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JP2022513932A - 薄膜トランジスタおよび関連する作製技術 - Google Patents

薄膜トランジスタおよび関連する作製技術 Download PDF

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JP2022513932A JP2021534640A JP2021534640A JP2022513932A JP 2022513932 A JP2022513932 A JP 2022513932A JP 2021534640 A JP2021534640 A JP 2021534640A JP 2021534640 A JP2021534640 A JP 2021534640A JP 2022513932 A JP2022513932 A JP 2022513932A
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electrode
vias
forming
array
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ハーナン エー. カストロ
ステファン ダブリュー. ラッセル
ステファン エイチ. タン
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マイクロン テクノロジー,インク.
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Abstract

薄膜トランジスタおよび関連する作製技術のための方法および装置が記述される。薄膜トランジスタは、クロスポイント型アーキテクチャに配置されたメモリセルの2つ以上のデッキにアクセスできる。作製技術は、複合スタックの最上層に形成されたビアの1つまたは複数のパターンを用いることができ、これにより、低減された数の処理ステップを用いながら複合スタック内に薄膜トランジスタを構築することが容易にすることができる。薄膜トランジスタの異なる構成は、ビアの異なるグループを利用することによって、作製技術を用いて構築できる。さらに、メモリデバイスの回路およびコンポーネント(例えば、デコーダ回路、1つまたは複数のメモリアレイの態様間の相互接続)は、関連するビアベースの作製技術とともに本明細書に記載される薄膜トランジスタを用いて構築できる。

Description

クロスリファレンス
本特許出願は、本願の譲受人に譲渡され、またその全文が本明細書に参照として明示的に組み込まれている2018年12月18日に出願された「THIN FILM TRANSISTORS AND RELATED FABRICATION TECHNIQUES」と題する、Castroらによる米国特許出願第16/223,595号の優先権を主張するものである。
以下は、概してメモリアレイの形成に関し、より具体的には薄膜トランジスタおよび関連する作製技術に関する。
メモリデバイスは、コンピュータ、無線通信デバイス、カメラ、デジタルディスプレイなどの様々な電子デバイス中に情報を記憶するために広く使用される。情報は、メモリデバイスの様々な状態をプログラミングすることによって記憶される。例えば、バイナリデバイスは、論理“1”または論理“0”によりしばしば示される2つの状態を有する。その他のシステムでは、3つ以上の状態が記憶されてもよい。記憶された情報にアクセスするために、電子デバイスのコンポーネントは、メモリデバイスの記憶状態を読み出し、または検知し得る。情報を記憶するために、電子デバイスのコンポーネントは、メモリデバイスに状態を書き込み得、またはプログラムし得る。
磁気ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、ダイナミックRAM(DRAM)、同期型ダイナミックRAM(SDRAM)、強誘電体RAM(FeRAM)、磁気RAM(MRAM)、抵抗変化RAM(RRAM)、フラッシュメモリ、相変化メモリ(PCM)などを含む様々な種類のメモリデバイスが存在する。メモリデバイスは揮発性メモリセルまたは不揮発性メモリセルを備えてもよい。不揮発性メモリセルは、外部電源が存在しなくても長時間、その記憶した論理状態を維持することができる。揮発性メモリセルは、外部電源により定期的にリフレッシュされない限り、それらの記憶状態を時間とともに喪失し得る。
メモリデバイスの改善としては、概して、数ある基準の中でもとりわけ、メモリセル密度を増加させること、読み取り/書き込み速度の上昇、信頼性の向上、データ保持の向上、電力消費の低減、または製造コストの低減を挙げることができる。単位面積あたりにメモリセルをより多く構築することが、メモリセル密度を増加させ、メモリデバイスのサイズを大きくすることなくビットあたりのコストを低減するために望ましくなり得る。メモリセル密度が増加された、または他の有益な特徴を有するメモリデバイスを含む、メモリデバイスの改善された作製技術(例えば、より速い、より低コスト)もまた望ましくなり得る。
本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートするメモリセルの3次元アレイを備えた例示的メモリデバイスおよび関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする3次元メモリアレイおよび関連する作製技術の実施例を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な作製技術および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による、アクティブアレイ領域と、薄膜トランジスタをサポートするソケット領域とを含む、例示的なメモリアレイ、および関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による、アクティブアレイ領域と、薄膜トランジスタをサポートするソケット領域とを含む、例示的なメモリアレイ、および関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による、アクティブアレイ領域と、薄膜トランジスタをサポートするソケット領域とを含む、例示的なメモリアレイ、および関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による、アクティブアレイ領域と、薄膜トランジスタをサポートするソケット領域とを含む、例示的なメモリアレイ、および関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的なソケット領域および復号スキームならびに関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的なソケット領域および復号スキームならびに関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的なソケット領域および復号スキームならびに関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な復号スキームおよび関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする例示的なクロスオーバ領域および関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする例示的なクロスオーバ領域および関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする例示的なメモリデバイスおよび関連する作製技術の図を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法および関連する作製技術を示す。 本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法および関連する作製技術を示す。
単位面積あたりにメモリセルをより多く構築することによって、メモリデバイス内のメモリセルの面密度を増加させることができる。メモリセルの面密度が増加すると、メモリデバイスのビットあたりのコストの削減、および/または一定コストでのより大きなメモリ容量を容易にすることができる。メモリセルの2つ以上の2次元(2D)アレイを3次元(3D)に集積することによって、メモリセルの様々な特徴的サイズの縮小に伴い得る困難を軽減しながらも、面密度を増加させることができる。場合によっては、メモリセルの2Dアレイは、メモリセルのデッキと呼んでもよい。場合によっては、メモリセルの複数のデッキを含むメモリデバイスは3Dメモリデバイスと呼んでもよい。3Dメモリデバイスのメモリセルの各デッキは、どのデッキを選択するかを決定し、選択されたデッキの1つまたは複数のメモリセルに向けられたアクセス動作を実行するように構成され得る回路によって、選択(例えば、作動)または抑制(例えば、動作停止、非選択)されてもよい。場合によっては、回路は、基板内または基板上に形成された相補型金属酸化膜半導体(CMOS)トランジスタを備え、メモリセルの3D集積デッキは、CMOS回路の上方に配置(例えば、上に作製)されてもよい。場合によっては、基板の上方に配置されたメモリセルのデッキおよび関連コンポーネントは、アレイ層と総称され得る層のセットに含まれてもよい。
CMOS回路は、ホストデバイスからのアクセスコマンドに基づいて、例えば、アクセスコマンドに関連付けられ、特定のデッキに含まれるメモリセルのアドレスを復号することによって、選択すべき3Dメモリデバイスの特定のデッキを決定することができる。いくつかの実施例では、3Dメモリデバイス内のデッキ数が増加して(例えば、4つのデッキ、8つのデッキ、16のデッキ、32のデッキ)面密度が増加すると、復号(例えば、増加した数のデッキのうち、どのデッキを選択するかを決定する)と、追加のデッキの駆動(例えば、選択されたデッキのメモリセルにアクセスするのに十分な電流を供給する)とをサポートするために、CMOS回路のサイズが大きくなり得る。このようなCMOS回路のサイズの増大(例えば、CMOS回路によって占められる基板面積の増加)は、さもなければメモリセルの2つ以上の2Dアレイの3D集積化に関連する利点を相殺し得る。
本明細書に記載の作製技術、方法、および関連デバイスは、3Dメモリデバイスのデッキ内(例えば、メモリセルの2つ以上のデッキを一纏めに備えるアレイ層内)に配置されてもよい薄膜トランジスタ(TFT)の構築を容易にすることができる。場合によっては、TFTの複数のセットがアレイ層(例えば、それぞれがTFTのセットを含む2つ以上のアレイ層)内で同時に作製されてもよい。アレイ層内に配置されたTFTは、メモリセルの対応するデッキを選択(例えば、作動)または抑制(例えば、動作停止)するように構成されてもよい。場合によっては、TFTは、基板においてCMOS回路と結合してもよいメモリデッキデコーダ(メモリデッキセレクタとも呼んでもよい)の一部であってもよい。このように、TFTは、CMOS回路と結合して、CMOS回路がその機能(例えば、3D集積化された複数のデッキのうちの選択すべき特定のデッキを決定し、特定のデッキのメモリセルにアクセスするための電流を駆動すること)を実行することを容易にできる。このように、アレイ層に配置されたTFTは、CMOS回路によって占められる基板面積の点で関連する影響を緩和しながら、3Dメモリデバイスのメモリセルの追加のデッキの収容を容易にすることができる。例えば、場合によっては、CMOS回路は、TFTと連動して、ほぼ同じ面積を占めながらもメモリセルの1つ以上の追加のデッキを支持することができる。場合によっては、アレイ層に配置されたTFTが、様々なアレイ寄生成分、例えば、漏洩電流、寄生容量の影響を緩和することができる。
場合によっては、TFTは、例えば、復号機能の少なくとも一部の態様をアレイ層に配置されたTFTに委ねることによって、アレイ層の下にあるCMOS回路の面積を低減できるように、追加の機能(例えば、メモリセルのデッキの選択または抑制に加えて、完全な復号機能などの機能)を実行するように構成されてもよい。さらに、TFTは、個々のデッキを残りのデッキから絶縁させることができ(例えば、TFTは、残りのデッキを抑制しながら個々のデッキを選択することができる)、それによって、アクセス動作中の電流要件(例えば、駆動電流要件)を緩和することができる。緩和された電流要件は、CMOS回路がアクセス動作中に複数のデッキに電流を供給するように構成され得る代替アプローチと比較すると、CMOS回路に関していくつかの利点を有し得る。例えば、緩和された電流要件は、CMOS回路がより少ない面積を占めること、より単純な回路構成を使用する(有する)こと、または設置面積を増大させることなく1つまたは複数の追加の機能を提供することを容易にすることができる。
本明細書に記載の作製技術、方法、および関連デバイスは、別の箇所に記載されているように、ビア(例えば、アクセスビア)のパターンを用いて、メモリセルおよび関連するアレイ電極の複数のデッキ(例えば、それぞれがメモリセルおよび関連するアレイ電極のデッキを含むアレイ層のセット)を同時に構築することを容易にする技術、方法、および関連デバイスに基づいていてもよい。すなわち、メモリセルおよび関連するアレイ電極の複数のデッキを構築する態様は、「Cross-Point Memory Array and Related Fabrication Techniques」と題するCastroらによる米国特許出願公開第15/961,540号、「Cross-Point Memory Array and Related Fabrication Techniques」と題するCastroらによる米国特許出願公開第15/961,547号、および「Buried Lines and Related Fabrication Techniques」と題するCastroらによる米国特許出願公開第15/961,550号に記載され、これらはそれぞれ、その全文が参照により本明細書に明示的に組み込まれている。ビアは、メモリセルおよびアレイ電極の複数のデッキを1つの領域内に構築し、TFTを異なる領域に構築するために使用され得る複合スタックの最上層に形成されてもよい。本明細書で使用される場合、ビアは、開口部、または開口部を含む材料(層、表面)の下に関連するビアホールおよび他の構造を形成するために使用され得る開口部を意味することができ、導電性でなくてもよい材料を含む材料が後に充填されたような開口部を含む。
このように、本明細書に記載される作製技術、方法、および関連デバイスは、メモリセルおよびアレイ電極の複数のデッキを構築することに関連して、TFTを構築するための柔軟な順序を容易にすることができる。このような柔軟性は、メモリセルへの熱的影響、メモリセルに使用される材料(例えば、カルコゲニド材料)への相互汚染リスクなど、様々な処理条件に関連する様々な望ましくない因子を軽減するために、プロセスステップの最適化を提供できる。一例として、TFTは、メモリセルが維持するサーマルバジェット(例えば、様々な温度での処理ステップの持続時間の合計)を低減するために、メモリセルを構築する前に形成されてもよい。場合によっては、本明細書に記載される作製技術、方法、および関連デバイスは、メモリセルおよびアレイ電極の複数のデッキを構築するためだけでなく、TFTを構築するためにも材料の同じ複合スタックを使用することができるため、3Dメモリデバイスの製造コストを削減することができる。
本明細書に記載される作製技術、方法、および関連デバイスは、クロスポイント型アーキテクチャに配置されたメモリセルのデッキの選択(または抑制)をサポートすることができる。例えば、クロスポイント型アーキテクチャにおけるメモリセルの各デッキは、第1の平面内の第1のアクセス線(例えば、ワード線、第1のアレイ電極)のセットと、第2の平面内の第2のアクセス線(例えば、ビット線、第2のアレイ電極)のセットとを備えることができ、第1のアクセス線および第2のアクセス線は、異なる方向に延び、例えば、第1のアクセス線は、第2のアクセス線に対して実質的に垂直であってもよい。第1のアクセス線と第2のアクセス線との各トポロジカルクロスポイントは、メモリセルに対応することができる。したがって、クロスポイント型アーキテクチャにおけるメモリセルのデッキは、アクセス線のトポロジカルクロスポイント(例えば、アクセス線の3Dグリッド型構造)に配置されたメモリセルのセットを有するメモリアレイを備えることができる。本明細書に記載されるように、TFT(例えば、メモリデッキセレクタ/インヒビタ)は、メモリセルおよびアレイ電極の複数のデッキを含むアレイ層に構築されてもよい。このように、TFTは、アクセス線(例えば、ワード線、ビット線、第1のアレイ電極、第2のアレイ電極)と結合し、したがって、クロスポイント型アーキテクチャに配置されたメモリセルの複数のデッキの選択(およびアクセス)をサポートすることができる。
さらに、TFTは、キルト型アーキテクチャまたはその派生型など、様々なクロスポイント型アーキテクチャをサポートしてもよい。メモリデバイスの文脈におけるキルト型アーキテクチャとは、パッチワークキルトのパッチの配置に類似した、コンポーネント(例えば、ワード線デコーダ、ビット線デコーダ、検知コンポーネント、メモリセルのアレイのサブセット)の類似の構成をそれぞれが備えたメモリタイルのセットを含むメモリセルのアレイを意味することができる。メモリタイルは、キルト型アーキテクチャを採用したメモリデバイスのメモリセルのアレイのための構成単位(例えば、モジュール式構成単位)と考えてもよい。このようにして、メモリデバイスのメモリセルのアレイは、メモリタイルの数を増減させることによって拡張または縮小することができる。換言すると、クロスポイント型アーキテクチャとは、第1のアクセス線と第2のアクセス線とのトポロジカルクロスポイントを含むメモリアレイを意味することができ、ここで、各トポロジカルクロスポイントはメモリセルに対応し、キルト型アーキテクチャとは、各々がアレイのサブセットを形成するメモリタイルのセットを配置することによってメモリセルのアレイを構築することを意味することができる。
TFTの構成は、種々の制約または要件を満たすように変化させてもよい(例えば、関連する幾何学的形状および構造を変化させてもよい)。場合によっては、TFTに対する適切な制約および要件は、1つまたは複数のTFTによって提供される選択機能および抑制(例えば、選択解除)機能に基づいていてもよい。例えば、TFTは、作動されたときにある種の電流駆動能力を提供するように構成されてもよい(例えば、選択機能)。加えてまたは代替的に、TFTは、動作停止されたときに許容可能できる程度に弱い漏洩電流を維持するように構成されてもよい(例えば、抑制機能)。場合によっては、TFTの複数(例えば2つ)のセットは、メモリセルのデッキ内の各アレイ電極に対して構築されてもよい。例えば、TFTの1セットは、メモリセルのデッキが選択されたときに、そのメモリセルのデッキのアレイ電極を能動的に駆動する(例えば、所望のまたは必要な駆動電流を供給する)ように構成されてもよい。追加的または代替的に、TFTの他のセットは、メモリセルのデッキが抑制されている(例えば、アクセスされていない、選択解除されている)ときに、抑制レベルを駆動する(例えば、弱い漏洩電流を維持する)ように構成されてもよい。場合によっては、単一のデバイスに存在するTFTの複数のセットは、電流駆動能力と、TFTの複数のセットが一括してサポートできる電圧範囲とを最適化するように互いに異なるように処理されてもよい(例えば、TFTの1つのセットは駆動電流能力のために最適化されてもよいが、TFTの他のセットは弱漏洩電流能力のために最適化されてもよい)。
場合によっては、TFTの制御ゲート(例えば、ゲート電極)は、メモリ素子(例えば、カルコゲニド素子などの情報を記憶するように構成可能な素子)が形成されるのと同じ層内に形成されてもよい。TFTの制御ゲートは、TFTの第1の電極(例えば、ドレイン)とTFTの第2の電極(例えば、ソース)との間のTFT内の電流の経路を決定することができる。場合によっては、電流の経路は、TFTのゲート電極、第1の電極および第2の電極に対してTFTのチャネルが形成される様式に基づいて、垂直、水平、またはその両方の組み合わせであってもよい。場合によっては、TFTのチャネルは、TFTが実行できる様々な機能、例えば、選択機能、抑制機能、または他の機能に基づいて異なり得るチャネルの電気的特性を制御するように、下層のCMOS回路のノードにバルク接続によって結合される。
さらに、本明細書に記載される作製技術、方法、および関連デバイスは、アレイ層のデッキ内に様々な組み合わせのTFT(例えば、TFTベースのデコーダユニット)を備えた回路など、1つまたは複数の複雑な回路の構築を容易にすることができる。例えば、TFTベースのデコーダユニットは、タイルのクラスタ内の特定のタイルを作動(または動作停止)するようにクラスタレベルの復号を実行できる。加えてまたは代替的に、別のTFTベースのデコーダユニットは、タイルに含まれるアクセス線のセットのうち、特定のアクセス線を作動するように、タイルレベルの復号を実行できる。また、本明細書に記載される作製技術および方法は、第1のTFTグループのための電極の第1のセットが、第2のTFTグループのための電極の第2のセットと、電極の第1のセットと電極の第2のセットとの間の短絡を生じることなく交差できるクロスオーバ領域を構築するために使用されてもよい。
上記で紹介した本開示の特徴は、本明細書において、クロスポイント型アーキテクチャのメモリアレイを構築するためにも使用され得る複合材料スタックにおいて、様々なTFT構造およびTFTベースの回路を構築する文脈でさらに説明される。続いて、TFT構造およびTFTベースの回路を作製するための構造および技術の具体例を説明する。本開示のこれらおよびその他の特徴は、さらに、TFTおよび関連する作製技術に関連する装置図、形成方法図、およびフローチャートによって図示され、これらを参照して説明される。
図1は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートするメモリセルの3次元アレイを備えた例示的メモリデバイス100および関連する作製技術を示す。メモリデバイス100は、電子メモリ装置とも呼んでもよい。図1は、メモリデバイス100の様々なコンポーネントおよび特徴を示す例示図である。このように、メモリデバイス100のコンポーネントおよび特徴は、メモリデバイス100内の実際の物理的な位置ではなく、機能的な相互関係を説明するために示されていることを理解すべきである。
図1の例示的実施例では、メモリデバイス100は、3次元(3D)メモリアレイ102を備える。3Dメモリアレイ102は、様々な状態を記憶するようにプログラム可能であってもよいメモリセル105を備える。いくつかの実施形態では、各メモリセル105は、論理0および論理1と示される2つの状態を記憶するようにプログラム可能であってもよい。いくつかの実施形態では、メモリセル105は、3つ以上の論理状態を記憶するように構成されてもよい(例えば、マルチレベルセル)。メモリセル105としては、いくつかの実施形態では、自己選択型メモリセルを挙げることができる。メモリセル105としては、さらに、別の種類のメモリセル、例えば、3D XPoint(商標)メモリセル、記憶コンポーネントおよび選択コンポネートを備えたPCMセル、導電性ブリッジRAM(CBRAM)セル、またはFeRAMセルを挙げることができると理解すべきである。図1に含まれる一部の要素には数字表示によって標識されていても、描かれている特徴の視認性および明確性を高めるために、他の対応する要素は標識されないが、それらが同じである、または類似していると理解されるであろう。
3Dメモリアレイ102は、互いに重ねて形成された2つ以上の2次元(2D)メモリアレイ(例えば、メモリセルおよびアレイ電極の2つ以上のデッキを備えたアレイ層)を備えてもよい。これにより、単一のダイまたは基板上に配置または作成できるメモリセルの、単一の2Dアレイと比較して増加させることができ、その結果、製造コストが削減されるか、またはメモリデバイスの性能が向上するか、またはその両方が起こり得る。図1に描かれた例では、メモリアレイ102は、2つのレベルのメモリセル105(例えば、メモリセル105-aおよびメモリセル105-b)を備え、したがって、3Dメモリアレイとみなすことができるが、レベルの数は2つに限定されず、他の例では、さらなるレベル(例えば、4つのレベル、8つのレベル、16のレベル、32のレベル)を含んでもよい。各レベルは、メモリセル105が各レベルにわたって互いに整列できる(正確に、またはおおよそ重なり合う)ように整列または配置されてもよく、これにより、メモリセルスタック145が形成される。場合によっては、メモリセルのレベルは、メモリセルのデッキと呼んでもよい。
