сопротивление представляет собой сопротивление состояния низкого сопротивления, которое меньше сопротивления проводящего состояния первого проводящего слоя 201 и второго проводящего слоя 203, так что первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 могут быть соединены посредством одиночного соединительного слоя 202 таким образом, чтобы увеличить высоту области А перекрытия между линией 200 слов и областью 102 истока/стока, и, таким образом, увеличить ток возбуждения транзистора.

[0069] Иллюстративно, когда напряжение, подаваемое первым проводящим слоем 201, составляет 3 В, одиночный соединительный слой 202 является проводящим в состоянии низкого сопротивления. В этом случае линия 200 слов включает в себя первый проводящий слой 201, одиночный соединительный слой 202 и второй проводящий слой 203, причем первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 соединены посредством одиночного соединительного слоя 202 с увеличением области А перекрытия между линией 200 слов и областью 102 истока/стока. Когда напряжение, подаваемое первым проводящим слоем 201, равно -0,2 В, одиночный соединительный слой 202 блокируется состоянием высокого сопротивления. В этом случае линия 200 слов включает в себя первый проводящий слой 201. Высота области А перекрытия между линией 200 слов и областью 102 истока/стока уменьшается, и второй проводящий слой 203 также можно использовать для экранирования электрического поля линии 200 слов. Следовательно, напряженность электрического поля области А перекрытия линии 200 слов и области 102 истока/стока уменьшается, и явление индуцированной затвором утечки стока усиливается.

[0070] На фиг. 7 представлена принципиальная схема взаимосвязи между значением напряжения и значением сопротивления одиночного соединительного слоя в проводящем и непроводящем состояниях согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия.

[0071] Кроме того, из фиг. 7 видно, что ток в проводящем состоянии одиночного соединительного слоя 202 больше или равен 10^-4 А, а напряжение в проводящем состоянии больше или равно 1,2 В, что позволяет обеспечить электрическую проводимость первого проводящего слоя 201 и второго проводящего слоя 203 посредством одиночного соединительного слоя 202; а когда напряжение одиночного соединительного слоя 202 превышает заданное напряжение, ток значительно увеличивается. Следовательно, с целью обеспечения надежности работы одиночного соединительного слоя 202 одиночный соединительный слой 202 может быть изготовлен из материала с состоянием высокого или низкого сопротивления при изменении напряжения.

[0072] В полупроводниковой структуре одиночный соединительный слой 202 представляет собой слой пропускающего материала с пороговым переключателем на аморфных полупроводниках (ovonic threshold switching, OTS).

[0073] Иллюстративно, одиночный соединительный слой 202 может представлять собой слой теллурида кремния (SiTe), а первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 могут представлять собой слои проводящего металла. Например, первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 представляют собой вольфрамовые (W) слои.

[0074] Кроме того, толщина одиночного соединительного слоя 202 может составлять от 5 нм до 25 нм, при этом значение сопротивления одиночного соединительного слоя 202 изменяется в зависимости от толщины одиночного соединительного слоя 202.

[0075] Иллюстративно, когда одиночный соединительный слой 202 представляет собой слой SiTe толщиной 15 нм, а первый проводящий слой 201 и второй проводящий слой 203 представляют собой вольфрамовые слои, значение сопротивления одиночного соединительного слоя 202 в непроводящем состоянии может в 6 раз превышать значение сопротивления одиночного соединительного слоя 202 в проводящем состоянии. Как показано на фиг. 7, значение тока изменяется от 10^-10 A до 10^-4 A.

[0076] В соответствии с полупроводниковой структурой, предложенной в вариантах осуществления настоящего раскрытия, линия слов включает в себя последовательно уложенные друг на друга первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой, причем первый проводящий слой расположен в нижней части канавки линии слов. Когда одиночный соединительный слой находится в проводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой соединены посредством одиночного соединительного слоя, а область А перекрытия между областью истока/стока и линией слов может притягивать электроны легированной области подложки, в результате чего уменьшается сопротивление области А перекрытия между областью истока/стока и линией слов. Однако когда одиночный соединительный слой находится в непроводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединены, при этом напряжение второго проводящего слоя равно 0 В. На втором проводящем слое может уменьшиться напряженность электрического поля в области A перекрытия и уменьшается явление формирования тока из-за туннелирования электронов между линией слов и истоком/стоком, и, таким образом, уменьшается явление индуцированной затвором утечки стока.

