[发明专利]垂直存储元件和制造方法

说明书

本发明公开了一种垂直存储元件和制造方法，其中制造方法包括以下步骤：S1、采用外延生长的方式在SOI层的上方制作形成具有GAA结构的垂直逻辑单元；S2、在垂直逻辑单元的上方制作形成垂直存储单元，垂直存储单元包括MIM结构。本发明基于GAA结构大幅度降低了存储单元的漏电流，减小了存储单元的面积。

技术领域

本发明属于存储元件技术领域，尤其涉及一种垂直存储元件和制造方法。

背景技术

存储单元通常包括逻辑单元和存储单元，逻辑单元用于控制存储单元的读写操作，存储单元存储电荷。目前的存储单元往往漏电流较大、占用面积大的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的存储单元漏电流较大的缺陷，提供一种垂直存储元件和制造方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种垂直存储元件的制造方法，垂直存储元件包括SOI(Silicon OnInsulator，绝缘片)层、垂直逻辑单元、垂直存储单元；垂直逻辑单元用于控制垂直存储单元的读写操作；

制造方法包括以下步骤：

S1、采用外延生长的方式在SOI层的上方制作形成具有GAA(Gate All Around，环绕式栅极)结构的垂直逻辑单元；

S2、在垂直逻辑单元的上方制作形成垂直存储单元，垂直存储单元包括MIM(金属-绝缘体-金属)结构。

较佳地，步骤S1包括：

在SOI层的上方依次外延生长若干外延层，若干外延层构成第一外延体区，若干外延层包括垂直逻辑单元对应的外延层；

对第一外延体区刻蚀以形成一圆柱体。

较佳地，在SOI层的上方依次外延生长若干外延层的步骤包括：

在SOI层的上方外延生长第一SiC(碳化硅)层；

在第一SiC层的上方外延生长P型硅层；

在P型硅层的上方外延生长第二SiC层；

在第二SiC层的上方淀积第一氧化层；

第一SiC层、P型硅层、第二SiC层和第一氧化层构成第一外延体区；

垂直逻辑单元对应的外延层包括第一SiC层、P型硅层、第二SiC层。

较佳地，步骤还包括：

制作栅极金属部，栅极金属部的外形为柱状，栅极金属部的轴线与圆柱体的轴线不重合。

较佳地，制作栅极金属部的步骤包括：

在SOI层的暴露面淀积形成TEOS(正硅酸乙酯)层，SOI层的暴露面为SOI层的延伸至圆柱体的外部的区域的上表面；

淀积形成第二氧化层，第二氧化层包括第一局部、第二局部、第三局部，第一局部覆盖圆柱体的上表面，第二局部覆盖圆柱体的侧面，第三局部覆盖TEOS层的上表面；

在第二氧化层的外表面制作HfO₂(二氧化铪)层，HfO₂层包括第一区域、第二区域、第三区域；第一区域覆盖第二氧化层的第一局部的上表面，第二区域覆盖第二氧化层的第二局部的外表面，第三区域覆盖第二氧化层的第三局部的上表面；

在第二氧化层的第三区域的上表面淀积形成金属区；

将金属区刻蚀成栅极金属部，栅极金属部包括第一侧台阶和第二侧台阶，第一侧台阶和第二侧台阶分别设置于圆柱体的两侧，第一侧台阶的宽度大于第二侧台阶的宽度。