いくつかの実施形態では、メモリセル105の各行はワード線110に接続され、メモリセル105の各列はビット線115に接続される。ワード線110およびビット線115の両方は、総称してアクセス線と呼んでもよい。さらに、アクセス線は、メモリデバイス100の1つのデッキにおける1つまたは複数のメモリセル105のため(例えば、アクセス線の下にあるメモリセル105のため)のワード線110として、またメモリデバイスの別のデッキにおける1つまたは複数のメモリセル105のため(例えば、アクセス線の上にあるメモリセル105のため)のビット線115として機能することができる。このように、ワード線およびビット線、またはそれらの類似物への言及は、理解または動作を損なうことなく置き替え可能である。ワード線110およびビット線115は、互いに実質的に垂直であることができ、メモリセルのアレイを支持することができる。
一般に、1つのメモリセル105は、ワード線110およびビット線115などの2本のアクセス線の交点に位置することができる。この交点は、メモリセル105のアドレスと呼んでもよい。ターゲットメモリセル105は、電圧印加された(例えば、作動された)ワード線110と電圧印加された(例えば、作動された)ビット線115との交点に位置するメモリセル105であってもよく、すなわち、その交点にあるメモリセル105の読み取りまたは書き込みのために、ワード線110およびビット線115の両方に電圧印加してもよい。同じワード線110またはビット線115と電子通信している(例えば、接続されている)他のメモリセル105は、非ターゲットメモリセル105と呼んでもよい。
図1に示すように、メモリセルスタック145の2つのメモリセル105は、ビット線115などの共通の導電線を共有してもよい。すなわち、ビット線115が、上部メモリセル105-bおよび下部メモリセル105-aと結合してもよい。他の構成も可能であり、例えば、第3の層(図示せず)がワード線110を上部メモリセル105-bと共有してもよい。
場合によっては、電極は、メモリセル105をワード線110またはビット線115に結合してもよい。電極という用語は、導体を意味してもよく、メモリデバイス100の素子またはコンポーネント間に導電路を提供する配線、ワイヤ、導電線、導電層などが含まれてよい。したがって、電極という用語は、場合によっては、ワード線110またはビット線115などのアクセス線を意味することもあり、また場合によっては、アクセス線とメモリセル105との間の電気接点として採用される追加の導電性素子を意味することもある。いくつかの実施形態では、メモリセル105は、第1の電極と第2の電極との間に配置されたカルコゲニド材料を含んでもよい。第1の電極は、カルコゲニド材料をワード線110に結合し、第2の電極は、カルコゲニド材料をビット線115に結合してもよい。第1の電極および第2の電極は、同じ材料(例えば、炭素)であっても、または異なる材料であってもよい。他の実施形態では、メモリセル105が1本以上のアクセス線と直接結合してもよく、アクセス線以外の電極が省略されていてもよい。
読み出しおよび書き込みなどの動作は、ワード線110およびデジット線115を作動または選択することによって、メモリセル105上で行うことができる。ワード線110またはデジット線115を作動または選択することは、それぞれの線に電圧を印加することを含んでもよい。ワード線110およびデジット線115は、導体材料、例えば、金属(例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、タングステン(W)、チタン(Ti))、金属合金、炭素、伝導性ドープ半導体、または他の導体材料、合金、化合物などから作製されてもよい。
いくつかのアーキテクチャでは、セルの論理記憶デバイス(例えば、CBRAMセルの抵抗コンポーネント、FeRAMセルの容量コンポーネント)は、選択コンポーネントによってデジット線から電気的に絶縁されてもよい。ワード線110は、選択コンポーネントに接続でき、選択コンポーネントを制御できる。例えば、選択コンポーネントはトランジスタであってもよく、ワード線110はトランジスタのゲートに接続されてもよい。あるいは、選択コンポーネントは、可変抵抗コンポーネントであってもよく、これはカルコゲニド材料を含んでもよい。ワード線110を作動することにより、メモリセル105の論理記憶デバイスとその対応するデジット線115との間に電気的接続または閉回路が生じてもよい。その後、デジット線は、メモリセル105の読み出しまたは書き込みのいずれかを行うためにアクセスされ得る。メモリセル105を選択すると、結果として得られる信号は、記憶された論理状態を決定するために使用できる。場合によっては、第1の論理状態は、メモリセル105を流れる電流がないか、または無視できるほど小さい電流に対応できるが、第2の論理状態は、有限の電流に対応できる。
場合によっては、メモリセル105としては、2つの端子を有する自己選択型メモリセルを挙げることができ、別個の選択コンポーネントは省略してもよい。このように、自己選択型メモリセルの一方の端子はワード線110に電気的に接続され得、自己選択型メモリセルの他方の端子はデジット線115に電気的に接続され得る。
メモリセル105にアクセスすることは、行デコーダ120および列デコーダ130を介して制御されてもよい。例えば、行デコーダ120は、メモリコントローラ140から行アドレスを受信し、受信した行アドレスに基づいて、適切なワード線110を作動できる。場合によっては、行デコーダ120は、3Dメモリアレイ102の特定のデッキを選択するためにTFTの複数のセットを含んでもよい。例えば、行デコーダ120は、下部デッキを選択するための下部デッキ(例えば、メモリセル105-aを含むメモリデッキ)に関連するTFTの第1のセットと、上部デッキを抑制(例えば、選択解除)するための上部デッキ(例えば、メモリセル105-bを含むメモリデッキ)に関連するTFTの第2のセットとを含むことができる。場合によっては、TFTは、3Dメモリアレイ102を含むアレイ層の同じ場所に配置されてもよい。場合によっては、アレイ層に配置されたTFTは、基板に配置されてもよい行デコーダ120と結合でき、基板の上方には3Dメモリアレイ102が配置される。同様に、列デコーダ130は、メモリコントローラ140から列アドレスを受信し、適切なデジット線115を作動できる。場合によっては、行デコーダ120と同様に、列デコーダ130は、3Dメモリアレイ102の特定のデッキを選択するためにTFTの別の複数のセットを含んでもよい。例えば、メモリアレイ102は、WL_1~WL_Mと標識された複数のワード線110と、DL_1~DL_Nと標識された複数のデジット線115とを含んでもよく、MおよびNはアレイのサイズに依存する。したがって、ワード線110およびデジット線115、例えばWL_2およびDL_3を作動することにより、それらの交点にあるメモリセル105にアクセスすることができる。
アクセス時、メモリセル105は、メモリセル105の記憶状態を判断するために検知コンポーネント125によって読み出される、または検知され得る。例えば、電圧は、(対応するワード線110およびビット線115を用いて)メモリセル105に印加されてもよく、結果として生じるメモリセル105を流れる電流の存在は、メモリセル105の印加電圧および閾値電圧に依存できる。場合によっては、2以上の電圧が印加されてもよい。さらに、印加電圧が電流をもたらさなければ、電流が検知コンポーネント125によって検出されるまで、他の電圧が印加されてもよい。電流をもたらした電圧を評価することによって、メモリセル105の記憶された論理状態を決定できる。場合によっては、電圧の大きさは、電流が検出されるまで増加されてもよい。他の場合、所定の電圧は、電流が検出されるまで順次印加されてもよい。同様に、電流がメモリセル105に印加されてもよく、電流を生成するための電圧の大きさは、メモリセル105の電気抵抗または閾値電圧に依存してもよい。
場合によっては、メモリセル105(例えば、自己選択型メモリセル)は、カルコゲニド材料を含むことができる。自己選択型メモリセルのカルコゲニド材料は、自己選択型メモリセルの動作中、非晶質状態のままであることができる。場合によっては、自己選択型メモリセルを動作させることは、自己選択型メモリセルの特定の閾値電圧を決定するために、自己選択型メモリセルに様々な形状のプログラミングパルスを印加することを含んでもよく、すなわち、自己選択型メモリセルの閾値電圧は、プログラミングパルスの形状を変更することによって変更され得、これにより、非晶質状態のカルコゲニド材料の局所的な組成が変化できる。自己選択型メモリセルの特定の閾値電圧は、様々な形状の読み出しパルスを自己選択型メモリセルに印加することによって決定できる。例えば、読み出しパルスの印加電圧が自己選択型メモリセルの特定の閾値電圧を超えると、有限量の電流が自己選択型メモリセルに流れ得る。同様に、読み出しパルスの印加電圧が自己選択型メモリセルの特定の閾値電圧未満である場合、感知可能量の電流が自己選択型メモリセルを流れないことがある。
いくつかの実施形態では、検知コンポーネント125は、メモリセル105を通る電流またはその欠如を検出することによって、選択されたメモリセル105に記憶された情報を読み出すことができる。このようにして、メモリセル105(例えば、自己選択型メモリセル)は、カルコゲニド材料に関連する閾値電圧レベル(例えば、2つの閾値電圧レベル)に基づいて1ビットのデータを記憶でき、電流がメモリセル105に流れる閾値電圧レベルは、メモリセル105によって記憶される論理状態を示す。場合によっては、メモリセル105は、一定数の異なる閾値電圧レベル(例えば、3つ以上の閾値電圧レベル)を示すことができ、それにより、1ビットよりも大きなデータを記憶する。
検知コンポーネント125は、検知されるメモリセル105に関連する信号の差を検出および増幅するために、様々なトランジスタまたは増幅器を備えてもよく、これらはラッチと呼ばれてもよい。次いで、検出されたメモリセル105の論理状態は、列デコーダ130を介して出力135として出力され得る。場合によっては、検知コンポーネント125は、列デコーダ130または行デコーダ120の一部であってもよい。または、検知コンポーネント125は、列デコーダ130または行デコーダ120に接続されるか、またはそれらと電子通信してもよい。図1は、検知コンポーネント125-aを配置する代替的選択肢(破線のボックス内)も示している。当業者であれば、検知コンポーネント125は、その機能的目的を失うことなく、列デコーダまたは行デコーダのいずれかと関連付けられていてもよいことを理解するであろう。
メモリセル105は、関連するワード線110およびデジット線115を同様に作動することによって設定または書き込むことができ、少なくとも1つの論理値がメモリセル105に記憶され得る。列デコーダ130または行デコーダ120は、メモリセル105に書き込まれるデータ、例えば入出力135を受信してもよい。
いくつかのメモリアーキテクチャでは、メモリセル105にアクセスすることにより、記憶された論理状態が劣化または破壊されることがあり、メモリセル105に元の論理状態を戻すために、再書き込みまたはリフレッシュ動作が行われることがある。例えば、DRAMでは、検知動作中にキャパシタが部分的または完全に放電し、記憶された論理状態が破損することがあるため、論理状態は検知動作後に再書き込みされることがある。さらに、いくつかのメモリアーキテクチャでは、単一のワード線110を作動することにより、その行の(例えば、ワード線110と結合されている)すべてのメモリセルが放電することがあり、したがって、その行のいくつかまたはすべてのメモリセル105を再書き込みする必要があり得る。しかし、自己選択型メモリ、PCM、CBRAM、FeRAM、またはnot-AND(NAND)メモリなどの不揮発性メモリでは、メモリセル105にアクセスすることにより論理状態は破壊され得ないため、アクセス後にメモリセル105は再書き込みを必要としなくてもよい。
メモリコントローラ140は、様々なコンポーネント、例えば、行デコーダ120、列デコーダ130、および検知コンポーネント125を介して、メモリセル105の動作(例えば、読み出し、書き込み、再書き込み、リフレッシュ、放電)を制御してもよい。場合によっては、行デコーダ120、列デコーダ130、および検知コンポーネント125のうちの1つまたは複数が、メモリコントローラ140と同じ場所に配置されてもよい。メモリコントローラ140は、所望のワード線110およびデジット線115を作動するために、行および列のアドレス信号を生成してもよい。また、メモリコントローラ140は、メモリデバイス100の動作中に使用される様々な電圧または電流を生成および制御してもよい。一般に、本明細書で述べられる印加電圧または電流の振幅、形状、極性、および/または持続時間は、調整または変化してもよく、メモリデバイス100を動作させる際に述べられる様々な動作によって異なっていてもよい。さらに、メモリアレイ102内の1つ、複数、またはすべてのメモリセル105が同時にアクセスされてもよく、例えば、すべてのメモリセル105、またはメモリセル105のグループが単一の論理状態に設定されるリセット動作中に、メモリアレイ102の複数またはすべてのセルが同時にアクセスされてもよい。
場合によっては、下部ワード線110(図1ではWL_B1と標識される)、上部ワード線110(図1ではWL_T1と標識される)、および任意の数の追加の層(図示せず)のワード線が、同時に形成されてもよい。さらに、下部ワード線110および上部ワード線110の両方が、最初は同じ誘電性材料を含む層に配置(形成)されてもよく、単一のビアパターンが、下部レベルのワード線110および上部レベルのワード線110をそれぞれの層で同時に形成する1つまたは複数の処理ステップ、例えば、誘電性材料の一部を除去して導体材料で置き換えることに使用されてもよい。同様に、下部メモリセル105(例えば、図1で黒一色の円として示されるメモリセル105-a)は、上部メモリセル105(例えば、図1で白い円として示されるメモリセル105-b)および任意の数のメモリセルの追加のデッキ(図示せず)のメモリセル105と同時に形成されてもよい。場合によっては、3Dメモリアレイ102は、行デコーダ120、検知コンポーネント125、列デコーダ130などの様々な回路を備えた基板の上方に配置されてもよい。
図2は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする3次元メモリアレイ202および関連する作製技術の実施例を示す。3Dメモリアレイ202は、図1を参照して記載されるメモリアレイ102であっても、またはメモリセルの2つ以上のデッキを含む3Dメモリデバイスの一部の例であってもよい。3Dメモリアレイ202は、基板204の上方に配置されたメモリセルの第1のアレイまたはデッキ205-aと、第1のアレイまたはデッキ205-aの上にあるメモリセルの第2のアレイまたはデッキ205-bとを備えてもよい。3Dメモリアレイ202はまた、図1を参照して記載されるように、ワード線110の例であってもよいワード線110-aおよびワード線110-bと、ビット線115の例であるビット線115-aとを備えてもよい。図2に描かれる例示的実施例のように、第1のデッキ205-aおよび第2のデッキ205-bのメモリセルはそれぞれ、自己選択型メモリセルを備えてもよい。いくつかの実施例では、第1のデッキ205-aおよび第2のデッキ205-bのメモリセルとしては、それぞれ、クロスポイント型アーキテクチャに適し得る別の種類のメモリセル、例えば、CBRAMセルまたはFeRAMセルを挙げることができる。図2に含まれる一部の要素には数字表示により標識されているが、他の対応する要素は、描かれている特徴の視認性および明確性を高めるために、それらが同じであるか、または類似していると理解されていても標識されない。
場合によっては、第1のデッキ205-aのメモリセルはそれぞれ、第1の電極215-a、カルコゲニド材料220-a、および第2の電極225-aを含んでもよい。さらに、第2デッキ205-bのメモリセルはそれぞれ、第1の電極215-b、カルコゲニド材料220-b、および第2の電極225-bを含んでもよい。いくつかの実施形態において、アクセス線(例えば、ワード線110、ビット線115)は、電極215または225の代わりに、電極層(例えば、共形層)を備えてもよく、したがって、複数層のアクセス線を備えてもよい。そのような実施形態では、アクセス線の電極層は、メモリ材料(例えば、カルコゲニド材料220)とインタフェースしてもよい。いくつかの実施形態では、アクセス線(例えば、ワード線110、ビット線115)は、電極層またはその間の電極なしに、メモリ材料(例えば、カルコゲニド材料220)と直接インタフェースしてもよい。
いくつかの実施形態では、第1のデッキ205-aおよび第2のデッキ205-bのメモリセルは、図1を参照して記載されるように、各デッキ205-aおよび205-bの対応する(例えば、y方向に垂直に整列した)メモリセルがビット線115またはワード線110を共有するように、共通の導電線を有してもよい。例えば、第2のデッキ205-bの第1の電極215-bおよび第1のデッキ205-aの第2の電極225-aは、ビット線115-aが垂直方向に整列して(y方向に)隣接するメモリセルによって共有されるように、両方ともビット線115-aに結合してもよい。
いくつかの実施形態では、3Dメモリアレイ202は、第2デッキ205-bの第1の電極215-bが追加のビット線と結合でき、第1のデッキ205-aの第2の電極225-aがビット線115-aと結合できるように、追加のビット線(図示せず)を備えてもよい。追加のビット線は、ビット線115-aから電気的に絶縁されていてもよい(例えば、絶縁材料が追加のビット線とビット線115-aとの間に介在していてもよい)。その結果、第1のデッキ205-aおよび第2のデッキ205-bは分離することができ、互いに独立して動作できる。場合によっては、アクセス線(例えば、ワード線110またはビット線115のいずれか)は、各クロスポイントにおけるそれぞれのメモリセルのための選択コンポーネント(例えば、アクセス線と統合された1つまたは複数の薄膜材料として構成されてもよい、2端子セレクタデバイス)を備えてもよい。このように、アクセス線および選択コンポーネントは、アクセス線および選択コンポーネントの両方として機能する複合材料層を一緒に形成してもよい。
3Dメモリアレイ202のアーキテクチャは、図2に示すように、メモリセルがワード線110とビット線115との間のトポロジカルクロスポイントに形成され得るため、場合によっては、クロスポイント型アーキテクチャの一例と呼んでもよい。このようなクロスポイント型アーキテクチャは、他のいくつかのメモリアーキテクチャと比較して、より低い製造コストで比較的高密度のデータストレージを提供することができる。例えば、クロスポイント型アーキテクチャを用いたメモリアレイは、面積が低減されたメモリセルを有することができ、その結果、他のいくつかのアーキテクチャと比較して、増加したメモリセル密度をサポートすることができる。例えば、クロスポイント型アーキテクチャは、3端子選択コンポーネントを有するものなど、6Fメモリセル面積(Fは最小加工寸法(例えば最低加工寸法)である)を有する他のアーキテクチャと比較して、4Fメモリセル面積を有してもよい。例えば、DRAMメモリアレイは、各メモリセルの選択コンポーネントとして、3端子デバイスであるトランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ)を使用することができ、したがって、所定の数のメモリセルを備えたDRAMメモリアレイは、同じ数のメモリセルを備えたクロスポイント型アーキテクチャを有するメモリアレイと比較して、大きなメモリセル面積を有することができる。
図2の実施例では、2つのメモリデッキを示しているが、他の構成は、任意の数のデッキ(例えば、4つのデッキ、8つのデッキ、16のデッキ、32のデッキ)を備えてもよい。いくつかの実施形態では、メモリデッキのうちの1つまたは複数は、カルコゲニド材料220を含む自己選択型メモリセルを備えてもよい。他の実施形態では、メモリデッキのうちの1つまたは複数は、強誘電性材料を含むFeRAMセルを備えてもよい。さらに別の実施形態では、メモリデッキのうちの1つまたは複数は、金属酸化物またはカルコゲニド材料を含むCBRAMセルを備えてもよい。カルコゲニド材料220としては、例えば、セレン(Se)、テルル(Te)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、炭素(C)、ゲルマニウム(Ge)、およびシリコン(Si)の合金などのカルコゲニドガラスを挙げることができる。いくつかの実施形態では、セレン(Se)、ヒ素(As)およびゲルマニウム(Ge)を主に含むカルコゲニド材料をSAG合金と呼んでもよい。
場合によっては、3Dメモリアレイ202のワード線110-a、ワード線110-b、およびビット線115-aは、アレイ電極と呼んでもよい。本明細書に記載されるように、TFTのセットは、TFTのセットのうちのサブセットがメモリアレイのデッキ(例えば、メモリセルの第1のデッキ205-a、メモリセルの第2のデッキ205-b)のアレイ電極(例えば、ワード線110、ビット線115)と結合できるように、アレイ層に構築されてもよい。場合によっては、TFTのセットは、回路の様々な機能を促すように、基板204内の回路(例えば、アレイ層の下のCMOS回路)と結合してもよい。例えば、TFTのセットは、回路からの入力(例えば、アクセスコマンドに関連する復号の結果)に基づいて、メモリアレイの特定のデッキを選択し(例えば、選択機能)、同時にメモリアレイの2つ以上のデッキを選択解除する(例えば、抑制機能)ことができる。場合によっては、TFTのセットは、さもなければ回路によって実行され得る1つまたは複数の機能をオフロードするように、より高度な機能(例えば、完全な復号機能)を実行してもよい。
図3~図6は、本開示の作製技術の様々な態様を示す。例えば、様々な断面図は、複合スタックのうちの1つまたは複数の埋設されたターゲット層にTFTの特定の構造(例えば、TFTのソース、ドレイン、ゲートおよびチャネル)を作成することの同時性を示すことができ、各ターゲット層はターゲット材料を含む。本明細書に記載されるように、場合によっては、ビア(例えば、アクセスビア)は、ターゲット埋設層にあるターゲット材料に構造を作成するために使用できる。様々な上面図は、TFTの様々な構造を作り出すためにビアの特定のセットがどのように使用され得るかを示すことができる。本明細書に記載の作製技術は、例えば、TFTのゲート電極のセット、またはTFTのチャネル材料素子のセットなど、異なる下層に類似の構造を同時に形成することを容易にすることができる。このように、本明細書に記載される作製技術は、メモリセルの2つ以上のデッキを備え、各デッキがアクセス線(例えば、ワード線、ビット線、アレイ電極)およびメモリセルの3Dクロスポイント型構造を備えたアレイ層に、TFTのセットを同時に形成することを容易にすることができる。
図3A~図3Lは、本開示による例示的作製技術を示す。図3A~図3Lは、2つ以上のTFT(例えば、縦型TFTと呼んでもよく、TFTが作動されたときに、電流が水平基板に対して垂直方向に流れるTFT)を同時に構築するためのいくつかのプロセスステップの態様を説明している。場合によっては、そのようなTFTは、アレイ層のソケット領域に作製されてもよい。場合によっては、TFTは、アレイ電極ドライバと呼んでもよい。ソケット領域とは、例えば、TFTと下層の回路(例えば、論理回路、図2を参照して記載される基板204内の行デコーダ120)との間の相互接続、TFTとアレイ電極(例えば、図2を参照して記載されるワード線110および/またはビット線115)の端部との間の相互接続といった様々な相互接続が形成され得るアレイ層の領域を意味することができる。図3A~図3Lは、TFTの様々な構造を同時に構築するためにビアの異なるグループを使用することができることを示すために、ソケット領域の一部(例えば、ソケット領域のレイアウト)の上面図を含む。図3A~図3Lは、TFTを同時に構築するためのいくつかのプロセスステップ中のプロセス特徴の態様を示すために、ソケット領域の一部の断面側面図も含む。