[0077] На фиг. 8 представлена блок-схема способа изготовления полупроводниковой структуры, предложенной в вариантах осуществления настоящего раскрытия.

[0078] Как показано на фиг. 8, в вариантах осуществления настоящего раскрытия также предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, который включает следующие операции.

[0079] На этапе S101: обеспечивают подложку и на подложке формируют множество канавок линии слов и области истока/стока, причем каждая из областей истока/стока примыкает к каждой из канавок линии слов.

[0080] На этапе S102: в каждой канавке линии слов формируют первый проводящий слой.

[0081] На этапе S103: на первом проводящем слое формируют одиночный соединительный слой.

[0082] На этапе S104: на одиночном соединительном слое формируют второй проводящий слой, причем первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой формируют линию слов, а проекция линии слов на боковую стенку канавки линии слов и проекция области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов имеют область перекрытия с заданной высотой.

[0083] В полупроводниковой структуре, когда напряжение, подаваемое на линию слов, меньше заданного напряжения, сопротивление одиночного соединительного слоя превышает заданное сопротивление и одиночный соединительный слой находится в непроводящем состоянии. Одиночный соединительный слой используют для блокирования первого проводящего слоя и второго проводящего слоя таким образом, что первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединяются. Когда напряжение, подаваемое с помощью одиночного соединительного слоя, превышает заданное напряжение, сопротивление одиночного соединительного слоя меньше заданного сопротивления и одиночный соединительный слой находится в проводящем состоянии, и одиночный соединительный слой используют для соединения первого проводящего слоя и второго проводящего слоя.

[0084] Способ изготовления полупроводниковой структуры, предложенный в вариантах осуществления настоящего раскрытия, включает: обеспечение подложки и формирование на подложке множества канавок линии слов и областей истока/стока, причем каждая из областей истока/стока примыкает к каждой из канавок линии слова; формирование первого проводящего слоя в каждой из канавок линии слов; формирование одиночного соединительного слоя на первом проводящем слое; при этом второй проводящий слой формируют на одиночном соединительном слое, а первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой образуют линию слов, в которой первый проводящий слой расположен в нижней части канавки линии слов; причем когда одиночный соединительный слой находится в проводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой соединены посредством одиночного соединительного слоя, а область перекрытия между областью истока/стока и линией слов притягивает электроны в легированной области подложки, в результате чего уменьшается сопротивление области перекрытия области истока/стока и линии слов, и, таким образом, увеличивается ток возбуждения транзистора. При этом, когда одиночный соединительный слой находится в непроводящем состоянии, первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединены, таким образом, напряжение второго проводящего слоя равно 0 В и на втором проводящем слое уменьшается напряженность электрического поля в области перекрытия, поэтому уменьшается явление формирования тока из-за туннелирования электронов между линией слов и истоком/стоком, и, таким образом, уменьшается явление индуцированной затвором утечки стока.

[0085] В настоящем документе каждый вариант осуществления или вариант реализации описаны последовательно и каждый вариант осуществления сфокусирован на отличиях от других вариантов осуществления, поэтому достаточно ссылаться на одни и те же и аналогичные части между разными вариантами осуществления.

[0086] В описании настоящего изобретения ссылка на описание терминов «один вариант осуществления», «некоторые варианты осуществления», «иллюстративные варианты осуществления», «примеры», «конкретные примеры» или «некоторые примеры» означает, что конкретные признаки, структуры, материалы или характеристики, описанные в связи с вариантами осуществления или примерами, включены по меньшей мере в один вариант осуществления или пример настоящего раскрытия. В настоящем описании схематические выражения приведенных выше терминов не обязательно относятся к одним и тем же вариантам осуществления или примерам. Кроме того, описанные конкретные признаки, структуры, материалы или характеристики могут быть соответствующим образом объединены в каком-либо одном или более вариантах осуществления или примерах.

[0087] И наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты осуществления используются только для иллюстрации технических решений настоящего раскрытия, но не для его ограничения; хотя настоящее раскрытие было подробно описано со ссылкой на вышеизложенные варианты осуществления, для специалистов в данной области техники очевидно, что, тем не менее, возможно модифицировать технические решения, описанные в вышеизложенных вариантах осуществления, или эквивалентно заменить некоторые или все из их технических признаков; однако эти модификации или замены не предполагают отступления сущности соответствующих технических решений от объема технических решений каждого варианта осуществления настоящего раскрытия.

