[发明专利]具有XTACKING架构的DRAM存储器件

说明书

提供了一种半导体器件。半导体器件包括具有形成于其中的阵列晶体管的第一晶圆，和具有形成于其中的电容器结构的第二晶圆。半导体器件还包括形成于第一晶圆和第二晶圆之间的、包括多个键合结构的键合界面。键合结构被配置为将阵列晶体管耦合至电容器结构，以形成存储单元。

背景技术

动态随机存取存储器(DRAM)是一种类型的随机存取半导体存储器，其将每一位数据存储在具有电容器和阵列晶体管的存储单元中，所述电容器和阵列晶体管两者通常是基于金属氧化物半导体(MOS)技术的。电容器可以被设置到充电状态或放电状态。采取这两种状态来表示位的两个值，这两个值在常规上被称为零和一。DRAM还包括外围晶体管，以形成外围电路。外围电路和阵列晶体管操纵数据输入/输出(I/O)以及存储单元操作(例如，写或读)。

随着DRAM技术朝向更高密度和高容量，例如，朝向10nm节点变迁，电容器的数量急剧提高，并且电容器的尺寸急剧下降。电容器的数量和尺寸的变化可能导致更长的工艺时间以及更复杂的工艺流程。

发明内容

概念涉及DRAM存储器件的形成，例如，具有Xtacking架构的DRAM存储器件的形成。借助于Xtacking架构，在阵列晶圆上加工DRAM存储器件的电容器，并且使用实现预期的I/O速度和功能的逻辑技术节点来在分别的外围晶圆上加工DRAM存储器件的外围晶体管和阵列晶体管。在完成了阵列晶圆和外围晶圆的加工时，通过在一个工艺步骤中跨越晶圆之间的界面形成的金属VIA(垂直互连通道)来对两个晶圆电连接。通过使用Xtacking技术，能够实现更高的存储密度、更简单的工艺流程以及更少的循环时间。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件，所述半导体器件可以包括：具有形成于其中的阵列晶体管的第一晶圆和具有形成于其中的电容器结构的第二晶圆。半导体器件还包括形成于第一晶圆和第二晶圆之间的、包括多个键合结构的键合界面。键合结构被配置为将阵列晶体管耦合至电容器结构，以形成存储单元。

在一些实施例中，第一晶圆可以包括第一衬底并且第二晶圆可以包括第二衬底。第一衬底具有第一侧和相反的第二侧。第二衬底具有第一侧和相反的第二侧。阵列晶体管可以位于第一衬底的第一侧中。

此外，半导体器件可以包括：形成于阵列晶体管之上并且位于第一衬底的第一侧上的第一电介质堆叠体；以及形成于第一电介质堆叠体中并且延伸穿过第一电介质堆叠体的多个第一触点结构，其中，第一触点结构的第一端子触点耦合至阵列晶体管的第一掺杂区。半导体器件还可以包括：第二电介质堆叠体，其形成于第二衬底的第一侧上，使得电容器结构位于第二电介质堆叠体中，其中，多个第二触点结构形成于第二电介质堆叠体中并且延伸穿过第二电介质堆叠体。半导体器件可以包括：形成于第二衬底的第二侧上的第三电介质堆叠体；以及形成于第三电介质堆叠体中的穿硅触点(TSC)。TSC可以从第二衬底的第二侧延伸穿过第二衬底，以连接至第二触点结构的第二端子触点。

阵列晶体管还可以包括栅极结构和第二掺杂区。栅极结构可以耦合至第一触点结构中的字线结构，并且第二掺杂区可以耦合至第一触点结构中的位线结构。

电容器结构可以具有杯状底板。底板可以形成于第二电介质堆叠体中。底板还延伸远离第二衬底的第一侧并且耦合至第二触点结构的底板触点。电容器结构还可以具有细长顶板，所述细长顶板位于底板之内并且耦合至第二触点结构的顶板触点。高K层进一步位于底板和顶板之间。

在一些实施例中，底板触点可以与第一端子触点键合到一起，并且位线结构可以与第二端子触点可以键合到一起。

半导体器件可以进一步具有形成于第一衬底的第一侧中的外围晶体管。外围晶体管可以具有连接至第一触点结构的栅极触点的栅极结构、连接至第一触点结构的源极触点的源极区、以及连接至第一触点结构的漏极触点的漏极区。栅极触点、源极触点和漏极触点中的每一者可以键合至相应的第二触点结构。