図3Aは、様々な材料の複数の異なる層を備えてもよいスタック305の断面側面図を示す。場合によっては、スタックは、複合スタックと呼んでもよい。場合によっては、スタック305は、基板(例えば、図2を参照して記載される基板204)の上方に配置されてもよい。スタック305の特定の材料は、複数の要因、例えば、所望の種類のメモリ技術(例えば、自己選択型メモリ、FeRAM、CBRAM)、所望の数のメモリセルのデッキ(例えば、2つ以上のメモリセルのデッキ)に基づいて選択されてもよい。図3Aの例示的実施例に描かれているように、スタック305は、メモリセルの2つのデッキ、例えば、図2を参照して記載されるように、基板204の上方に配置されたメモリセルの第1のデッキ205-aと、第1のアレイまたはデッキ205-aの上にあるメモリセルの第2のアレイまたはデッキ205-bとを作製するのに適した初期層スタックを含むことができる。
スタック305は、スタック305の最上層であり得る層310を含んでもよい。いくつかの実施形態では、層310は、誘電性材料を含む。いくつかの実施形態では、層310は、層310がハードマスク(HM)層と呼んでもよいようなハードマスク材料を含む。ビアのパターンは、例えば、フォトリソグラフィステップの結果として、層310に形成されてもよい。場合によっては、そのようなフォトリソグラフィステップは、スタック305の最上層(例えば、層310)を介して、ビアの第1のセット(例えば、図3Bに示すビアの第3のグループ340-c)およびビアの第2のセット(例えば、図3Bに示すビアの第2のグループ340-b)を形成してもよい。
スタック305はさらに、層315を含んでもよい。図3Aの例示的実施例では、スタック305は、2つの層315、すなわち層315-aおよび層315-bを含むが、任意の数の層が可能である。いくつかの実施形態では、層315はそれぞれ、第1の誘電性材料(D1とも呼んでもよい)を含んでもよい。本明細書に示されているように、各層315は、第1のアレイ電極のセット(例えば、電極タブまたはセグメント、導電線、アクセス線、ワード線)を含むように変更されてもよい。場合によっては、各層315は、第1の層、第1の電極層、またはD1層と呼んでもよい。
スタック305はさらに、層320を含んでもよい。図3Aの例示的実施例では、スタック305は、2つの層320、すなわち層320-aおよび層320-bを含むが、任意の数の層320が可能である。いくつかの実施形態では、各層320はプレースホルダ材料を含んでもよく、このプレースホルダ材料は、後に部分的に除去され、所望の材料(例えば、メモリ材料、ゲート電極材料、半導体材料)で置き換えられてもよい。いくつかの実施形態では、各層320は、最初はメモリ材料を含んでもよく、1つまたは複数のメモリ素子を形成するように処理されてもよい。場合によっては、層320は、第2の層、メモリ層、またはDM層と呼んでもよい。
スタック305はさらに、層325を含んでもよい。図3Aの例示的実施例では、スタック305は、単一の層325を含むが、任意の数の層325が可能である。いくつかの実施形態では、各層325は、第2の誘電性材料(D2とも呼んでもよい)を含んでもよい。本明細書に示すように、層325は、第2のアレイ電極のセット(例えば、電極タブ、導電線、アクセス線、ビット線)を含むように変更されてもよい。場合によっては、各層325は、第3の層、第2の電極層、またはD2層と呼んでもよい。
スタック305は、層330を含んでもよい。場合によっては、層330は、本明細書に記載の様々なエッチングプロセスに耐えるためにエッチングストップ材料を含んでもよい。層330は、場合によっては、層310と同じハードマスク材料を含んでもよく、または異なる材料を含んでもよい。場合によっては、層330は、基板(例えば、図2を参照して記載される基板204)、または層330の下にあってもよい他の層(図示せず)に形成された回路または他の構造に関して、バッファ層を提供してもよい。場合によっては、層330は、以前の処理ステップで作製されたメモリセルの1つまたは複数のデッキに関して、バッファ層を提供してもよい。
図3Bは、本明細書に記載されるように2つ以上のTFT(例えば、縦型TFT)を含むソケット領域が構築されてもよいスタック305の上面図を示す。図3Bは、アレイパターンにおけるビアのセット340(白、灰色、または網掛けされた正方形として描かれている)を示す。図3Bは、ビアの異なるグループ(例えば、ビアの第1のグループ340-a、ビアの第2のグループ340-b、ビアの第3のグループ340-c)を用いて、スタック305内に同時に形成され得る様々な構造も示す。例えば、図3Bは、アレイ電極のセット350、電極タブのセット355(暗い斜線の長方形として描かれている)、およびゲート電極のセット360(そのうちの1つが上面図に描かれている)を示し、これらはそれぞれ、TFTを構築するためのプロセスシーケンスの異なる時点で形成されてもよい。
他の箇所に記載されるように、アレイ電極のセット350(例えば、アレイ電極350-cおよび350-d)は、ビアの第1のサブセット(例えば、ビアの第1のグループ340-a)を用いて構築されてもよい。また、電極タブのセット(例えば、電極タブ355-b)は、ビアの第2のサブセット(例えば、灰色の正方形として描かれたビアの第2のグループ340-b)を用いて構築されてもよい。場合によっては、電極タブ355-bは、第1の層315-aにおけるTFT用の第2の電極(例えば、ドレイン)であってもよい。場合によっては、電極タブは、ビアの第2のグループ340-bを用いて第1の層(例えば、D1層315-a、D1層315-b)にチャネル(例えば、列を成した一連の組み合わせられたキャビティ)を形成することによって構築されてもよく、例えば、チャネルは、ビアの第2のグループ340-bと整列している。第1の層におけるチャネルには、電極材料(例えば、導体材料)が充填されてもよい。続いて、ビアの第2のグループ340-bに対応する誘電性プラグのセットは、D1層315-a内の電極タブをD1層315-b内の別の電極タブから分離するように形成されてもよい。誘電性プラグは、第1の層でチャネルを充填した電極材料を通って延びていてもよい。
さらに、ゲート電極のセット360は、図3C~図3Fを参照して本明細書に記載されるように、ビアの第3のサブセット(例えば、ビアの第3のグループ340-c)を用いて構築されてもよい。さらに、アレイ電極(例えば、アレイ電極350-f)は、1つまたは複数のビア(例えば、ビア340-d、ビア340-eを含む網掛けされた正方形として描かれたビア)を用いて2つ以上のセグメントに分割されてもよい。場合によっては、電極タブ(例えば、電極タブ355-b)は、結果として単一のアレイ電極(例えば、アレイ電極350-e)と結合してもよい。場合によっては、電極タブ(したがって、内部に構築された1つまたは複数のTFT)は、単一のアレイ電極の2つの端部の間に配置されてもよい。例えば、電極タブ(例えば、電極タブ355-b)は、単一のアレイ電極(例えば、アレイ電極350-e)のほぼ中央領域に配置されてもよい。
場合によっては、アレイ電極350は、アレイ層のアクティブアレイ領域において、メモリセルのセットと結合されたアクセス線(例えば、ワード線、ビット線、導電線)であっても、またはその一部であってもよい。アクティブ領域とは、アクセス線とメモリセルのセットとがメモリセルのアレイを形成するアレイ層の領域を意味することができる。場合によっては、メモリセルのアレイ(例えば、アクセス線およびメモリセルのセット)は、アクティブアレイ領域において、クロスポイント型アーキテクチャに従って構築されてもよい。このようにして、アレイ層のソケット領域に形成されたTFTのセットは、アレイ層のアクティブアレイ領域において、アレイ電極350(したがって、アレイ電極350に関連するメモリセルのセット)と結合してもよい。
図3C~図3Fは、ビアの第3のグループ340-cを用いてスタック305内にTFT用のゲート電極のセット360を形成する作製技術を示す。場合によっては、アレイ電極のセット350および電極タブのセット355は、層320でゲート電極のセット360を形成する前に、スタック305内に形成されてもよい。
図3Cは、ビアの第3のグループ340-cを用いてビアホールが形成された後の、図3Bに示す想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。この断面側面図は、ビア340-fを含む電極タブ(例えば、図3Bに示す電極タブ355-a)の一部に対応し得る。図3Cに描かれた電極タブ(例えば、図3Cに示す電極タブ355-cおよび355-d)は、予めD1層に形成されていてもよい。図3Cの電極タブ355-cおよび355-dは、図3Cに示すD1層の部分が、電極タブのセット355を形成する電極材料に置き換えられたことを示すように、図3Aの元のD1層(例えば、層315-a、層315-b)とは異なる陰影パターンで描かれている。また、図3Cは、ビアホール(例えば、ビアの第3のグループ340-cに含まれるビア340-fに対応するビアホール)の断面側面図に対応し得る開口部341を示す。
場合によっては、フォトリソグラフィステップは、スタック305上にビア340の形状を転写してもよい。いくつかの実施例では、フォトリソグラフィステップは、層310の上に、ビア340の形状(例えば、ビア340の内部のフォトレジスト材料の欠如によって画定される)を有するフォトレジスト層(図示せず)を形成することを含んでもよい。いくつかの実施例では、エッチング処理ステップは、フォトリソグラフィステップに続いて、層310内に確立されたビア340の形状が後続の処理ステップ中にアクセスビアとして繰り返し使用され得るように、すなわち、ビア340の形状を含む層310は、後続の処理ステップのためにビア340の形状のアクセスビアを提供するハードマスク層として機能できるように、層310にビア340の形状を転写してもよい。
場合によっては、異方性エッチングプロセスステップは、スタック305を通る開口部341を形成してもよく、開口部341の幅は、ビア(例えば、ビア340-f)の幅と実質的に同じであってもよい。異方性エッチングステップは、エッチング液(例えば、1つまたは複数の化学元素の混合物)をターゲット材料に適用することによって、一方向(例えば、基板に対して直交する方向)のターゲット材料を除去してもよい。また、エッチング液は、エッチング液に曝露される他の材料(例えば、フォトレジスト)を保持しながら、ターゲット材料(例えば、層310のハードマスク材料)のみを除去することを目的とする選択性(例えば、化学的選択性)を呈してもよい。異方性エッチングステップは、材料の1つまたは複数の層(例えば、D1層315の第1の誘電性材料、DM層320のプレースホルダ材料、D2層325の第2の誘電性材料)を除去するときに、1回の異方性エッチングステップ中に1種または複数種のエッチング液を使用してもよい。場合によっては、異方性エッチングステップは、エッチング液に曝露される他の材料群(例えば、金属)を保持しながら、材料群(例えば、酸化物および窒化物)を除去することを目的とした選択性を呈するエッチング液を使用してもよい。
図3Dは、図3Cを参照して記載されるように、スタック305内に形成されたビアホール(例えば、開口部341)を用いて、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。
場合によっては、エッチングプロセスステップは、すべての方向のターゲット材料を除去することができる等方性エッチングステップを含んでもよい。場合によっては、等方性エッチングステップは、エッチング液に曝露される他の材料(例えば、電極タブ355-cまたは355-dの電極材料、D2層の第2の誘電性材料、HM層のハードマスク材料)を保持しながら、ターゲット材料(例えば、DM層320のプレースホルダ材料)のみを除去することを目的とした選択性(例えば、化学的選択性)を呈するエッチング液(例えば、1つまたは複数の化学元素の混合物)を適用してもよい。等方性エッチングステップは、材料の1つまたは複数の層を除去するときに、1回の等方性エッチングステップ中に様々なエッチング液を採用してもよい。場合によっては、等方性エッチング液(例えば、等方性エッチングステップで使用されるエッチング液)は、第1の誘電性材料とスタック内の少なくとも1つの他の材料との間で化学選択性であってもよい。このようにして、エッチングプロセスステップは、各DM層内に一連のキャビティ、例えば、ビアの第3のグループ340-cに対応する一連のキャビティ342を形成してもよい。一致するキャビティ(例えば、キャビティ342-aおよびDM層320-a内の次のキャビティ(図示せず)のような隣接するキャビティ)が十分に重なると、一致するキャビティが合わさってDM層にチャネルを形成してもよい。このようにして、ビアの第1のセット(例えば、図3Bに示すビアの第3のグループ340-c)と整列できるチャネルが、第2の層(例えば、層320-a、層320-b)に形成されてもよい。
さらに図3Dを参照すると、堆積プロセスステップは、エッチングプロセスステップに続いて、キャビティ342(したがって、チャネル)およびビアホール(例えば、開口部341)の表面に絶縁材料の層(例えば、絶縁層365)を形成してもよい。場合によっては、絶縁層365は、少なくとも2つの層にわたる(例えば、電極タブ355-cおよび凹んだDM層320-a、次いでD2層325にわたる)でこぼこした表面に対して共形(例えば、実質的に同じ厚さを維持する)であってもよい。場合によっては、絶縁層365は、本明細書に記載されるクロスオーバ領域の形成を容易にすることができる。場合によっては、堆積プロセスステップは、チャネルと同じ形を持つ絶縁層365を形成してもよい。
図3Eは、少なくとも堆積プロセスステップが完了した後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。堆積プロセスステップは、ビアホール(例えば、図3Dを参照して記載される絶縁層365で部分的に充填された開口部341)を用いて絶縁層365を形成することに基づいて、DM層(例えば、DM層320-aおよび320-b)に形成されたチャネルを充填してもよい。場合によっては、堆積プロセスステップは、電極材料361を堆積してもよい。電極材料361は、ゲート電極のセット360を形成してもよい。場合によっては、電極材料361は、ポリシリコン、耐火金属元素(例えば、タングステン、チタン、タンタル)もしくはそれらの窒化物、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。場合によっては、HM層310の上方に存在し得る過剰な電極材料361は、化学的機械的研磨(CMP)プロセスステップまたはエッチバックプロセスステップを用いて除去されてもよい。
図3Fは、ビアの第3のグループ340-cを用いてビアホールから電極材料361を除去する少なくともエッチングプロセスステップの後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。図3Fは、ビアホール(例えば、ビアの第3のグループ340-cに含まれるビア340-fに対応するビアホール)の断面側面図に対応し得る開口部341-aも示す。場合によっては、異方性エッチングプロセスステップは、開口部341-aを形成してもよく、開口部341-aの幅は、ビア(例えば、ビア340-f)の幅と実質的に同じであってもよい。異方性エッチングプロセスステップによりビアホールから電極材料361を除去した結果、DM層内の電極材料(例えば、DM層320-a内の電極材料361-a)は、別のDM層内の電極材料(例えば、DM層320-b内の電極材料361-b)から分離されてもよい。このようにして、2つ以上のゲート電極(例えば、ゲート電極のセット360)がスタック305内に同時に形成されてもよい。
図3Gは、図3Fを参照して記載されるように、スタック305内に形成されたビアホール(例えば、開口部341-a)を用いて、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。
場合によっては、エッチングプロセスステップは、等方性エッチングプロセスに曝露されるスタック305の残りの部分を保持しながら、電極材料361を選択的に除去できる選択的等方性エッチングステップを含んでもよい。等方性エッチングステップの結果として、DM層内の電極材料361(例えば、電極材料361-aおよび361-b)は、図3Gに示すように凹んでいてもよい。場合によっては、等方性エッチングは、第2の層(例えば、層320)にキャビティを形成するようにゲート電極(例えば、電極材料361を含むゲート電極360)の一部を除去してもよい。場合によっては、エッチングプロセスステップは、層330を通るホール(例えば、層330における開口部341-b)を形成するように層330の一部(例えば、層330におけるハードマスク材料)を選択的に除去する異方性エッチングステップをさらに含んでもよい。場合によっては、開口部341-bの幅は、開口部341-aの幅と実質的に同じであってもよい。開口部341-bは、論理回路の層の一部であってもよい導電性素子385と結合してもよい。例えば、導電性素子385は、基板内の回路(例えば、基板204に構築された行デコーダ120)のノードを表していてもよい。別の実施例では、導電性素子385は、アレイ層の1つまたは複数のデッキを作動するために、行デコーダ120のノード(例えば、セレクト信号が存在するノード)と結合してもよい。
さらに図3Gを参照すると、堆積ステップは、ビア(例えば、ビアホール341-a)を用いて電極材料361の露出表面上に酸化物材料370を形成してもよい。このようにして、酸化物材料370は、第2の層(例えば、層320)におけるキャビティ内に形成されてもよく、この場合、酸化物材料370は、電極材料361を含むゲート電極360と接触してもよい。場合によっては、酸化物材料370は、TFTのゲート電極とアクティブチャネル領域との間に存在し得るゲート酸化物と呼んでもよい。堆積ステップは、電極材料361の露出表面上にのみ酸化物材料370を形成するように構成されてもよい、一種の選択的酸化ステップまたは選択的堆積ステップであってもよい。
図3Hは、図3Gを参照して記載されるように、スタック305内に形成されたビアホール(例えば、開口部341-a)を用いて、少なくとも第1のエッチングプロセスステップ、堆積プロセスステップおよび第2のエッチングプロセスステップが実行された後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。第1のエッチングプロセスステップは、電極タブ355(例えば、TFT用の第2の電極)の一部を除去し、例えば、ビアホール341-a内の電極タブ355の露出した電極材料を選択的に除去する等方性エッチングステップを含んでもよい。等方性エッチングステップは、第1の層(例えば、層315)に1つまたは複数のキャビティを形成してもよい。
その後、抵抗材料375は、ビアホール341-a、ならびにビアホール341-aに関連する空間(例えば、キャビティ)、例えば、電極タブ355の一部を除去することによって生じるD1層(例えば、層315)のキャビティ、電極材料361を除去することによって生じるDM層(例えば、層320)の空間を充填するように形成されてもよい。このように、抵抗材料375は、第2の電極(例えば、電極タブ355)と接触していてもよい。場合によっては、抵抗材料375は、電極材料(例えば、電極タブ355-cまたは355-d)と、後に形成される半導体材料(例えば、図3Iを参照して記載される半導体材料380)との間の抵抗接触を提供してもよい。
抵抗材料は、導体材料(例えば、電極タブ355-cまたは355-d)と半導体材料(例えば、半導体材料380)との間に、双方向に均一なまたは少なくとも実質的に均一な電気抵抗を有する電流経路を提供するように構成された材料であってもよい。すなわち、導体材料から抵抗材料を経由して半導体材料に至る電流経路は、半導体材料から遷移材料を経由して抵抗材料に至る電流経路と同一または少なくとも実質的に同一の電気抵抗を呈することができる。したがって、抵抗材料は、導体材料(例えば、電極タブ355-cまたは355-d)と半導体材料(例えば、半導体材料380)との間の整流接合または他の非抵抗もしくは指向性接触もしくは電流経路を回避することができる。場合によっては、抵抗材料375は、遷移材料と呼んでもよい。抵抗材料375は、遷移金属元素(例えば、チタン、コバルト、ニッケル、銅、タングステン、タンタル)を含む様々な化合物を含んでもよい。第2のエッチングプロセスステップは、開口部341-aを用いてビアホール内の抵抗材料375を垂直方向に除去する異方性エッチングステップを含んでもよい。このようにして、ビアホールの外側の抵抗材料(例えば、抵抗材料375-a、抵抗材料375-b)は、そのまま残っていてもよい。
図3Iは、図3Hを参照して記載されるスタック305内に形成されたビアホール(例えば、開口部341-a)を用いて、少なくとも第1のエッチングプロセスステップ、第1の堆積プロセスステップ、第2のエッチングプロセスステップ、および第2の堆積ステップが実行された後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。第1のエッチングプロセスステップは、開口部341-a内の露出した抵抗材料375の一部(例えば、D1層の抵抗材料375-aの一部、DM層の抵抗材料375-b)を選択的に除去する等方性エッチングステップを含んでもよい。このようにして、等方性エッチングステップは、第1の層(例えば、層315)および第2の層(例えば、層320)にまたがるキャビティを形成してもよい。第1のエッチングプロセスステップはさらに、抵抗材料375の一部を除去した結果、露出した絶縁層365を選択的に除去するエッチングステップを含んでもよい。第1の堆積プロセスステップは、ビアホール(例えば、開口部341-a)ならびに第1のエッチングプロセスステップによって作成された空間(例えば、第1の層および第2の層にまたがるキャビティ)に半導体材料380を充填してもよい。第2のエッチングプロセスステップは、開口部341-aを用いて、ビアホール内の半導体材料380を垂直方向に除去してもよい。第2の堆積ステップは、絶縁材料390が半導体材料380と接触できるように、ビアホール内の半導体材料380の露出表面上に絶縁材料390を選択的に形成してもよい。場合によっては、絶縁材料390の厚さは、第2のゲート効果に基づいて(例えば、第2のゲート効果を回避するために)決定されてもよい。
図3Jは、図3Iを参照して記載されるように、スタック305内に形成されたビアホール(例えば、開口部341-a)を用いて、少なくとも第1のエッチングプロセスステップ、堆積プロセスステップおよび第2のエッチングプロセスステップが実行された後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。第1のエッチングプロセスステップは、中にキャビティを形成するように第3の層(例えば、層325、D2層)の一部を選択的に除去する異方性エッチングステップを含んでもよい。続いて、堆積プロセスステップは、ビアホールおよびキャビティに抵抗材料375(例えば、抵抗材料375-e)を充填してもよい。第2のエッチングプロセスステップは、抵抗材料(例えば、抵抗材料375-e)が第3の層のキャビティに残るように、ビアホールから抵抗材料375を垂直方向に除去してもよい。第3の層に残った抵抗材料(例えば、抵抗材料375-e)は、第3の電極(例えば、図3Kおよび図3Lを参照して記載される導電性プラグ396)と接触してもよい。