Изобретение относится к микроэлектронике. Полупроводниковая структура включает в себя подложку с множеством канавок линии слов и областей истока/стока, каждая из которых примыкает к каждой канавке линии слов; линию слов, расположенную в канавке линии слов и включающую в себя первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой, последовательно уложенные друг на друга, при этом первый проводящий слой расположен в нижней части канавки линии слов, а проекция линии слов на боковую стенку канавки линии слов и проекция области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов имеют область перекрытия с заданной высотой, и в случае подачи на линию слов напряжения, которое меньше, чем заданное напряжение, сопротивление одиночного соединительного слоя превышает заданное сопротивление, в результате чего первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединяются. Также предложен способ изготовления этой структуры. Изобретение обеспечивает возможность увеличения тока возбуждения транзисторов и уменьшения явления индуцированной затвором утечки стока и, таким образом, повышения надежности полупроводниковой структуры. 2 н. и 8 з.п. ф-лы. 8 ил.

1. Полупроводниковая структура, содержащая:

подложку с множеством канавок линии слов и областей истока/стока, каждая из которых примыкает к каждой канавке линии слов; и

множество линий слов, каждая из которых расположена в каждой канавке линии слов и каждая из которых содержит первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой, последовательно уложенные друг на друга, при этом первый проводящий слой расположен в нижней части канавки линии слов; проекция линии слов на боковую стенку канавки линии слов и проекция области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов имеют область перекрытия с заданной высотой; и в случае подачи на линию слов напряжения, которое меньше, чем заданное напряжение, сопротивление одиночного соединительного слоя превышает заданное сопротивление, в результате чего первый проводящий слой и второй проводящий слой разъединяются.

2. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой проекция по меньшей мере части второго проводящего слоя на боковую стенку канавки линии слов расположена в пределах проекции области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов.

3. Полупроводниковая структура по п. 2, в которой верхняя часть первого проводящего слоя находится ниже, чем нижняя часть области истока/стока, и/или

в которой верхняя часть второго проводящего слоя находится на одном уровне с верхней частью области истока/стока.

4. Полупроводниковая структура по п. 2, в которой проекция области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов покрывает проекцию второго проводящего слоя на боковую стенку канавки линии слов.

5. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой заданное сопротивление представляет собой критическое сопротивление электрической проводимости первого проводящего слоя и второго проводящего слоя.

6. Полупроводниковая структура по любому одному из пп. 1-3, в которой одиночный соединительный слой содержит первое сопротивление и второе сопротивление, причем первое сопротивление больше второго сопротивления; в случае когда одиночный соединительный слой находится в проводящем состоянии, сопротивление одиночного соединительного слоя представляет собой второе сопротивление; а в случае когда одиночный соединительный слой находится в непроводящем состоянии, сопротивление одиночного соединительного слоя представляет собой первое сопротивление.

7. Полупроводниковая структура по п. 6, в которой ток в проводящем состоянии одиночного соединительного слоя составляет 10^-4 А или более, а напряжение в проводящем состоянии составляет 1,2 В или более, предпочтительно одиночный соединительный слой представляет собой слой пропускающего материала с пороговым переключателем на аморфных полупроводниках, и

более предпочтительно одиночный соединительный слой представляет собой слой теллурида кремния (SiTe).

8. Полупроводниковая структура по п. 6, в которой толщина одиночного соединительного слоя составляет от 5 нм до 25 нм, предпочтительно толщина одиночного соединительного слоя составляет 15 нм.

9. Полупроводниковая структура по любому одному из пп. 1-3, в которой первый проводящий слой и/или второй проводящий слой представляет собой проводящий металлический слой, предпочтительно первый проводящий слой и/или второй проводящий слой представляет собой слой вольфрама (W).

10. Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий:

обеспечение подложки, на которой формируют множество канавок линии слов и областей истока/стока, причем каждая область истока/стока примыкает к каждой из канавок линии слов;

формирование первого проводящего слоя в каждой канавке линии слов;

формирование одиночного соединительного слоя на первом проводящем слое; и

формирование второго проводящего слоя на одиночном соединительном слое, причем первый проводящий слой, одиночный соединительный слой и второй проводящий слой образуют линию слов, а проекция линии слов на боковую стенку канавки линии слов и проекции области истока/стока на боковую стенку канавки линии слов имеют область перекрытия с заданной высотой.