図3Kは、図3Jを参照して記載されるように、スタック305内に形成されたビアホール(例えば、開口部341-a)を用いて、少なくとも堆積プロセスステップが実行された後の、想像線AAを横切るスタック305の断面側面図を示す。堆積プロセスステップは、ビアホールに電極材料395を充填してもよい。場合によっては、電極材料395は、電極タブ355またはアレイ電極350と同一の電極材料であってもよい。ビアホールに電極材料395を充填した(例えば、導電性プラグ396を形成した)結果、導電性素子385(例えば、論理回路の層に関連するノード)は、半導体材料380-aと接触している抵抗材料375-eと結合してもよい。酸化物材料370-aを介してゲート電極360(例えば、酸化物材料370-aと接触しているゲート電極360)の電極材料361-aとさらに結合している半導体材料380-aは、ゲート電極360に印加される電圧に基づいて電流を流すアクティブチャネルを形成してもよい。さらに、半導体材料380-aは、電極タブ355-cと接触している抵抗材料375-aと接触している。
このように、図3Kは、スタック305を構成するアレイ層のソケット領域に構築されたTFT(例えば、2つの縦型TFT335-aおよび335-b)の断面側面図を示すことができる。導電性プラグ396(例えば、電極材料395が充填されたビアホール)は、TFTの共通ソース、例えば、第3の層(例えば、層325)を通って延びる第3の電極として機能してもよい。導電性プラグ396は、導電性素子385(例えば、論理回路に関連するノード)とさらに結合してもよい。導電性プラグ396を取り囲む半導体材料380-aは、上部TFT335-aのアクティブチャネルとして機能してもよい。同様に、導電性プラグ396を取り囲む半導体材料380-bは、下部のTFT335-bのアクティブチャネルとして機能してもよい。半導体材料380-aと(例えば、抵抗材料375-aを介して)結合している電極タブ355-cは、上部TFT335-aのドレインとして機能してもよい。同様に、半導体材料380-bと(例えば、抵抗材料375-dを介して)結合している電極タブ355-dは、下部TFT335-bのドレインとして機能してもよい。
場合によっては、(図3Lから見た)図3Kは、第1の層(例えば、D1層315)の抵抗材料375-aを描いており、抵抗材料375-aは、第1の層の半導体材料380-aを取り囲み、接触している。図3Kは、導電性プラグ396と半導体材料380-aとの間に介在する絶縁材料390-aも描いている。さらに、図3Kは、第3の層(例えば、D2層325)における抵抗材料(例えば、抵抗材料375-e)の一部を描いており、抵抗材料375-eは、導電性プラグ396が半導体材料380-aと結合できるように、半導体材料380-aと接触している。場合によっては、抵抗材料375-eが導電性プラグ396を取り囲んでいてもよい。
図3Kは、TFTのいくつかの動作態様を説明するための電流経路345を描いている。例えば、導電性素子385における第1の信号(例えば、論理回路からの選択信号)は、導電性プラグ(例えば、上部TFT335-aおよび下部TFT335-bの両方の共通ソース)に第1の電圧(例えば、0V)を提供してもよい。さらに、ゲート電極の一方(例えば、電極材料361-aを含む上部ゲート電極360)に印加される第2の電圧(例えば、1V)は、半導体材料380-a内に導電路(例えば、アクティブチャネル領域)を形成するために、TFTの閾値電圧(例えば、0.2V)よりも大きくてもよい。さらに、上部電流経路345-aとして示されるように、TFTのソース(例えば、論理回路のノードと結合される導電性プラグ396)からTFTのドレイン(例えば、アレイ電極、すなわちワード線と結合される電極タブ355-c)に電流が流れることができるように、第3の電圧(例えば、0.5V)が電極タブ355-c(例えば、上部TFT335-aのドレイン)に印加されてもよい。同様に、下部電流経路345-bは、第2の電圧が電極材料361-bを含む下部ゲート電極に印加され、第3の電圧が電極タブ355-d(例えば、下部TFT335-bのドレイン)に印加されるときに確立されてもよい。場合によっては、TFTに関連する電圧(例えば、第1の電圧、第2の電圧、第3の電圧)は、例えば、TFTが復号機能または選択機能を実行している間、互いに独立していなくてもよい。他の場合には、TFTに関連する電圧は、別個の回路、例えば、TFTに電圧を駆動する回路、電流を導く作動されたメモリセルが存在している場合、互いに独立していてもよい。
図3Kに示すTFTは、D1層の電極タブ355がD1層に形成されたアレイ電極(例えばワード線)と結合していることがあるため、ワード線ソケット領域を描くことができる。さらに、図3Kに示すTFTは、スタック305を構成するアレイ層のアクティブセル領域において、メモリセルの2つのデッキのうちの一方を作動または動作停止するように動作してもよい。場合によっては、TFTのドレイン(例えば、電極タブ355-cに接続された上部TFT335-aのドレイン)は、本明細書に記載されるように、導電路(例えば、アクティブチャネル領域)を介して導電性素子385に存在する電圧に関連し得る電圧まで駆動されてもよい。
図3Lは、完成したゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を備えた2つ以上のTFT(例えば、縦型TFT)を含むスタック305の上面図を示す。図3Lは、アレイ層のソケット領域(例えば、ワード線ソケット領域)を形成する様々な構造も示す。例えば、図3Lは、本明細書で記載されるアレイ電極のセット350、電極タブのセット355(濃い陰影付きの長方形として描かれている)、およびゲート電極のセット360を示す。
例えば、図3Lは、第1の層(例えば、D1層315)、第2の層(例えば、DM層320)、および第3の層(例えば、D2層325)を含むスタック305を通って延びる導電性プラグ396(例えば、電極材料395が充填されたビアホール341-a)の上面図を描いている。導電性プラグ396は、ビアの2つのセット間で共通するビア(例えば、図3Bを参照して記載される、ビアの第2のグループ340-bとビアの第3のグループ340-cとの間で共通するビア340-f)を用いて形成されてもよい。図3Lは、さらに、第1の層(例えば、D1層315)および第2の層(例えば、DM層320)における半導体材料380-aを描いており、半導体材料380-aは、導電性プラグ396を取り囲んでいる。図3Lはさらに、第2の層(例えば、DM層320)にあり、半導体材料380-aと接触している酸化物材料370-aも描いている。さらに、図3Lは、第2の層(例えば、DM層320)におけるゲート電極360-aを描いている。電極材料361-aを含むゲート電極360-aは、図3Kにも描かれているように、酸化物材料370-aと接触している。場合によっては、半導体材料380-aと、酸化物材料370-aと、電極材料361-aとの組み合わせにより、TFT(例えば、縦型TFT)用の半導体材料380-a内にアクティブチャネルを形成でき、電流は、ゲート電極360-aに印加される電圧に基づいて、アクティブチャネルを通って流れることができる。
場合によっては、図3Lは、第1の層(例えば、D1層315)における抵抗材料(例えば、抵抗材料375-a)の一部を描いており、抵抗材料375-aは、図3Kにも示されるように、半導体材料380-aと接触し、導電性プラグ396を取り囲む。図3Lは、導電性プラグ396と半導体材料380-aとの間に介在する絶縁材料390-aをさらに描いている。
図4A~図4AAは、本開示による例示的作製技術を示す。図4A~図4AAは、2つ以上のTFT(例えば、プレーナ型TFTと呼んでもよく、TFTが作動されたときに、電流が水平基板に対して水平(平行)方向に流れるTFT)を同時に構築するためのいくつかのプロセスステップの態様を説明する。場合によっては、そのようなTFTは、本明細書に記載されるようにアレイ層のソケット領域に作製されてもよい。場合によっては、TFTは、アレイ電極ドライバと呼んでもよい。図4A~図4AAは、TFTの様々な構造を同時に構築するためにビアの異なるグループを使用することができることを示すために、ソケット領域の一部(例えば、ソケット領域のレイアウト)の上面図を含む。図4A~図4AAは、TFTを同時に構築するためのいくつかのプロセスステップ中のプロセス特徴の態様を示すために、ソケット領域の一部の断面側面図も含む。
図4A~図4AAは、複合スタック(例えば、図3A~図3Lを参照して記載された縦型TFTを構築するためのスタック305)内にプレーナ型TFTを構築するための例示的作製技術を示す。このように、複合スタックは、アレイ層のソケット領域において、縦型TFT、またはプレーナ型TFT、またはその両方を構築するために使用されてもよい。本明細書で記載されるように、複合スタックは、アレイ層のアクティブアレイ領域において、メモリセルおよび関連する電極の3Dクロスポイントアレイを構築するためにさらに使用されてもよい。このようにして、複合スタックは、それぞれがメモリセルおよび電極のデッキを含むアレイ層の構築を提供してもよく、電極(したがって、メモリセル)は、TFT(例えば、縦型TFT、横型TFT、縦型TFTと横型TFTとの組み合わせ)とさらに結合してもよい。
図4Aは、本明細書に記載されるように2つ以上のTFT(例えば、横型TFT)を含むソケット領域が構築されてもよいスタック405の上面図を示す。スタック405は、図3A~図3Lを参照して記載されたスタック305の一例であってもよい。図4Aは、アレイパターンでのビアのセット440(白色、灰色、または網掛けされた正方形として描かれている)を示す。ビアのセット440は、第1の層(例えば、スタック305の層315)および第2の層(例えば、スタック305の層320)を含むスタック405の最上層(例えば、スタック305の層310)を介して形成されてもよい。ビアのセット440は、図3A~図3Lを参照して記載されるビアのセット340の一例であってもよい。図4Aは、ビアの異なるグループ(例えば、ビアの第1のグループ440-a、ビアの第2のグループ440-b)を用いてスタック405内に同時に形成され得る様々な構造も示す。例えば、図4Aは、アレイ電極のセット450(図3A~図3Lを参照して記載されるアレイ電極350の例であってもよい)とゲート電極のセット460(図3A~図3Lを参照して記載されるゲート電極360の例であってもよい)とを示し、これらはそれぞれ、TFTを構築するためのプロセスシーケンスの異なる時点で形成されてもよい。
他の箇所に記載されるように、アレイ電極のセット450(例えば、アレイ電極450-aおよび450-b)は、ビアの第1のサブセット(例えば、ビアの第1のグループ440-a)を用いて構築されてもよい。場合によっては、アレイ電極は、TFT用の第3の電極として機能してもよい。さらに、ゲート電極のセット460(例えば、ゲート電極460-a)は、図3C~図3Fを参照して本明細書に記載されるように、ビアの第2のサブセット(例えば、ビアの第2のグループ440-b)を用いて構築されてもよい。
場合によっては、アレイ電極のサブセット450(例えば、アレイ電極450-b、アレイ電極450-c)は、キャビティ(例えば、ビア440-zに対応するキャビティ442-z)を形成し得るビア(例えば、ビア440-zを含む灰色の正方形として描かれたビア)を用いて、いくつかのセグメントに分割されてもよい。その後、エッチングプロセスステップは、アレイ電極のサブセット450を2つ以上のセグメントに分割するように、キャビティ内の露出したアレイ電極450の部分を除去してもよい。図4Yを参照して本明細書に記載されるように、アレイ電極のサブセットを分割することによって、ソケット領域に形成されたTFTのサブセットが、単一のアレイ電極(例えば、アレイ電極450-a、アレイ電極450-d)を駆動することを容易にすることができる。場合によっては、TFTのサブセットは、単一のアレイ電極の2つの端部の間に配置されてもよい。例えば、TFTのサブセットは、単一のアレイ電極のほぼ中央領域に配置されてもよい。
図4Bは、ビアホール(例えば、ビア440-dに対応する開口部441-d)がビアの第3のグループ(例えば、ビア440-cおよびビア440-dを含む、図4Aに網掛けされた正方形として描かれたビア)を用いて形成された後の、図4Aに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。断面側面図は、ゲート電極460-aおよび460-bを含むソケット領域の部分に対応することができる。電極材料461(図3A~図3Lを参照して記載される電極材料361の一例であってもよい)は、本明細書に記載されるようにスタック405のDM層に予め形成されていてもよい。図4Bに描かれる電極材料461は、図4Aに描かれるゲート電極460に対応し、例えば、電極材料461-aはゲート電極460-aを形成し、電極材料461-bはゲート電極460-bを形成する。図4Bは、絶縁層465(図3A~図3Lを参照して記載される絶縁層365の一例であってもよい)が電極材料461を部分的に取り囲んでいることを示す。場合によっては、エッチングプロセス(例えば、異方性エッチングプロセス)は、ビアホールを形成するエッチングプロセスに曝露される絶縁層465の部分を除去してもよい。
図4Cは、ビアホール(例えば、開口部441-d)がビアの第3のグループ(例えば、ビア440-cおよびビア440-dを含む、図4Aに網掛け正方形として描かれるビア)を用いて形成された後の、図4Aに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。図4Cは、TFTを形成する作製技術の様々な態様を強調するように、図4Bに描かれたのと同じプロセスステップにおけるスタック405の異なる断面側面図を描いている。図4Cの断面側面図は、ゲート電極460-aおよび460-bを含むソケット領域の部分にも対応する。図4Cは、絶縁層(例えば、絶縁層465-a)が電極材料461-c(ゲート電極460-bを形成してもよい)を取り囲んでいることを示すが、これは、図4Cの断面側面図に捉えられた絶縁層465が、ビアホールが形成されている間もそのまま維持され、例えば、異方性エッチングプロセスが絶縁層465-aに到達し得ないためである。さらに、図4Cは、アレイ電極450、例えば、アレイ電極450-d1、アレイ電極450-d2がスタック405のD1層に形成されていてもよいことを示す。
図4Dは、図4Aおよび図4Bを参照して記載されるように、スタック405内に形成されたビアホール(例えば、開口部441-d)を用いて、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック405の上面図を示す。さらに、図4Dは、アレイ電極(例えば、アレイ電極450-b、アレイ電極450-c)の一部が、特定のビア(例えば、図4Aを参照して記載されるビア440-zおよび対応するキャビティ442-z)を用いて除去されたことを描いている。その結果、いくつかのアレイ電極(例えば、アレイ電極450-b、アレイ電極450-c)は、アレイ層のアクティブアレイ領域におけるアレイ電極と分離されていてもよい。
図4Eは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの後の、図4Dに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4Fは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの後の、図4Dに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。このようにして、図4D~図4Fは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの結果としてスタック405内に形成された構造的特徴の様々な態様を示す。
場合によっては、エッチングプロセスステップは、スタック405の最上層(例えば、ハードマスク層)の下にある層に到達するために、ビアホール(例えば、開口部441-d)を用いた第1の等方性エッチングプロセスを含んでもよい。第1の等方性エッチングプロセスは、スタック405内のD1層の第1の誘電性材料を選択的に除去してもよい。第1の等方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した他の材料(例えば、D1層の第1の誘電性材料以外の材料)、例えば、絶縁層465、電極材料461、D2層の第2の誘電性材料を実質的に元のまま残してもよい。第1の等方性エッチングプロセスの結果、ビアキャビティ442(例えば、図4Dに描かれたビア440-dに対応するビアキャビティ442-b、図4Eおよび図4Fに描かれたビア440-dに対応するビアキャビティ442-cおよびビアキャビティ442-d)が、D1層に形成されてもよい。図4Dは、ビアキャビティ(例えば、上面図で薄灰色の正方形として描かれたビアキャビティ442-aおよびビアキャビティ442-b)が、D1層のアレイ電極450を露出させるようにアレイ電極450(例えば、アレイ電極450-c、アレイ電極450-d)に到達してもよいことを示す。
場合によっては、エッチングプロセスは、D1層におけるアレイ電極450の一部、例えば、第1の等方性エッチングプロセスの結果として第2の等方性エッチングプロセスに曝露されるアレイ電極450の部分を選択的に除去することができる第2の等方性エッチングプロセスも含んでよい。第2の等方性エッチングプロセスは、ビアホールおよびビアキャビティ内の露出した他の材料(例えば、D1層のアレイ電極450以外の材料)、例えば、絶縁層465、電極材料461、D1層の第1の誘電性材料、D2層の第2の誘電性材料などを実質的に元のまま残してもよい。第2の等方性エッチングプロセスの結果として、図4Fは、アレイ電極450(例えば、アレイ電極450-d1、アレイ電極450-d2)の一部が、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ442-c、ビアキャビティ442-d)を形成(例えば、拡張)するように除去されたことを示す。さらに、図4Dは、第2の等方性エッチングプロセスが、アレイ電極の一部、例えば、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ442-a)とアレイ電極(例えば、アレイ電極450-c、アレイ電極450-d)との間の重なり合う領域を除去してもよいことを示す。
場合によっては、エッチングプロセスは、ビアホールおよびビアキャビティ内の露出したDM層における絶縁層465を選択的に除去する第3の等方性エッチングプロセスをさらに含んでもよい。第3の等方性エッチングプロセスは、ビアホールおよびビアキャビティ内の露出する他の材料(例えば、絶縁層465以外の材料)、例えば、電極材料461、D1層の第1の誘電性材料、D2層の第2の誘電性材料、D1層のアレイ電極450を実質的に元のまま残してもよい。第3の等方性エッチングプロセスの結果として、電極材料461の一部が堆積プロセスに曝露されるようになってもよい。
場合によっては、堆積プロセスステップは、電極材料461の露出表面上に酸化物材料470(図3A~図3Lを参照して記載される酸化物材料370の一例であってもよい)を選択的に形成してもよい。場合によっては、酸化物材料470は、TFTのゲート酸化物として機能してもよい。
場合によっては、TFT用のゲート電極(例えば、ゲート電極460-b)を形成するために使用されたビアの第2のグループ440-bのビア(例えば、ビア440-d)を用いた第2の等方性エッチングプロセスは、ゲート電極(例えば、電極材料461-b1、電極材料461-b2)の一部を露出させるように、第1の層にキャビティ(例えば、キャビティ442-c、キャビティ442-d)を形成してもよい。ビア(例えば、ビア440-d)を用いた堆積プロセスステップは、ゲート電極(例えば、電極材料461-b1、電極材料461-b2)に接触する酸化物材料(例えば、酸化物材料470-e、酸化物材料470-f)を形成してもよい。
図4Gは、図4D~図4Fを参照して記載されるように、スタック405内に形成されたビアホール(例えば、図4Eに示す開口部441-d)およびビアキャビティ(例えば、図4Eおよび図4Fに示すビアキャビティ442)を用いて少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック405の上面図を示す。図4Hは、堆積プロセスステップ後の、図4Gに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4Iは、堆積プロセスステップ後の図4Gに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。
場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホールおよびビアキャビティに、半導体材料480(図3A~図3Lを参照して記載される半導体材料380の一例であってもよい)を充填してもよい。図4Gは、半導体材料480が充填されたビアキャビティ(例えば、濃い灰色の正方形として描かれたビアキャビティ442-a)の上面図を描いている。図4Hは、半導体材料480が、酸化物材料470(例えば、ゲート酸化物)と接触してもよいことを描いている。図4Iは、半導体材料480がキャビティを満たし、酸化物材料470(例えば、ゲート酸化物)と接触してもよいことを描いている。
場合によっては、TFT用のゲート電極(例えば、ゲート電極460-b)を形成するために使用されたビアの第2のグループ440-bのビア(例えば、ビア440-d)を用いた堆積ステップは、キャビティ(例えば、図4Eおよび図4Fに示すキャビティ442-c、キャビティ442-d)に半導体材料(例えば、半導体材料480)を形成してもよく、半導体材料は、酸化物材料(例えば、酸化物材料470-e)と接触していてもよい。
図4Jは、図4G~図4Iを参照して記載されるように、半導体材料480が充填されたビアの第3のグループ(例えば、ビア440-cおよびビア440-dを含む、図4Jで網掛けされた正方形として描かれるビア)に対して、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック405の上面図を示す。図4Kは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの後の、図4Jに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4Lは、堆積プロセスステップ後の図4Jに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。
場合によっては、エッチングプロセスは、ビアホール(例えば、ビアの第3のグループに対応するビアホール)内の半導体材料480を垂直方向(例えば、水平基板に対して垂直方向)に選択的に除去できる第1の異方性エッチングプロセスを含んでもよい。場合によっては、エッチングプロセスは、ビアホール内の酸化物材料470を選択的に除去できる第2の異方性エッチングプロセスを含んでもよい。ビアホール内の半導体材料480を除去するエッチングプロセスの結果、図4Kに示すように、上部D1層の半導体材料(例えば、半導体材料480-a)は、下部D1層の半導体材料(例えば、半導体材料480-b)から分離されていてもよい。
場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホールに誘電性材料(例えば、絶縁材料)を充填することを含んでもよい。場合によっては、スタック405の最上部にある過剰な誘電性材料は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスを用いて除去されてもよい。図4Kは、上部D1層の半導体材料480-aと下部D1層の半導体材料480-bとを分離する誘電性材料(例えば、誘電性プラグ444-a、誘電性プラグ444-b)が充填されたビアホールを描いている。第1の層(例えば、スタック405のD1層)における半導体材料(例えば、半導体材料480-a)は、誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-b)を取り囲んでいてもよい。さらに、第2の層(例えば、スタック405のDM層)におけるゲート電極(例えば、電極材料461-b1、電極材料461-b2)は、誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-b)を取り囲んでいてもよい。さらに、酸化物材料(例えば、酸化物材料470-e)は、半導体材料(例えば、半導体材料480-a)とゲート電極(例えば、電極材料461-b1)との間にあってもよい。図4Lに描かれた構造的特徴は、図4Iに描かれた構造的特徴と同じままであるが、これは、図4Lに描かれた構造的特徴がビアホールから離れて配置され、例えば、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが、図4Lに描かれる構造的特徴に影響を与え得ないためである。
図4Mは、ビアの第4のグループ(例えば、ビア440-e~ビア440-iを含む、図4Mにおいて水玉模様で塗りつぶされた正方形として描かれたビア)に対して少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック405の上面図を示す。第4のグループのビアのいくつか(例えば、ビア440-eおよびビア440-f)は、図4J~図4Lを参照して記載されるように、半導体材料が充填されたビアキャビティ(例えば、半導体材料480が充填されたビアキャビティ442-a)の隣にある。図4Nは、エッチングプロセスステップ後の、図4Mに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4Oは、エッチングプロセスステップ後の図4Mに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。
場合によっては、エッチングプロセスは、ビアの第4のグループに対応するビアホール、例えば、ビア440-e~440-iにそれぞれ対応するビアホール441-e~441-iを形成するように、様々な材料を垂直方向(例えば、水平基板に対して垂直方向)に除去できる異方性エッチングプロセスを含んでもよい。場合によっては、異方性エッチングプロセスが除去できる様々な材料としては、スタック405のHM層(最上層)およびD1層、絶縁層465、電極材料461、スタック405のD2層が挙げられる。場合によっては、異方性エッチングプロセスは、図4Nに示すように、スタック405の最下層で停止してもよい。図4Oに描かれた構造的特徴は、図4Lに描かれた構造的特徴と同じままであるが、これは、図4Oに描かれた構造的特徴が、ビアホールの第3のグループ(例えば、ビアホール441-e~441-i)から離れて配置され、例えば、異方性エッチングプロセスは、図4Oに描かれた構造的特徴に影響を与え得ないためである。
図4Pは、図4Mおよび図4Nを参照して記載されるように、ビアの第4のグループ(例えば、ビア440-e~ビア440-iを含む、図4Pに水玉模様で塗りつぶされた正方形として描かれたビア)に対応するビアホール(例えば、ビアホール441-e~441-i)を用いてスタック405に少なくともエッチングプロセスステップが実行された後の、スタック405の上面図を示す。図4Qは、エッチングプロセスステップ後の、図4Pに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4Rは、エッチングプロセスステップ後の図4Pに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。
場合によっては、エッチングプロセスステップは、第1の等方性エッチングプロセスを含んでもよい。第1の等方性エッチングプロセスは、図4Pおよび4Rに示すように、キャビティがD1層におけるアレイ電極450を露出させることができるようにキャビティ(例えば、キャビティ442-e、キャビティ442-f)を形成するように、D1層における第1の誘電性材料の一部を選択的に除去してもよい。図4P~図4Rは、2つ以上のキャビティがチャネル(例えば、チャネル443-a)を形成するように隣接していてもよいことを描いている。場合によっては、エッチングプロセスは、第2の等方性エッチングプロセスを含んでもよい。第2の等方性エッチングプロセスは、図4Pおよび図4Rに描かれているように、D1層の露出したアレイ電極450(例えば、アレイ電極450-d1、アレイ電極450-d2)を選択的に除去してもよい。
場合によっては、エッチングプロセスステップは、D1層における誘電性材料の一部またはD2層における露出したアレイ電極450を除去しながら、任意の露出した酸化物材料470(例えば、ゲート酸化物)を除去してもよい。エッチングプロセスは、半導体材料(例えば、半導体材料480)を実質的にそのまま保持してもよい。さらに、エッチングプロセスは、スタック405のD2層の第2の誘電性材料を実質的にそのまま保持してもよい。図4Rは、エッチングプロセスステップが、D1層のアレイ電極450に到達するようにキャビティを拡張し、半導体材料は実質的にそのままでありながら、アレイ電極(例えば、アレイ電極450-d1、アレイ電極450-d2)の一部を除去することを描いている。
場合によっては、少なくともビア440-g(図4Y~図4AAに記載されるように、トランジスタ用の第2の電極を形成するために使用されてもよい)を用いたエッチングプロセスステップ(例えば、第1の等方性エッチングプロセス)は、第3の電極(例えば、電極450-d)および半導体材料(例えば、半導体材料480-a、半導体材料480-c)の一部が露出され得るように、第1の層(例えば、D1層)に第2のキャビティ(例えば、チャネル443-a1)を形成してもよい。さらに、少なくとも第3のビア(例えば、ビア440-i)を用いたエッチングプロセスステップ(例えば、第1の等方性エッチングプロセス)は、半導体材料(例えば、半導体材料480-c)が露出され得るように、第1の層に第3のキャビティ(例えば、キャビティ442-e1)を形成してもよい。
図4Sは、図4P~図4Rを参照して記載されるように、ビアの第4のグループ(例えば、ビア440-e~ビア440-iを含む、図4Sに水玉模様で塗りつぶされた正方形として描かれたビア)に対応するビアホール(例えば、ビアホール441-e~441-i)を用いて、少なくとも第1の堆積プロセスステップおよび第2の堆積プロセスステップが実行された後のスタック405の上面図を示す。図4Tは、第1の堆積プロセスステップおよび第2の堆積ステップの後の、図4Sに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4Uは、第1の堆積プロセスステップおよび第2の堆積ステップの後の、図4Sに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。
場合によっては、第1の堆積プロセスステップは、図4Nおよび図4Qに示すように、電極材料461の露出表面上に絶縁層466を選択的に形成することを含んでもよい。場合によっては、絶縁層466は、図3A~図3Lを参照して記載される絶縁層365の一例であってもよい。絶縁層466は、電極材料461(例えば、電極材料461-a1を含む上部デッキゲート電極460、電極材料461-a2を含む下部デッキゲート電極460)と、第2の堆積プロセスステップ中に堆積される抵抗材料との間に電気的絶縁を提供してもよい。
場合によっては、第2の堆積プロセスステップは、スタック405に形成されたキャビティおよびチャネル(例えば、図4P~図4Rを参照して記載されるキャビティ442およびチャネル443)に抵抗材料475(図3A~図3Lを参照して記載される抵抗材料375の一例であってもよい)を充填することを含んでもよい。図4Sは、抵抗材料475(例えば、抵抗材料475-a、抵抗材料475-b、抵抗材料475-c)が充填されたキャビティおよびチャネルの上面図を示す。図4Tおよび図4Uは、抵抗材料475(例えば、抵抗材料475-a、抵抗材料475-b、抵抗材料475-c)が充填されたキャビティおよびチャネルの断面側面図を示す。さらに、図4Uは、半導体材料(例えば、半導体材料480-a1)が、アレイ電極(例えば、アレイ電極450-d1)と接触している抵抗材料(例えば、抵抗材料475-a1)と接触していることを示す。図4Yおよび図4Zを参照して本明細書で記載するように、半導体材料と、抵抗材料と、アレイ電極との組み合わせは、TFTが完全に構築され、電流経路が水平方向(例えば、水平基板に対して平行な方向)である場合、TFTの電流経路を形成してもよい。
場合によっては、第2の堆積プロセスステップは、第1の層(例えば、D1層)における第2のキャビティ(例えば、図4Qおよび図4Rを参照して記載されるチャネル443-a1)および第3のキャビティ(例えば、図4Qおよび図4Rを参照して記載されるキャビティ442-e1)に抵抗材料(例えば、抵抗材料475-b1、抵抗材料475-c1)を充填してもよい。
図4Vは、図4S~図4Uを参照して記載されるように、抵抗材料が充填されたビアの第4のグループ(例えば、ビア440-e~ビア440-iを含む、図4Vで水玉模様で塗りつぶされた正方形として描かれるビア)に対して、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後の、スタック405の上面図を示す。図4Wは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの後の、図4Vに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4Xは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの後に、図4Vに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。
場合によっては、エッチングプロセスは、抵抗材料を垂直方向(例えば、水平基板に対する垂直方向)に除去する異方性エッチングプロセスを含んでもよい。抵抗材料を除去するエッチングプロセスの結果、ビアホール(例えば、ビア440-e~440-iにそれぞれ対応するビアホール441-e~441-i)は、上部D1層の抵抗材料(例えば、抵抗材料475-a1、抵抗材料475-c1)と下部D1層の抵抗材料(例えば、抵抗材料475-a2、抵抗材料475-c2)とを分離するように形成されてもよい。その後、堆積プロセスは、ビアホールに誘電性材料を充填してもよい。図4Wは、誘電性材料が充填されたビアホール(例えば、ビアホール441-e~441-i)を示す。スタック405のHM層の上方の過剰な誘電性材料は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスによって除去されてもよい。図4Xに描かれた構造的特徴は、図4Uに描かれた構造的特徴と同じままであるが、これは、図4Xに描かれた構造的特徴が、ビアホールの第3のグループ(例えば、ビアホール441-e~441-i)から離れて配置され、例えば、異方性エッチングプロセスおよび後の堆積プロセスは、図4Xに描かれた構造的特徴に影響を与え得ないためである。
図4Yは、図4V~図4Xを参照して記載されるように、誘電性材料が充填されたビアの第5のグループ(例えば、ビア440-gを含む濃い灰色の正方形として描かれたビア)に対して、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック405の上面図を示す。図4Zは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの後の、図4Yに示す想像線AAを横切るスタック405の断面側面図を示す。同様に、図4AAは、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの後の、図4Yに示す想像線BBを横切るスタック405の断面側面図を示す。
場合によっては、エッチングプロセスステップは、異方性エッチングプロセスを含んでもよい。異方性エッチングプロセスは、ビアホール(例えば、ビア440-gに対応するビアホール441-g)から誘電性材料を除去してもよい。さらに、異方性エッチングプロセスは、スタック405の最下層を通るホール(例えば、開口部441-j)を形成するようにスタック405の最下層(例えば、エッチングストップ層、HM層)の一部を選択的に除去してもよい。場合によっては、開口部441-jの幅は、開口部441-gの幅と実質的に同じであってもよい。開口部441-jは、論理回路の層の一部であってもよい導電性素子485と結合してもよい。例えば、導電性素子485は、基板内の回路(例えば、基板204に構築された行デコーダ120)のノードを表していてもよい。別の実施例では、導電性素子485は、アレイ層の1つまたは複数のデッキを作動するために、行デコーダ120のノード(例えば、選択信号が存在するノード)と結合してもよい。場合によっては、エッチングプロセスステップは、異方性エッチングに続いてもよい等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した抵抗材料を選択的に除去してもよく、例えば、D1層における抵抗材料(例えば、抵抗材料475-b1、抵抗材料475-b2)をリセスエッチングしてもよい。
場合によっては、堆積プロセスは、ビアホール(例えば、ビアホール441-g)に、電極材料495(図3A~図3Lを参照して記載される電極材料395の一例であってもよい)を充填してもよい。スタック405の最上層(例えば、HM層)の過剰な電極材料495は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスによって除去されてもよい。ビアホールに電極材料495を充填した(例えば、導電性プラグ496を形成した)結果、図4Zに示すように、導電性素子485(例えば、論理回路の層に関連するノード)は抵抗材料(例えば、抵抗材料475-b1)と結合してもよい。場合によっては、導電性プラグ496(例えば、電極材料495が充填された、ビア440-gに対応するビアホール441-g)は、TFT用の第2の電極として機能してもよい。図4AAに描かれた構造的特徴は、図4Xに描かれた構造的特徴と同じままであるが、これは、図4AAに描かれた構造的特徴が、ビアの第5のグループから離れて配置され、例えば、エッチングプロセスおよび後の堆積プロセスは、図4AAに描かれた構造的特徴に影響を与え得ないためである。
本明細書で図4Y~図4AAを参照して記載されるように、導電性素子485は、半導体材料(例えば、半導体材料480-a1、半導体材料480-a2)と接触している抵抗材料(例えば、抵抗材料475-b1、抵抗材料475-b2)と結合してもよい。半導体材料(例えば、半導体材料480-a1、半導体材料480-a2)は、図4AAに示すように、アレイ電極(例えば、アレイ電極450-d1、アレイ電極450-d2)と接触している抵抗材料(例えば、抵抗材料475-a1、抵抗材料475-b2)と接触している。このようにして、導電性素子485とアレイ電極(例えば、アレイ電極450-d1、アレイ電極450-d2)との間の電流経路は、図4Yおよび図4Zに示す点線矢印に示すように電流が流れるように半導体材料(例えば、半導体材料480-a1、半導体材料480-a1)内にアクティブチャネルを形成するように、ゲート電極(例えば、電極材料461-a1を含む上部デッキゲート電極460、電極材料461-a2を含む下部デッキゲート電極460)に印加される電圧に基づいて確立されてもよい。
図4Y~図4AAは、プレーナ型TFTの様々な特徴を示す。例えば、図4Zに描かれたプレーナ型TFTは、第1の層および第2の層を含むスタック(例えば、D1層およびDM層を含むスタック405)を通って延びる誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-a、誘電性プラグ444-b)を含んでもよい。プレーナ型TFTは、誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-a)を取り囲む第1の層に、半導体材料(例えば、半導体材料480-a1)をさらに含んでもよい。さらに、プレーナ型TFTは、誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-a)を取り囲む第2の層に、ゲート電極(例えば、ゲート電極460-aを形成する電極材料461-a1)を含んでもよい。さらに、プレーナ型TFTは、半導体材料480-a1とゲート電極(例えば、ゲート電極460-aを形成する電極材料461-a1)との間に、酸化物材料(例えば、酸化物材料470-a)を含んでもよい。
図4Zに描かれたプレーナ型TFTは、スタックを通って延びる導電性プラグ(例えば、導電性プラグ496)と、導電性プラグを取り囲む第1の層の抵抗材料(例えば、抵抗材料475-b1、抵抗材料475-b2)とを含んでもよい。導電性プラグを取り囲む抵抗材料(例えば、抵抗材料475-b1)は、図4Y~図4AAに描かれているように、誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-a)を取り囲む半導体材料(例えば、半導体材料480-a1)に接触する。プレーナ型TFTは、スタックを通って延びる第2の誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-b)をさらに含んでもよく、誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-a)を取り囲む第1の層における半導体材料(例えば、半導体材料480-a1)は、半導体材料の第1のセグメントを含み、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ496)を取り囲む抵抗材料(例えば、抵抗材料475-b1)は、図4Y~図4AAに描かれているように、第2の誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ444-b)を取り囲む半導体材料の第2のセグメント(例えば、半導体材料480-b1)と接触している。
図5A~図5Nは、本開示による例示的な作製技術を示す。図5A~図5Nは、2つ以上のTFT(例えば、ラップアラウンド型TFTと呼んでもよく、TFTが作動されたときに、電流がゲート電極の外側表面に沿った方向に流れるTFT)を同時に構築するためのいくつかのプロセスステップの態様を説明する。場合によっては、そのようなTFTは、本明細書に記載されるようにアレイ層のソケット領域に作製されてもよい。図5A~図5Nは、TFTの様々な構造を同時に構築するためにビアの異なるグループを使用することができることを示すために、ソケット領域の一部(例えば、ソケット領域のレイアウト)の上面図を含む。図5A~図5Nは、TFTを同時に構築するためのいくつかのプロセスステップ中のプロセス特徴の態様を示すために、ソケット領域の一部の断面側面図も含む。
図5A~図5Nは、複合スタック(例えば、図3A~図3Lを参照して記載される縦型TFTを構築するためのスタック305、図4A~図4AAを参照して記載されるプレーナ型TFTを構築するためのスタック405)内にラップアラウンド型TFTを構築するための例示的な作製技術を示す。このように、複合スタックは、アレイ層のソケット領域において、縦型TFT、プレーナ型TFT、ラップアラウンド型TFT、またはそれらの任意の組み合わせを構築するために使用されてもよい。本明細書に記載されるように、複合スタックは、アレイ層のアクティブアレイ領域において、メモリセルおよび関連する電極の3Dクロスポイントアレイを構築するために使用されてもよい。このようにして、複合スタックは、それぞれがメモリセルおよび電極のデッキを含むアレイ層の構築を提供してもよく、電極(したがって、メモリセル)は、TFT(例えば、縦型TFT、横型TFT、ラップアラウンド型TFT、またはそれらの任意の組み合わせ)とさらに結合してもよい。
図5Aは、2つ以上のTFT(例えば、ラップアラウンド型TFT)を含むソケット領域が本明細書に記載されるように構築できるスタック505の上面図を示す。一例として、図5Aは、それぞれがTFTの2つのサブセットを含むTFTの2つのセットを示す。TFTの各セットは、アレイ電極の単一のセットを駆動してもよい。さらに、TFTの各セットは、論理回路の層に関連する第1のノードに結合されたTFTの第1のサブセットと、論理回路の層に関連する第2のノードに結合されたTFTの第2のサブセットとを含んでもよい。場合によっては、第1のノードは、メモリセルの作動されたデッキに電流を供給するように構成された第1の回路のノードに対応してもよい。このように、第1のノードは、選択ノードと呼んでもよく、第1の回路は、選択ドライバと呼んでもよい。場合によっては、第2のノードは、メモリセルの1つまたは複数の動作停止されたデッキに関連する漏洩電流を閾値未満に維持するように構成された第2の回路のノードに対応してもよい。このように、第2のノードは、抑制ノードと呼んでもよく、第2の回路は、抑制ドライバと呼んでもよい。図5Nは、TFTの動作のさらなる態様を説明する。
スタック505は、図3A~図3Lを参照して記載されたスタック305の一例であってもよい。図5Aは、アレイパターンでのビアのセット540(白い正方形、×付きの正方形、○付きの正方形として描かれている)を示す。ビアのセット540は、第1の層(例えば、スタック305の層315、D1層)、第2の層(例えば、スタック305の層320、DM層)、および第3の層(例えば、スタック305の層325、D2層)を含むスタック505の最上層(例えば、スタック305の層310、HM層)を介して形成されてもよい。ビアのセット540は、図3A~図3Lを参照して記載されるビアのセット340の例であってもよい。図5Aは、ビアの異なるグループを用いてスタック505内に同時に形成され得る様々な構造も示す。例えば、図5Aは、ゲート電極のセット560(図3A~図3Lを参照して記載されるゲート電極360の例であってもよい)と、アレイ電極のセット550(図3A~図3Lを参照して記載されるアレイ電極350の例であってもよい)とを示し、これらはそれぞれ、TFTを構築するためのプロセスシーケンスの異なる時点で形成されてもよい。
ゲート電極のセット560(例えば、ゲート電極560-a~ゲート電極560-d)は、図3C~図3Fを参照して本明細書に記載されるように、ビアの第1のサブセット(例えば、ビアの第1のグループ540-a)を用いて構築されてもよい。また、他の箇所に記載されるように、アレイ電極のセット550(例えば、アレイ電極550-a~アレイ電極550-j)は、×付きの正方形として描かれたビアを用いて構築されてもよい。さらに、電極タブのセット(例えば、電極タブ555-a、電極タブ555-b)は、○付きの正方形として描かれたビアを用いて構築されてもよい。場合によっては、ビアの第2のセットは、×付きの正方形として描かれたビアと、○付きの正方形として描かれたビアとを含んでもよい。図5Aに描かれているように、各電極タブ(例えば、電極タブ555-a)は、2つのアレイ電極(例えば、電極550-aおよび電極550-c)を接続してもよく、このように、アレイ電極のセットは、電極タブのセットを含んでもよい。場合によっては、アレイ電極は、TFT用の第2の電極として機能してもよい。さらに、導電性プラグは、図5Lおよび図5Mを参照して本明細書に記載されるように、第3のビア(例えば、ビア540-b1、ビア540-b2)を用いて構築されてもよい。場合によっては、導電性プラグは、TFT用の第3の電極として機能してもよく、導電性プラグ(例えば、第3の電極)は、少なくとも第3の層(例えば、スタック305の層325、D2層)を通って延びてもよい。図5Aは、スタック505の最上層を通って形成されたビアの第3のグループ(例えば、ビア540-c1、ビア540-c2、ビア540-c3)も示す。
図5B~図5Mの断面側面図は、図5Aの想像線AAが14個のビアを通って延びるソケット領域に対応できる。例えば、図5Bは、様々な構造的特徴(例えば、ビアホール、ビアキャビティ、チャネル(すなわち、隣接するビアキャビティ)、誘電性プラグ、導電性プラグ)をスタック505内に形成するために、1つまたは複数の特定のビアを用いてスタック505内に形成されたそのような構造的特徴と合致するような、スタック505の断面側面図の上方の14個のビア(例えば、白色または灰色の正方形として描かれたビア、×付きの正方形として描かれたビア、○付きの正方形として描かれたビア)を示す。さらに、TFTを構築するためのプロセスシーケンスの異なる時点で用いられる1つまたは複数の特定のビアを示すために矢印が追加されている。
図5Bは、ビアの第3のグループ(例えば、ビア540-c1、ビア540-c2、ビア540-c3)を用いてビアホール(例えば、矢印で示したビアに対応するビアホール)が形成された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、異方性エッチングプロセスは、本明細書に記載されるビアホールを形成してもよい。図5Bは、電極材料561(図3A~図3Lを参照して記載される電極材料361の一例であってもよい)が、図3C~図3Fを参照して本明細書に記載されるスタック505の第2の層(例えば、DM層)に予め形成されていてもよいことも示す。図5Bに描かれる電極材料561は、図5Aに描かれるゲート電極560に対応し、例えば、電極材料561-aはゲート電極560-aを形成し、電極材料561-bはゲート電極560-bを形成する。図5Bは、絶縁層565(図3A~図3Lを参照して記載される絶縁層365の一例であってもよい)が電極材料561を部分的に取り囲んでいることを示す。図5Bは、電極タブ(例えば、電極タブ555-a、電極タブ555-b)が、スタック505の第1の層(例えば、D1層)に予め形成されていてもよいことも示す。
図5Cは、図5Bを参照して記載されるように、ビアの第3のグループ(例えば、ビア540-c1、ビア540-c2、ビア540-c3)を用いて形成されたビアホール(例えば、矢印で示すビアに対応するビアホール)を用いて、少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、D1層の第1の誘電性材料とD2層の第2の誘電性材料とを選択的に除去する等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングは、ビアホール内の露出した他の材料(例えば、D1層の第1誘電性材料およびD2層の第2の誘電性材料以外の材料)、例えば、絶縁層565、電極材料561を実質的に元のまま残してもよい。等方性エッチングプロセスの結果として、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ542-a1、ビアキャビティ542-a2、ビアキャビティ542-a3)が形成されてもよい。ビアキャビティ542は、第1の層(例えば、アレイ電極550が存在するD1層)、第2の層(例えば、ゲート電極560が存在するDM層)、および第3の層(例えば、D2層)にまたがっていてもよい。さらに、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ542-b1、ビアキャビティ542-b2)は、アレイ電極(例えば、アレイ電極550-k1、アレイ電極550-k2)を露出させてもよい。さらに、ビアキャビティ542は、ゲート電極560と共形の絶縁層565を露出させてもよい。
図5Dは、ビアの第3のグループ(例えば、ビア540-c1、ビア540-c2、ビア540-c3)および対応するビアホール、ならびに図5Cを参照して記載されるように形成されたビアキャビティを用いて、少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、等方性エッチングプロセスに曝露されるD1層のアレイ電極(例えば、図5Cを参照して記載されるアレイ電極550-k1、アレイ電極550-k2)を選択的に除去する等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングは、ビアホールおよびビアキャビティ内の露出した他の材料(例えば、D1層のアレイ電極以外の材料)、例えば、絶縁層565、電極材料561、第1の層における第1の誘電性材料、第2の層におけるプレースホルダ材料、第3の層における第2の誘電性材料を実質的に元のまま残してもよい。
図5Eは、ビアの第3のグループ(例えば、ビア540-c1、ビア540-c2、ビア540-c3)および対応するビアホール、ならびに図5Dを参照して記載されるように用いて形成されたビアキャビティを用いて、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、ゲート電極と接触している絶縁層565の部分を選択的に除去する等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングは、ビアホールおよびビアキャビティ内の露出した他の材料(例えば、DM層の絶縁材料以外の材料)、例えば、ゲート電極560を形成する電極材料561、第1の層における第1の誘電性材料、第2の層におけるプレースホルダ材料、第3の層における第2の誘電性材料を実質的に元のまま残してもよい。場合によっては、堆積プロセスステップは、ゲート電極と接触している酸化物材料570(図3A~図3Lを参照して記載される酸化物材料370の一例であってもよい)を選択的に形成してもよい。場合によっては、酸化物材料は、TFT用のゲート酸化物と呼んでもよい。
図5Fは、ビアの第3のグループ(例えば、ビア540-c1、ビア540-c2、ビア540-c3)および対応するビアホール、ならびに図5Dを参照して記載されるように用いて形成されたビアキャビティを用いて、少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホールおよびビアキャビティに、図5Eを参照して記載されるように、ゲート電極と接触している酸化物材料570と接触していてもよい半導体材料580(図3A~図3Lを参照して記載される半導体材料380の一例であってもよい)を充填してもよい。
図5Gは、ビアの第4のグループ(例えば、矢印で示されたビアを含むビアの第4のセット)を用いて、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。図5Aを参照すると、ビアの第4のグループは、ビアの第1のグループ(例えば、ビア540-a1、ビア540-a2、ビア540-a3、ビア540-a4)およびビアの第3のグループ(例えば、ビア540-c1、ビア540-c2、ビア540-c3)に共通するビアを含んでもよい。場合によっては、エッチングプロセスステップは、図5Fを参照して記載されるように、ビアホールおよびビアキャビティを充填した半導体材料580を除去する異方性エッチングプロセスを含んでもよい。異方性エッチングプロセスは、ビアの第4のグループに対応するビアホール(例えば、後に誘電性材料が充填されたビアホール)を形成するために半導体材料580を垂直方向(例えば、水平基板に対する垂直方向)に除去してもよい。ビアの第4のグループに対応するビアホール内の半導体材料580を除去すると、図5Mを参照して記載されるように、TFT用の一次電流経路がより長いチャネル長を有することができるように、TFT用のより短いチャネル長を有する寄生電流経路を除去することができる。場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホールに誘電性材料を充填してもよい。場合によっては、誘電性材料が充填されたビアホールは、ゲート電極(例えば、電極材料561-aを含むゲート電極560-a)を通って延びる誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ544-a、誘電性プラグ544-b)と呼んでもよい。
図5Hは、ビアの第5のグループ(例えば、矢印で示されたビアを含むビアの第5のグループ)を用いて少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。図5Aを参照すると、ビアの第5のグループは、ビア540-e(例えば、ビア540-b1を含むビア540-e1、ビア540-b2を含むビア540-e2、ビア540-e3、ビア540-e4)を含んでもよい。場合によっては、エッチングプロセスは、第1の層(例えば、D1層)の第1の誘電性材料、第2の層(例えば、DM層)のプレースホルダ材料、および第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料を除去する異方性エッチングプロセスを含んでもよく、例えば、ビア540-b1に対応するビアホールを形成する。異方性エッチングプロセスは、アレイ電極を形成するために用いられるビアホール(例えば、ビア540-b2を含む×付きの正方形として描かれたビアに対応するビアホール)を充填した誘電性材料も除去してもよい。異方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した他の材料、例えば、絶縁層565を実質的に元のまま残してもよい。
場合によっては、エッチングプロセスステップは、第1の層(例えば、D1層)の第1の誘電性材料を選択的に除去する等方性エッチングプロセスをさらに含んでもよい。等方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した他の材料、例えば、第2の層(例えば、DM層)のプレースホルダ材料、第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料、絶縁層565を実質的に元のまま残してもよい。ビアの第5のグループ(例えば、ビア540-b1、ビア540-b2を含むビアの第5のグループ)を用いた等方性エッチングプロセスは、第1の層(例えば、D1層)におけるTFT用の半導体材料(例えば、半導体材料580-a)および第2の電極(例えば、電極タブ555-a1、電極タブ555-a2)を露出させるように、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ542-c1、ビアキャビティ542-c2)を形成してもよい。
図5Iは、ビアの第5のセット(例えば、矢印で示されたビアを含むビアの第5のセット)に基づいて形成されたビアホールを用いて、少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、堆積プロセスステップは、抵抗材料(例えば、抵抗材料575-a)が半導体材料(例えば、半導体材料580-a)および第2の電極(例えば、アレイ電極555-a1)と接触できるように、図5Hを参照して記載されるビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ542-c1、ビアキャビティ542-c2)に抵抗材料575(図3A~図3Lを参照して記載される抵抗材料375の一例であってもよい)を充填してもよい。スタック405の最上部にある過剰な抵抗材料は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスを用いて除去されてもよい。
図5Jは、ビアの第5のセット(例えば、矢印で示されたビアを含むビアの第5のセット)を用いて、少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、ビアホール(例えば、ビアの第5のセットに対応するビアホール)を形成するために、抵抗材料の一部を垂直方向(例えば、水平基板に対する垂直方向)に除去できる異方性エッチングプロセスを含んでもよい。異方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した他の材料、例えば、第2の層(例えば、DM層)のプレースホルダ材料、第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料、絶縁層565を実質的に元のまま残してもよい。場合によっては、ビアホール(例えば、ビアの第5のセットに対応するビアホール)を用いた堆積プロセスステップは、異方性エッチングプロセスの後に、ビアキャビティ(例えば、図5Iを参照して記載される抵抗材料が充填されたビアキャビティ542-c1)内に残る抵抗材料(例えば、抵抗材料575-a1、抵抗材料575-a2)と接触している絶縁材料566を形成してもよい。場合によっては、絶縁材料566は、図3A~図3Lを参照して記載される絶縁層365を形成できる材料の一例であってもよい。場合によっては、堆積プロセスステップは、抵抗材料575の露出表面上にのみ絶縁材料566を堆積できる選択的堆積プロセスを含んでもよい。
図5Kは、図5Jを参照して記載されるようにビアの第5のセット(例えば、矢印で示されたビアを含むビアの第5のセット)に基づいて形成されたビアホールを用いて、少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料を選択的に除去できる等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した他の材料(例えば、D2層の第2の誘電性材料以外の材料)、例えば、絶縁材料566、絶縁層565、半導体材料580、第2の層(例えば、DM層)のプレースホルダ材料を実質的に元のまま残してもよい。等方性エッチングプロセスの結果として、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ542-d)は、半導体材料580-aが後のプロセスステップに曝露され得るように形成されてもよい。
図5Lは、ビアの第5のセット(例えば、矢印で示されたビアを含むビアの第5のセット)を用いて、少なくとも堆積プロセスステップおよびエッチングプロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホール(例えば、ビアの第5のセットに対応するビアホール)に抵抗材料を充填してもよい。抵抗材料は、抵抗材料(例えば、抵抗材料575-b)が半導体材料580-aと接触できるように、第3の層(例えば、D2層)に形成されたビアキャビティ(例えば、図5Kを参照して記載されるビアキャビティ542-d)をさらに充填してもよい。場合によっては、エッチングプロセスステップは、ビアホールから垂直方向(例えば、水平基板に対する垂直方向)に抵抗材料の一部を除去することができる異方性エッチングプロセスを含んでもよい。場合によっては、異方性エッチングプロセスは、スタック505の最下層(例えば、層330)にホール(例えば、開口部541-a)を形成してもよい。ホールは、論理回路の層の一部であってもよい導電性素子(例えば、導電性素子585-a~導電性素子585-d)と結合してもよい。場合によっては、導電性素子585-aは、抑制ドライバの抑制ノードと結合してもよい。場合によっては、導電性素子585-bは、選択ドライバの選択ノードと結合してもよい。
図5Mは、ビアの第5のセット(例えば、矢印で示されたビアを含むビアの第5のセット)を用いて、少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック505の断面側面図を示す。場合によっては、堆積ステップは、ビアホール(例えば、第5セットのビアに対応するビアホール)および最下層のホール(例えば、図5Lを参照して記載される開口部541-a)に電極材料595を充填してもよい。スタックの最上部にある過剰な電極材料595は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスを用いて除去されてもよい。電極材料595が充填されたビアホールは、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ596)と呼んでもよい。導電性プラグは、導電性素子585とTFTの半導体材料(例えば、半導体材料580-a)とを抵抗材料(例えば、抵抗材料575-b)を介して結合してもよく、TFTの構築を完了してもよい。
場合によっては、図5Mに示すTFTは、第1の層、第2の層および第3の層を含むスタックを通って延びる導電性プラグと、第2の層におけるゲート電極と、第1の層における第2の電極と、第1の層および第2の層における半導体材料とを含み、半導体材料は、第1の層において抵抗材料の第1のセグメントを介して第2の電極と結合し、第3の層において抵抗材料の第2のセグメントを介して導電性プラグと結合してもよい。場合によっては、第1の層および第2の層における半導体材料は、第3の層まで延びている。場合によっては、TFTは、ゲート電極を通って延びる誘電性プラグを含んでもよい。
図5Mは、TFTの2つのセット(例えば、TFTの第1のセット535-a、TFTの第2のセット535-b)を示す。TFTの各セットは、(例えば、抑制ドライバの抑制ノードと結合された導電性素子585-aを介して)論理回路の層に関連する第1のノードと結合されたTFTの第1のサブセット(例えば、上部TFTおよび下部TFTを含むTFTのサブセット)と、(例えば、選択ドライバの選択ノードと結合された導電性素子585-bを介して)論理回路の層に関連する第2のノードと結合されたTFTの第2のサブセット(例えば、上部TFTおよび下部TFTを含むTFTのサブセット)とを含んでもよい。図5Nを参照して記載されるように、TFTの各セットは、アレイ電極の単一のセット(例えば、上部デッキのアレイ電極550-d1と接続されたアレイ電極550-a1、下部デッキのアレイ電極550-d2と接続されたアレイ電極550-a2)を駆動(例えば、作動、抑制)してもよい。場合によっては、TFTの2つのセットは、動作特性を適宜調整するように異なるように処理してもよく、例えば、TFTの第1のサブセットは、ある動作電圧範囲内で低漏洩電流特性を提供するように処理されてもよく、TFTの第2のサブセットは、高駆動電流特性を提供するように処理されてもよい。
図5Mは、TFT(例えば、TFTの第1のセット535-aの上部TFT)用の電流経路(例えば、電流経路545-a、電流経路545-b)も示す。電流経路は、特定のTFTが、そのTFTが作動されたときに、どのようにアレイ層のアクティブアレイ領域のメモリセルにアクセスするために論理回路の層のノードをアレイ電極と結合し得るかを示す。例えば、導電性素子585-bは、選択ドライバの選択ノードと結合してもよい。導電性素子585-bは、TFT(例えば、TFTの第1のセット535-aの第2のサブセットの上部TFTおよび下部TFT)用の共通ソースとして機能し得る導電性プラグ596と結合される。導電性プラグ596は、抵抗材料575-cを介して半導体材料580-bと接触する。半導体材料580-bは、ゲート電極560(例えば、電極材料561-b1を含むゲート電極560-b1)に印加される電圧に基づいて、電流が流れるためのアクティブチャネルを形成してもよい。
さらに、半導体材料580-bは、抵抗材料575-b1を介してアレイ電極555-a1に接続されている。アレイ電極555-a1は、TFTの第1のセット535-aの上部TFTの共通ドレインとして機能してもよい。このようにして、アクティブチャネルが半導体材料(例えば、半導体材料580-b)内に形成されているとき、すなわち、ゲート電極(例えば、電極材料561-b1を含むゲート電極560-b1)に印加される電圧が上部TFTの閾値電圧よりも大きく、かつ、上部TFTのソース(論理回路の層のノードと結合される)とドレイン(アレイ電極と結合される)との間に電圧差があるときに、電流は上部TFT(TFTの第1のセット535-aのTFTの第2のサブセットの上部TFT)のソースとドレインとの間に流れることができる(例えば、電流経路545-b)。
同様に、別の電流経路(例えば、電流経路545-a)が作動されると(例えば、TFTの第1のセット535-aの第1のサブセットの上部TFTが作動されると)、アレイ電極555-a1は、論理回路の層の異なるノード(例えば、抑制ノード)と結合してもよい導電性素子585-aと結合してもよい。このようにして、アレイ電極(例えば、上部デッキのアレイ電極555-a1)は、TFTの第1のセット535-aの上部TFTを用いて、論理回路の層の2つ以上のノード(例えば、抑制ノード、選択ノード)と結合してもよい。より一般的には、TFTの第1のセット535-aの4つのTFTのうちの1つは、論理回路の層のノード(例えば、TFTのソースに接続された選択ノードまたは抑制ノード)をアレイ電極(例えば、TFTのドレインに接続されたアレイ電極)と結合するように作動されてもよい。
TFT内を流れる電流がゲート電極に巻き付くように流れ、TFTはラップアラウンド型TFTと呼んでもよい。図5Mに示すように、ラップアラウンド型TFTのチャネル長(例えば、TFTのソースとドレインとの間の距離)は、(図3Kを参照して記載される)縦型TFTまたは(図4Zを参照して記載される)横型TFTのいずれかのチャネル長よりも長くてもよい。このようなチャネル長の増加は、TFTの動作のいくつかの態様に有益であり得、例えば、チャネル長に関連する漏洩電流の問題が発生しにくくなる。
図5Nは、ソケット領域が本明細書で記載されるTFT(例えば、ラップアラウンド型TFT)の2つのセットを含むスタック505の上面図を示す。図5Mの断面側面図は、図5Nに示すように、想像線AAが延びるソケット領域に対応していてもよい。図5Nは、本明細書に記載される作製技術を用いて構築された構造的特徴の態様を示す。例えば、図5Nは、TFT用のバルク領域581(例えば、半導体材料580-aを含むバルク領域581-a)を描いている。バルク領域581は、図5A及図5Fを参照して記載されるように、ビアの第3のグループ(例えば、ビアの第3のグループ540-c1に対応するバルク領域581-a)に対応してもよい。
図5Nはさらに、ビアの第5のグループを、横線の入った正方形(例えば、ビア540-b1を含むビア)または縦線の入った正方形(例えば、ビア540-b2を含むビア)のいずれかとして描いている。横線の入った正方形として描かれたビアは、導電性素子585-aまたは導電性素子585-dと結合されたビアに対応できる。縦線の入った正方形として描かれたビアは、導電性素子585-bまたは導電性素子585-cと結合されたビアに対応できる。場合によっては、導電性素子585-a(または導電性素子585-d)は抑制ドライバの抑制ノードと結合されてもよく、導電性素子585-b(または導電性素子585-c)は選択ドライバの選択ノードと結合してもよい。ビアの第5のグループの各ビアは、絶縁材料576(例えば、図5Jを参照して記載されるようにD1層で抵抗材料575の表面に堆積された絶縁材料)に取り囲まれた導電性プラグ(例えば、図5Mを参照して記載された導電性プラグ596)を含んでもよい。しかしながら、導電性プラグは、図5Mを参照して記載されるように、抵抗材料を介して、スタックの第2の層における対応するバルク領域581と結合してもよい。
図5Nは、バルク領域(例えば、バルク領域581-a)と電極タブ(例えば、アレイ電極550-aおよびアレイ電極550-dに接続されている電極タブ555-a)との間に配置されている抵抗材料(例えば、抵抗材料575-a)も描いている。抵抗材料は、バルク領域(例えば、電流が流れるためのチャネルが形成され得る)図と、電極タブ(例えば、電極タブ555-a)または導電性プラグ(例えば、導電性プラグ596)のいずれかとの間で、電流が流れるための低抵抗経路を提供する。
図5Nは、電流経路(例えば、電流経路545-e、電流経路545-f)をさらに描いている。電流経路545-eは、図5Mを参照して記載される電流経路545-aまたは電流経路545-bに対応していてもよい。換言すれば、電流経路545-a(または電流経路545-b)をたどる電流の流れは、電極タブ555-bに到達し、アレイ電極550-aおよびアレイ電極550-cを用いて流れ続けてもよい。同様に、電流経路545-fは、図5Mを参照して記載される電流経路545-cまたは電流経路545-dに対応してもよい。
図5Nは、複数のTFT(例えば、ラップアラウンド型TFT)が、単一のTFTが提供できる電流よりも大きな電流量を提供するために連結されてもよいことをさらに示す。例えば、図5Nは、アレイ電極(例えば、アレイ電極550-a)が、別のアレイ電極(例えば、アレイ電極550-c)にさらに接続されている電極タブ(例えば、電極タブ555-a)に接続されているときに、アレイ電極がジョグ形成(jog)されてもよいことを描いている。一例として、図5Nは、5つの単一のTFTを、単一のTFTよりも5倍大きな電流を供給できる(例えば、単一の電極タブ555-aに接続された単一の列に配置された5つの導電性プラグによって示されるように)1つのTFTに連結したものを描いている。任意の数のTFTは、本明細書に記載されるように、必要とされ得るまたは所望され得る任意の量の電流を提供するように連結されてもよい。
図5Nに示すTFT構成は、バルク領域581に専用の電気的接続を提供することを容易にすることができる。バルク領域へのそのような専用の電気的接続は、TFTの動作の側面に有益であり得、例えば、TFTの浮動ボディに関連する問題を回避する。例えば、バルク領域581-bは、追加のビアのうちの1つまたは複数のビア(例えば、3列のビアのうちの中央の列の1つまたは複数のビア)が、本明細書に記載の作製技術を用いて、論理回路の層のノードと結合できるように、ビアの追加の列を含む(例えば、ゲート電極560-bとゲート電極560-cとの間に1列のビアの代わりに3列のビアを含む)ように拡張されてもよい。場合によっては、1つまたは複数のホール(例えば、1つまたは複数のビアに対応するビアホール)は、バルク領域(例えば、半導体材料580を含むバルク領域581-b)を介して論理回路の層に形成されてもよく、1つまたは複数のホールは、トランジスタ用の第4の電極(例えば、TFT用のボディ)を形成するように、電極材料(例えば、図5xを参照して記載される電極材料595)が充填されてもよい。追加的または代替的に、バルク領域581-aは、追加のビア(例えば、バルク領域581-aの左の境界に位置するビア)を含むように拡張されてもよく、追加のビアは、論理回路の層と結合してもよい。このようにして、論理回路は、TFTの様々な動作モード、例えば、抑制モードまたは選択モードでの動作に基づいて、バルク領域にある電圧を提供してもよい。
図6A~図6Rは、本開示による例示的な作製技術を示す。図6A~図6Rは、2つ以上のTFT(例えば、TFTが作動されたときに、垂直方向と水平方向との組み合わせで電流が流れるハイブリッド型TFT)を同時に構築するためのいくつかのプロセスステップの態様を説明する。場合によっては、そのようなTFTは、本明細書に記載されるようにアレイ層のソケット領域に作製されてもよい。図6A~図6Rは、TFTの様々な構造を同時に構築するためにビアの異なるグループを使用することができることを示すために、ソケット領域の一部(例えば、ソケット領域のレイアウト)の上面図を含む。図6A~図6Rは、TFTを同時に構築するためのいくつかのプロセスステップ中のプロセス特徴の態様を示すために、ソケット領域の一部の断面側面図も含む。
図6A~図6Rは、複合スタック(例えば、図3A~図3Lを参照して記載される縦型TFTを構築するためのスタック305、図4A~図4AAを参照して記載されるプレーナ型TFTを構築するためのスタック405、図5A~図5Nを参照して記載されるラップアラウンド型TFTを構築するためのスタック505)内にハイブリッド型TFTを構築するための例示的な作製技術を示す。このように、複合スタックは、アレイ層のソケット領域において、縦型TFT、プレーナ型TFT、ラップアラウンド型TFT、ハイブリッド型TFT、またはそれらの任意の組み合わせを構築するために使用されてもよい。本明細書に記載されるように、複合スタックは、アレイ層のアクティブアレイ領域において、メモリセルおよび関連する電極の3Dクロスポイントアレイを構築するために使用されてもよい。このようにして、複合スタックは、それぞれがメモリセルおよび電極のデッキを含むアレイ層の構築を提供してもよく、電極(したがって、メモリセル)は、TFT(例えば、縦型TFT、横型TFT、ラップアラウンド型TFT、ハイブリッド型TFT、またはそれらの任意の組み合わせ)とさらに結合してもよい。
図6Aは、2つ以上のTFT(例えば、ハイブリッド型TFT)を含むソケット領域が本明細書に記載されるように構築できるスタック605の上面図を示す。一例として、図6Aは、TFTの4つのセットを示す。TFTの各セットは、アレイ電極の一方または他方の端部からアレイ電極の単一のセットを駆動してもよい。場合によっては、TFTの2つのセットはアレイ電極の単一のセットを駆動してもよく、例えば、TFTの第1のセットを一方の端部から、TFTの第2のセットを他方の端部から駆動してもよい。さらに、TFTの第1のセットは、アレイ電極を論理回路の層に関連する第1のノードと結合してもよく、TFTの第2のサブセットは、アレイ電極を論理回路の層に関連する第2のノードと結合してもよい。場合によっては、第1のノードは、選択ノードに対応してもよく、第1の回路は、選択ドライバと呼んでもよい。場合によっては、第2のノードは抑制ノードに対応してもよく、第2の回路は抑制ドライバと呼んでもよい。場合によっては、TFTの2つのセットは、動作特性を適宜調整するように異なるように処理してもよく、例えば、TFTの第1のセットは、高駆動電流特性を提供するように処理されてもよく、TFTの第2のサブセットは、ある動作電圧範囲内で低漏洩電流特性を提供するように処理されてもよい。
スタック605は、図3A~図3Lを参照して記載されたスタック305の一例であってもよい。図6Aは、アレイパターンでのビアのセット640(白い正方形、×付きの正方形、○付きの正方形として描かれている)を示す。ビアのセット640は、第1の層(例えば、スタック305の層315、D1層)、第2の層(例えば、スタック305の層320、DM層)、および第3の層(例えば、スタック305の層325、D2層)を含むスタック605の最上層(例えば、スタック305の層310、HM層)を介して形成されてもよい。ビアのセット640は、図3A~図3Lを参照して記載されるビアのセット340の例であってもよい。図6Aは、ビアの異なるグループを用いてスタック605内に同時に形成され得る様々な構造も示す。例えば、図6Aは、TFT用のゲート電極のセット660(図3A~図3Lを参照して記載されるゲート電極360の例であってもよい)と、アレイ電極のセット650(図3A~図3Lを参照して記載されるアレイ電極350の例であってもよい)とを示し、これらはそれぞれ、TFTを構築するためのプロセスシーケンスの異なる時点で形成されてもよい。
ゲート電極のセット660(例えば、ゲート電極660-a、ゲート電極660-b)は、図3C~図3Fを参照して本明細書に記載されるように、ビアの第1のサブセット(例えば、ビアの第1のグループ640-a)を用いて構築されてもよい。また、他の箇所に記載されるように、アレイ電極のセット650(例えば、アレイ電極650-a~アレイ電極650-d)は、×付きの正方形として描かれたビア(例えば、ビアの第2のグループ)を用いて構築されてもよい。さらに、電極タブのセット(例えば、電極タブ655-a、電極タブ655-b)は、ビアの第2のグループのサブセット(例えば、ビア640-b1、ビア640-b2)を用いて構築されてもよい。図6Aに描かれているように、各電極タブ(例えば、電極タブ655-b)は、アレイ電極(例えば、電極650-a)と接続してもよく、このように、アレイ電極のセットは、電極タブのセットを含んでもよい。
場合によっては、アレイ電極のサブセット(例えば、アレイ電極650-b、アレイ電極650-c)は、本明細書に記載される作製技術に従って、ビアのサブセット(例えば、ビア640-x)を用いることによって、アレイ電極の残りから切断(例えば、分離、接続解除)されてもよい。場合によっては、アレイ電極は、TFT用の第2の電極として機能してもよい。さらに、導電性プラグは、図6Pおよび図6Qを参照して本明細書に記載されるように、第3のビア(例えば、ビア640-c1、ビア640-c2)を用いて構築されてもよい。場合によっては、導電性プラグは、TFT用の第3の電極として機能してもよく、導電性プラグ(例えば、第3の電極)は、少なくとも第3の層(例えば、スタック305の層325、D2層)を通って延びてもよい。図6Aは、スタック605の最上層を通って形成されたビアの第3のグループ(例えば、○付きの正方形として描かれたビア)も示す。
図6B~図6Qの断面側面図は、図6Aの想像線AAがビアを通って延びるソケット領域に対応できる。例えば、図6Bは、様々な構造的特徴(例えば、ビアホール、ビアキャビティ、チャネル(すなわち、隣接するビアキャビティ)、誘電性プラグ、導電性プラグ)をスタック605内に形成するために、1つまたは複数の特定のビアを用いてスタック605内に形成されたそのような構造的特徴と合致するような、スタック605の断面側面図の上方の9個のビア(例えば、白色の正方形として描かれたビア、×付きの正方形として描かれたビア、○付きの正方形として描かれたビア)を示す。さらに、TFTを構築するためのプロセスシーケンスの異なる時点で用いられる1つまたは複数の特定のビアを示すために矢印が追加されている。
図6Bは、図6Aを参照して記載されるスタック605の断面側面図を示す。図6Bは、電極材料661(図3A~図3Lを参照して記載される電極材料361の一例であってもよい)が、図3C~図3Fを参照して本明細書に記載されるスタック605の第2の層(例えば、DM層)に予め形成されていてもよいことを示す。図6Bに描かれる電極材料661は、図6Aに描かれるゲート電極660に対応し、例えば、電極材料661-aはゲート電極560-aを形成する。図6Bは、絶縁層665(図3A~図3Lを参照して記載される絶縁層365の一例であってもよい)が電極材料661を部分的に取り囲んでいることを示す。図6Bは、電極タブ(例えば、電極タブ655-b1、電極タブ655-b2)が、スタック605の第1の層(例えば、D1層)に予め形成されていてもよいことも示す。さらに、図6Bは、ゲート電極(例えば、電極材料661-aを含むゲート電極660-a)を通って延びる誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ644-a1、誘電性プラグ644-a2)と呼んでもよい誘電性材料が充填されたビアホールを示す。
図6Cは、ビアの第3のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、本明細書に記載されるビアの第3のグループに対応するビアホール(例えば、ビアホール641-c1~ビアホール641-c5)を形成でき、例えば、スタック605を通る様々な材料を垂直に除去し、スタック605の最下層で停止する異方性エッチングプロセスを含んでもよい。
図6Dは、ビアの第3のグループを用いてビアキャビティ642を形成するために少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。ビアキャビティ642は、図6Cを参照して記載されるように、スタック605内に形成されたビアホールと同心円状であってもよい。場合によっては、エッチングレシピは、第1の層(例えば、D1層)の第1の誘電性材料および第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料を選択的に除去する等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した他の材料、例えば、第2の層(例えば、DM層)のプレースホルダ材料、絶縁層665、アレイ電極タブ655を残してもよい。場合によっては、2つ以上のビアホール(例えば、ビアホール641-c2~ビアホール641-c4)に対応するビアキャビティは、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ643)を形成するように合わさってもよい。等方性エッチングプロセスの結果として、アレイ電極(例えば、電極タブ655)は、後のプロセスステップに曝露される。場合によっては、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ642-c1a、ビアキャビティ642-c1b、ビアキャビティ642-c1c)は、第1の層(例えば、D1層)、第2の層(例えば、DM層)、第3の層(例えば、D3層)にまたがっていてもよい。
図6Eは、ビアの第3のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホール(例えば、ビアホール641-c1~ビアホール641-c5)ならびに関連するビアキャビティおよびチャネル(例えば、図6Dを参照して記載されるビアキャビティ642およびチャネル643)に、抵抗材料675(これは、図3A~図3Lを参照して記載される抵抗材料375の一例であってもよい)を充填してもよい。堆積プロセスステップの結果として、抵抗材料675は、アレイ電極655と接触してもよい。
図6Fは、ビアの第3のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、ビアホール(例えば、ビアの第3のグループに対応するビアホール)内の抵抗材料675を垂直に除去することによって、ビアキャビティ内の抵抗材料675(例えば、抵抗材料675-a1、抵抗材料675-a2、抵抗材料675-a3)を残すことができる異方性エッチングプロセスを含んでもよい。エッチングプロセスステップは、ビアホール内の露出した他の材料、例えば、DM層のプレースホルダ材料、絶縁層665を残してもよい。場合によっては、堆積プロセスステップは、エッチングプロセスステップ(例えば、ビアホール内の抵抗材料を除去した異方性エッチングプロセス)によって形成されたビアホールに絶縁材料を充填してもよい。場合によっては、スタック605の最上部にある過剰な絶縁材料は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスを用いて除去されてもよい。
図6Gは、ビアの第4のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。図6Aを参照すると、ビアの第4のグループは、ビア640-d1またはビア640-d2を含んでもよい。場合によっては、ビアの第4のグループ(例えば、ビア640-d1)は、ビアの第3のグループのサブセット(例えば、○付きの正方形として描かれたビア)、ならびに図6Pおよび6Qを参照して記載されるTFT用の第3の電極を形成できるビア(例えば、ビア640-c1)を含んでもよい。場合によっては、エッチングプロセスステップは、ビアの第4のグループに対応するビアホール内に存在し得る誘電性材料(または絶縁材料)を垂直方向に除去できる異方性エッチングプロセスを含んでもよい。異方性エッチングプロセスは、ビアホール内の露出した他の材料、例えば、抵抗材料675、ゲート電極660を形成する電極材料661、絶縁層665、第1の層(例えば、D1層)の第1の誘電性材料、第2の層(例えば、DM層)のプレースホルダ材料、第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料を実質的に元のまま残してもよい。異方性エッチングプロセスの結果として、抵抗材料675(例えば、図6Dを参照して記載されるチャネル643を充填した抵抗材料675-b)は、後のプロセスステップに曝露されてもよい。
図6Hは、ビアの第4のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、チャネル(例えば、図6Dを参照して記載されるチャネル643)を充填した抵抗材料675を選択的に除去できる等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングプロセスは、ビアホールおよびチャネル内の露出した他の材料、例えば、ゲート電極660を形成する電極材料661、絶縁層665、第1の層(例えば、D1層)の第1の誘電性材料、第2の層(例えば、DM層)のプレースホルダ材料、第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料を実質的に元のまま残してもよい。等方性エッチングプロセスの結果として、第1の層(例えば、D1層)における第1の誘電性材料および第2の層(例えば、DM層)におけるプレースホルダ材料は、後のプロセスステップに曝露されてもよい。
図6Iは、ビアの第4のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、第1の層(例えば、D1層)における第1の誘電性材料および第2の層(例えば、DM層)におけるプレースホルダ材料を選択的に除去できる等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングプロセスは、ビアホールおよびチャネル内の露出した他の材料、例えば、ゲート電極660を形成する電極材料661、絶縁層665、第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料、抵抗材料675を実質的に元のまま残してもよい。等方性エッチングプロセスの結果として、絶縁層665のいくらかの部分は、後のプロセスステップに曝露されてもよい。場合によっては、ビアの第4のグループを用いた等方性エッチングプロセスは、ビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ642-d1、ビアキャビティ642-d2)およびチャネル(例えば、2つ以上の隣接するビアキャビティを含むチャネル643-a)を形成してもよい。このようなビアキャビティまたはチャネルは、第1の層(例えば、D1層)、第2の層(例えば、DM層)、および第3の層(例えば、D2層)にまたがっていてもよい。
図6Jは、ビアの第4のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、絶縁層665の露出した部分を選択的に除去できる等方性エッチングプロセスを含んでもよい。等方性エッチングプロセスは、ビアホールおよびチャネル内の露出した他の材料、例えば、ゲート電極660を形成する電極材料661、第3の層(例えば、D2層)の第2の誘電性材料、抵抗材料675を実質的に元のまま残してもよい。場合によっては、堆積ステップは、ゲート電極660を形成する電極材料661と接触している酸化物材料670(図3A~図3Lを参照して記載される酸化物材料370の一例であってもよい)を形成してもよい。換言すると、絶縁層665の露出した部分は、エッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップの結果として、酸化物材料670に置き換えられてもよい。場合によっては、酸化物材料670は、TFT用のゲート酸化物と呼んでもよい。
図6Kは、ビアの第4のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、堆積プロセスステップは、図6Iを参照して記載されるビアキャビティまたはチャネル(例えば、ビアキャビティ642、チャネル643)に半導体材料680を充填してもよい。スタック605の最上部にある過剰な半導体材料は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスを用いて除去されてもよい。ビアキャビティまたはチャネルに半導体材料680を充填した結果として、半導体材料680は、アレイ電極(例えば、電極タブ655、TFT用の第2の電極)にさらに接続されている抵抗材料675と接触してもよい。さらに、半導体材料680は、ゲート電極660(例えば、電極材料661を含むゲート電極660)にさらに接続されている酸化物材料670と接触していてもよい。
図6Lは、ビアの第4のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスステップは、ビアホール(例えば、ビアの第4のグループに対応するビアホール)を形成するために、図6Kを参照して記載されるビアキャビティまたはチャネルを充填した半導体材料680を除去してもよい。場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホールに絶縁材料(または誘電性材料)を充填してもよい。場合によっては、ビアの第4のグループに対応するビアホール内の半導体材料680を除去すると、図6Qを参照して記載されるように、TFT用の一次電流経路がより長いチャネル長を有することができるように、TFT用のより短いチャネル長を有する寄生電流経路を除去することができる。場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホールに誘電性材料を充填してもよい。場合によっては、誘電性材料が充填されたビアホールは、ゲート電極(例えば、電極材料661-aを含むゲート電極660-a)を通って延びる誘電性プラグ(例えば、誘電性プラグ644-a、誘電性プラグ644-b)と呼んでもよい。スタック605の最上部にある過剰な絶縁材料は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスを用いて除去されてもよい。
図6Mは、ビアの第5のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップおよび堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。図6Aを参照すると、ビアの第5のグループは、ビア640-c1またはビア640-c2を含んでもよい。場合によっては、エッチングプロセスステップは、図6Lを参照して記載されるように、ビアホールを充填した絶縁材料を垂直に除去することによって、第1の層(例えば、D1層)、第2の層(例えば、DM層)、および第3の層(例えば、D2層)を介してビアホール(例えば、ビア640-c2に対応するビアホール641-c2)を形成できる異方性エッチングプロセスを含んでもよい。ビアの第5のグループを用いた異方性エッチングプロセスは、ビアホール(例えば、ビア640-c2に対応するビアホール641-c2)内の半導体材料680を後のプロセスステップに曝露させてもよい。場合によっては、堆積ステップは、第1の層(例えば、D1層)および第2の層(例えば、DM層)において、半導体材料680と接触している絶縁材料690を選択的に成長させてもよい。
図6Nは、ビアの第5のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、ビアの第5のグループ(例えば、ビア640-c2)を用いたエッチングプロセスステップは、第3の層にキャビティ(例えば、キャビティ642-e)を形成するように第3の層(例えば、D2層)の半導体材料680を横方向に除去してもよい。半導体材料680の表面上の絶縁材料690は、第1の層(例えば、D1層)および第2の層(例えば、DM層)における半導体材料680を保持してもよい。エッチングプロセスステップは、半導体材料680の一部を後のプロセスステップに曝露させてもよい。
図6Oは、ビアの第5のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、堆積プロセスステップは、ビアホール(例えば、図6Mを参照して記載されるビアホール641-c2)および関連するビアキャビティ(例えば、図6Nを参照して記載されるビアキャビティ642-e)に抵抗材料675-eを充填してもよい。
図6Pは、ビアの第5のグループ、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくともエッチングプロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、エッチングプロセスは、ビアホール(例えば、ビア640-c2に対応するビアホール)内の抵抗材料675-eを除去できる異方性エッチングプロセスを含んでもよい。場合によっては、異方性エッチングプロセスは、スタック605の最下層(例えば、層330)にホール(例えば、ホール641)を形成してもよい。ホールは、論理回路の層の一部であってもよい導電性素子(例えば、導電性素子685)と結合してもよい。場合によっては、導電性素子685は、抑制ドライバの抑制ノードと結合してもよい。場合によっては、導電性素子685は、選択ドライバの選択ノードと結合してもよい。
図6Qは、ビアの第5のセット、例えば、矢印で示されたビアを用いて少なくとも堆積プロセスステップが実行された後のスタック605の断面側面図を示す。場合によっては、堆積ステップは、ビアホール(例えば、ビア640-c2に対応するビアホール)および最下層のホール(例えば、図6Pを参照して記載されるホール641)に電極材料695を充填してもよい。スタックの最上部にある過剰な電極材料695は、CMPプロセスまたはエッチバックプロセスを用いて除去されてもよい。電極材料695が充填されたビアホールは、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ696)と呼んでもよい。導電性プラグ696は、導電性素子685とTFTの半導体材料(例えば、半導体材料680-a)とを抵抗材料(例えば、抵抗材料675-e)を介して結合してもよく、TFTの構築を完了してもよい。
場合によっては、図6Qに示すTFTは、第1の層、第2の層および第3の層を含むスタックを通って延びる導電性プラグと、第2の層におけるゲート電極と、第1の層における第2の電極と、第1の層および第2の層における半導体材料とを含み、半導体材料は、第1の層において抵抗材料の第1のセグメントを介して第2の電極と結合し、第3の層において抵抗材料の第2のセグメントを介して導電性プラグと結合してもよい。場合によっては、TFTは、ゲート電極を通って延びる誘電性プラグを含んでもよい。
図6Qは、TFT(例えば、上部TFT)のための電流経路(例えば、電流経路645-a、電流経路645-b)も示す。電流経路は、特定のTFTが、そのTFTが作動されたときに、アレイ層のアクティブアレイ領域のメモリセルにアクセスするためにどのように論理回路の層のノードをアレイ電極と結合し得るかを示す。例えば、導電性素子685は、選択ドライバの選択ノードと結合してもよい。導電性素子685は、図6Qに描かれたTFT、例えば上部TFTおよび下部の両方の共通ソースとして機能し得る導電性プラグ696と結合される。導電性プラグ696は、抵抗材料675-eを介して半導体材料680-aと接触する。半導体材料680-bは、ゲート電極660(例えば、電極材料661-aを含むゲート電極660-a)に印加される電圧に基づいて、電流が流れるためのアクティブチャネルを形成してもよい。
さらに、半導体材料680-aは、抵抗材料675-a1を介して電極タブ655-a1に接続されている。電極タブ655-a1(したがって、図6Rに描かれたアレイ電極650-e)は、TFT(例えば、上部TFTのうちの左側のTFT)のドレインとして機能してもよい。このようにして、アクティブチャネルが半導体材料(例えば、半導体材料680-a)内に形成されているとき、すなわち、ゲート電極(例えば、電極材料661-aを含むゲート電極660-a)に印加される電圧がTFTの閾値電圧よりも大きく、かつ、TFTのソース(論理回路の層のノードと結合される)とドレイン(アレイ電極と結合される)との間に電圧差があるときに、電流はTFTのソースとドレインとの間に流れることができる(例えば、電流経路645-a)。
TFT内を流れる電流は、(例えば、水平基板に対して)垂直方向および水平方向の両方に流れ、そのTFTは、ハイブリッド型TFT(例えば、図3Kを参照して記載される縦型TFTと、図4Zを参照して記載される横型TFTとのハイブリッド)と呼んでもよい。図6Qに示すように、ハイブリッド型TFTのチャネル長(例えば、TFTのソースとドレインとの間の距離)は、縦型TFTまたは横型TFTのいずれかのチャネル長よりも大きくてもよい。このようなチャネル長の増加は、TFT動作のいくつかの態様に有益であり得、例えば、チャネル長に関連する漏洩電流の問題が発生しにくくなる。
図6Rは、ソケット領域が4つのTFT(例えば、ハイブリッド型TFT)を含むスタック605の上面図を示す。図6Qの断面側面図は、図6Rに示すように、想像線AAが延びるソケット領域に対応していてもよい。図6Rは、本明細書に記載される作製技術を用いて構築された構造的特徴の態様を示す。例えば、図6Rは、TFT用の第2の電極(例えば、ドレイン)として機能し得るアレイ電極650、TFT用のゲート電極660、および導電性プラグ596を描いている。図6Rは、図6Qを参照して記載される電流経路(例えば、電流経路645-c、電流経路645-d)の上面図も描いている。
図7A~図7Dは、本開示の実施形態による、アクティブアレイ領域と、薄膜トランジスタをサポートするソケット領域とを含む、例示的なメモリアレイ、および関連する作製技術の図を示す。図7A~図7Dは、TFTのセットが、図7Cを参照して記載される複合スタック705(例えば、図3A~図3Lを参照して記載される1つまたは複数の垂直方向に統合された複合スタック305)内に同時に構築され得るソケット領域の様々な態様を説明する。図7A~図7Dは、TFTのセットのサブセットが、回路の層(例えば、基板204に構築された行デコーダ120)のノードと、メモリセルが配置されたアクティブアレイ領域のアレイ電極(例えば、アクセス線、ワード線、ビット線)のサブセットとを結合するように構成されてもよいことを説明するための、ソケット領域の一部(例えば、ソケット領域のレイアウト)の上面図を含む。さらに、図7A~図7Dは、TFTのセットがアレイ電極を回路の層のノードと結合できることを説明するための、ソケット領域の様々な部分の断面側面図を含む。場合によっては、回路の層は、上方にアレイ層が配置された基板の一部であってもよい。
図7A~図7Dは、TFTのセットが回路の層と連動してアクセス動作を容易にできることを説明するための、TFTのセットの回路表現も含む。図7A~図7Dは、例示的実施例として縦型TFTのセットを含むソケット領域を描いているが、本開示はこれに限定されるものではなく、例えば、ソケット領域は、本明細書に記載されるように、他の種類のTFTまたはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。さらに、図3A~図3Lを参照して、縦型TFTの作製技術および動作の態様について説明する。
図7Aは、アクティブアレイ領域と、それぞれがTFTのセットを含む2つのソケット領域とを含むアレイ層の上面図700を示す。場合によっては、アクティブアレイ領域は、複合スタック705内に構築されたメモリセルのデッキのセットを含んでもよい。本明細書に記載されるように、TFTのセットは、複合スタック705のソケット領域にさらに構築されてもよい。場合によっては、TFTのセットは、図3A~図3Lを参照して記載されるように縦型TFTを含んでもよい。このように、TFTのセットの各TFTは、導電性プラグ796(例えば、図3Lを参照して記載される導電性プラグ396)を含んでもよい。TFTのセットは、TFTの第1のサブセット(例えば、TFT735-a、TFT735-c)およびTFTの第2のサブセット(例えば、TFT735-b、TFT735-d)をさらに含んでもよい。場合によっては、TFTの第1のサブセット(例えば、TFT735-a)は、回路の層(例えば、基板204に構築された行デコーダ120)の第1のノード(例えば、選択ノード)を、1つまたは複数のアレイ電極750(電極、アクセス線、ワード線、またはビット線とも呼んでもよい)と結合するように構成されてもよい。追加的または代替的に、TFTの第2のサブセット(例えば、TFT735-b)は、回路の層の第2のノード(例えば、抑制ノード)を1つまたは複数のアレイ電極750と結合するように構成されてもよい。
さらに、TFTの第1のサブセットおよびTFTの第2のサブセットは、その動作特性に基づいて、場合によっては異なるように構築されてもよい。例えば、TFTの第1のサブセット(例えば、選択用のTFT)は、適切な量の駆動電流を提供するように構築されてもよく、TFTの第2のサブセット(例えば、抑制用のTFT)は、許容可能な漏洩電流を提供する(例えば、漏洩電流を許容可能な量に制限する)ように構築されてもよい。場合によっては、TFTの第2のサブセットは、比較的単純な処理ステップを用いて(例えば、TFTの第1のサブセットよりも少ない量の処理ステップに関連する)、または低電圧動作を容易にするように(例えば、TFTの第1のサブセットよりも低い供給電圧をサポートするように構成される)構築されてもよい。場合によっては、TFTの第1のサブセットおよびTFTの第2のサブセットは、異なる種類のTFT(例えば、n型TFT、p型TFT)であってもよい。場合によっては、ボディ端子(例えば、図5Nを参照して記載されるTFTのボディのための第4の端子)は、ボディ端子がTFTのための閾値電圧の制御を容易にできるように、複合スタック705に組み込まれてもよい。
場合によっては、上面図700に示す2つのソケット領域は、ワード線(第1の種類のアクセス線とも呼んでもよい)に関連するソケット領域を示すことができる。アレイ電極750は、複合スタックの第1の層(例えば、スタック305のD1層)における電極(例えば、ワード線)に対応できる。他の場合には、上面図700に示す2つのソケット領域は、ビット線(第2の種類のアクセス線とも呼んでもよい)に関連するソケット領域を示すことができる。このように、アレイ電極750は、代替的に、第3の層(例えば、スタック305のD2層)における電極(例えば、ビット線)に対応してもよい。アレイ電極(例えば、ワード線、第1の種類のアクセス線、ビット線、第2の種類のアクセス線)に関連するメモリセルは、第2の層(例えば、スタック305のDM層)に構築されてもよい。
上面図700は、第1のアレイ電極(例えば、電極750-a)が、1つまたは複数のビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ742-a)を用いて、2つ以上のアレイ電極(例えば、電極750-a1、電極750-a2)に分割されてもよいことをさらに描いている。さらに、第2のアレイ電極(例えば、電極750-b)は、1つまたは複数のビアキャビティ(例えば、ビアキャビティ742-b)を用いて、2つ以上のアレイ電極(例えば、電極750-b1、電極750-b2)に分割されてもよい。場合によっては、ビアのセット(例えば、電極750-aと電極750-bとの間に配置されたビア)は、第1のアレイ電極および第2のアレイ電極を構築するために用いられてもよい。このようにして、第1のアレイ電極(例えば、電極750-a1)は、2つのTFTの第1のグループ(例えば、TFT735-a1、TFT735-b1)と結合されてもよく、第2のアレイ電極(例えば、電極750-b1)は、2つのTFTの第2のグループ(例えば、TFT735-c1、TFT735-d1)と結合してもよい。場合によっては、TFT(例えば、TFT735-a1、TFT735-b1)は、電極(例えば、電極750-a1)の2つの端部の間の点(例えば、中間点、中心点、中央領域内)で、電極(例えば、電極750-a1)と結合してもよい。同様に、TFT(例えば、TFT735-c1、TFT735-d1)は、電極(例えば、電極750-b1)の2つの端部の間(例えば、中間点、中心点、中央領域内)で、電極(例えば、電極750-b1)と結合してもよい。
場合によっては、第1の電極セグメント(例えば、電極750-b2)は、デッキの層(例えば、D1層)にあり、電極(例えば、電極750-a1)よりも短くてもよく、電極は、第1の種類のアクセス線(例えば、ワード線)であり、デッキの層において第1の方向に延びていてもよく、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-b)は、電極と第1の電極セグメントとの間にあってもよい。場合によっては、第1の種類の第2のアクセス線(例えば、電極750-b1)は、デッキの層において第1の方向に延びていてもよく、第2のアクセス線(例えば、電極750-b1)は、第1の電極セグメント(例えば、電極750-b2)と同軸であってもよい。場合によっては、第2の電極セグメント(例えば、電極750-a2)は、デッキの層にあり、電極(例えば、電極750-a1)よりも短くてもよく、第2の電極セグメントは、電極と同軸であってもよい。
このように、TFTのセットは、アクティブアレイ領域のアレイ電極に関連しているメモリセルへのアクセス動作(例えば、読み出し動作、書き込み動作)を容易にできる。例えば、TFT735-a1が作動されると、回路の層(例えば、基板204に構築された行デコーダ120)の選択ノードは、アクセス動作を行うために、電極750-a1(したがって、電極750-a1に関連するメモリセル)と結合してもよい。追加的または代替的に、他のTFT(例えば、TFT735-d)は、抑制ノードをアレイ電極のサブセット(例えば、アクセス動作中に選択されない電極750-b1を含む電極)に結合して、アクセス動作中に選択されないメモリセルに関連する漏洩電流レベルを許容可能な閾値未満に維持するように作動されてもよい。
図7Aは、それぞれがTFTのセットを含むソケット領域の上面図700-aおよび700-bを示す。上面図700-aは、第1の方向に延びるワード線に対応できるアレイ電極(例えば、複合スタック705のD1層の電極750-c)を含むワード線ソケット領域の一部であってもよい。さらに、上面図700-aは、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-c)を含むTFTのセット(例えば、TFT735-aa、TFT735-bb)を描いている。本明細書に記載されるように、TFT735-aaは、回路の層の選択ノードと結合されてもよく、TFT735-bbは、回路の層の抑制ノードと結合してもよい。
同様に、上面図700-bは、第2の方向(例えば、第1の方向に実質的に直交する第2の方向)に延びるビット線に対応できるアレイ電極(例えば、複合スタック705のD2層の電極751)を含むビット線ソケット領域の一部であってもよい。さらに、上面図700-bは、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-e)を含むTFTのセット(例えば、TFT735-ee、TFT735-ff)を描いている。本明細書に記載されるように、TFT735-eeは、回路の層の選択ノードと結合されてもよく、TFT735-ffは、回路の層の抑制ノードと結合してもよい。
場合によっては、アレイ層のソケット領域は、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ976-c)を含む第1のソケット領域(例えば、ワード線に関連するソケット領域)を含んでもよく、電極(例えば、電極750-c)は、第1のソケット領域に延びる第1の種類のアクセス線(例えば、ワード線)を含んでもよい。場合によっては、アレイ層のソケット領域は、第2の導電性プラグ(例えば、第2の導電性プラグ796-e)を含む第2のソケット領域(例えば、ビット線に関連するソケット領域)を含んでもよく、第2の電極(例えば、電極751-a)は、第2のソケット領域に延びる第2の種類のアクセス線(例えば、ビット線)を含んでもよい。
図7Bは、ソケット領域の上面図701と、ソケット領域に含まれ得る縦型TFTの別の上面図702とを示す。上面図701は、アレイ電極のセット750、ゲート電極のセット760(図3A~図3Lを参照して記載されるゲート電極360の例であってもよい)、ビアキャビティのセット742、およびTFTのセット735を描いており、各TFT735はそれぞれの導電性プラグ796と接触している。場合によっては、上面図701は、上面図700に描かれたソケット領域の変形例であってもよい。
例えば、TFTのサブセット(例えば、2つのTFTのグループ)は、残りのTFTからオフセットされていてもよく、例えば、TFT735-e1およびTFT735-e2は、TFT735-e3およびTFT735-e4に対してオフセットされている。TFTのサブセットをジグザグパターンでオフセットした結果、導電性プラグ間の距離(例えば、導電性プラグ796-e2と導電性プラグ796-e3との間の距離)は、上面図701に描かれたソケットにおいて、上面図700に描かれたソケットにおける対応する距離と比較して大きくなってもよい。このような距離の増加は、フォトリソグラフィステップ中の結果の改善を促すことができる。場合によっては、(例えば、2つのTFTのグループの代わりに)各TFTは、導電性プラグ間の最小距離が2つの導電性プラグ間の対角線の距離となり得るように、隣り合うTFTからオフセットされてもよい。例えば、上面図701では、TFTが対になるようにオフセットされて(ジグザグ)いる(TFTの対が互いにオフセットされている)実施例を示しているが、ソケット領域内の各TFTがソケット領域内の隣接する(すぐ隣の)各TFTからオフセットされている構成を含め、他の任意の数のオフセットパターンが可能であることを理解されたい。
場合によっては、ソケット領域は、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-e3、導電性プラグ796-e4)を取り囲むことができる第1のゲート電極(例えば、ゲート電極760-b)と、デッキのセットを通って延びる第1の追加の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-e5)およびデッキのセットを通って延びる第2の追加の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-e2)を取り囲むことができる第2のゲート電極(例えば、ゲート電極760-a)とを含んでもよく、電極(例えば、電極750-e、電極750-f)は、第1の追加の導電性プラグと第2の追加の導電性プラグとの間に延びてもよい。
縦型TFTの上面図702は、700の上面図に描かれた縦型TFTの変形例を描いていてもよい。例えば、ゲート電極760-cは、複数の導電性プラグ(例えば、4つの導電性プラグ796-f1~796-f4)を取り囲むように構成されてもよい。結果として、縦型TFTは、個々のTFT(例えば、700の上面図に示すTFT735-a1、TFT735-c1)が生成できる駆動電流の約4倍であってもよい駆動電流を生成してもよい。上面図702の縦型TFTの他の特徴は、明確さを期して省略されている。
図7Cは、メモリセルの8つのデッキを含むアレイ層の例示的な概略断面側面図703を示す。場合によっては、メモリセルの8つのデッキは、それぞれが第1の方向(例えば、x方向)に延びてもよいワード線の5つのセットと、それぞれが第2の方向(例えば、z方向)に延びてもよいビット線の4つのセットとを含んでもよい。メモリセルのデッキ(断面側面図703において網掛けされた長方形として描かれている)は、ワード線のサブセット(例えば、WL1)とビット線のサブセット(例えば、BL1)との間に配置されてもよい。いくつかのアクセス線(例えば、ワード線、ビット線)は、複数のメモリセルのデッキに共通していてもよい。例えば、WL2は、メモリセルの2つのデッキ、すなわち、WL2とBL1との間に配置されたメモリセルの第1のデッキと、WL2とBL2との間に配置されたメモリセルの第2のデッキとに共通していてもよい。同様に、BL4は、メモリセルの2つのデッキ、すなわち、BL4とWL4との間に配置されたメモリセルの第3のデッキと、BL4とWL5との間に配置されたメモリセルの第4のデッキに共通していてもよい。
断面側面図703は、複合スタック705の様々な層を描いている。例えば、断面側面図703は、それぞれがワード線(例えば、WL1)のサブセットを含んでもよい5つの第1の層715(例えば、D1層、図3Aを参照して記載される層315)と、それぞれがメモリセルのデッキを含んでもよい8つの第2の層720(例えば、DM層、図3Aを参照して記載される層320)と、4つの第3の層725(例えば、D2層、図3Aを参照して記載される層325)とを描いている。
図7Cは、アレイ層のソケット領域の断面側面図704も示す。断面側面図704-aは、図7Aを参照して記載される上面図700-aに示す、想像線AAを横切るワード線ソケット領域の断面側面図に対応できる。断面側面図704-aは、複合スタック705に対応でき、5つのアレイ電極750(例えば、第1の種類のワード線またはアクセス線と呼んでもよい、D1層におけるアレイ電極750-f1~750-f5)を示す。
断面側面図704-aは、それぞれが導電性素子(例えば、導電性素子785-a1、導電性素子785-b1)と結合してもよい導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-c、導電性プラグ796-d)も描いている。各導電性素子は、回路の層(例えば、ワード線選択ドライバ、ワード線抑制ドライバ)のノード(例えば、選択ノード、抑制ノード)と結合してもよい。断面側面図704-aは、各ゲート電極が導電性電極(例えば、導電性プラグ796-c、導電性プラグ796-d)を取り囲む8対のゲート電極(例えば、各層720につき1対のゲート電極)も描いている。このように、断面側面図704-aは、合計16個の縦型TFTを描いている。さらに、断面側面図704-aは、アクセス動作中に導電性素子785とワード線750との間に駆動電流が流れることができるように、ワード線ソケット領域のTFTのセットが作動できる電流経路745-aを示す。
同様に、断面側面図704-bは、図7Aを参照して記載される上面図700-bに示すように、想像線BBを横切るビット線ソケット領域の断面側面図に対応できる。断面側面図704-bは、複合スタック705にも対応でき、4つのアレイ電極751(例えば、第2の種類のビット線またはアクセス線と呼んでもよい、D2層のアレイ電極751-c1~751-c4)を示す。断面側面図704-bは、それぞれが導電性素子(例えば、導電性素子785-a2、導電性素子785-b2)と結合してもよい導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-e、導電性プラグ796-f)も描いている。各導電性素子は、回路の層(例えば、ビット線選択ドライバ、ビット線抑制ドライバ)のノード(例えば、選択ノード、抑制ノード)と結合してもよい。断面側面図704-bは、各ゲート電極が導電性電極(例えば、導電性プラグ796-e、導電性プラグ796-f)を取り囲む8対のゲート電極(例えば、各層720につき1対のゲート電極)も描いている。このように、断面側面図704-bは、合計16個の縦型TFTも描いている。さらに、断面側面図704-bは、アクセス動作中に導電性素子785とワード線751との間に駆動電流が流れることができるように、ビット線ソケット領域のTFTのセットが作動できる電流経路745-bを示す。
場合によっては、メモリデバイスのソケット領域(例えば、図7Cを参照して記載されるワード線ソケット領域)は、メモリセルのデッキのセットを通って延びる導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-c)と、それぞれが導電性プラグを少なくとも部分的に取り囲むトランジスタのセット(例えば、ワード線ソケット領域の8つの縦型TFT)とを含んでもよい。場合によっては、メモリデバイスは、導電性プラグと結合され、かつトランジスタのセットのうちのトランジスタによって、デッキのセットのうちのデッキに含まれる電極(例えば、ワード線750-f1)と選択的に結合されるように構成されたドライバ(例えば、ワード線選択ドライバ)を含んでもよい。場合によっては、メモリデバイスの第2のソケット領域(例えば、図7Cを参照して記載されるビット線ソケット領域)は、デッキのセットを通って延びる第2の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-e)と、それぞれが第2の導電性プラグを少なくとも部分的に取り囲むトランジスタの第2のセット(例えば、ビット線ソケット領域の8つの縦型TFT)と、第2の導電性プラグと結合され、第2のセットのトランジスタによって、デッキに含まれる第2の電極(例えば、ビット線751-c1)と選択的に結合されるように構成された第2のドライバ(例えば、ビット線選択ドライバ)とを含んでもよい。
場合によっては、電極(例えば、ワード線750-f1)は、第1の層(例えば、複合スタック705の層715)にあってもよく、ソケット領域は、デッキの第2の層(例えば、複合スタック705の層720)にトランジスタ用のゲート電極(例えば、ゲート電極760-a)をさらに含んでもよく、ゲート電極は、導電性プラグを少なくとも部分的に取り囲む。場合によっては、ソケット領域の縦型TFTは、デッキのセットを通って延び、それぞれがドライバ(例えば、ワード線選択ドライバ)と結合された導電性プラグのセット(例えば、図7Bを参照して記載される導電性プラグ796-f1~796-f4)を取り囲むゲート電極(例えば、図7Bを参照して記載されるゲート電極760-c)を含むように構成されてもよく、導電性プラグのセットは、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-c)を含んでもよい。
場合によっては、ソケット領域(例えば、ワード線ソケット領域)は、デッキのセットを通って延びる第3の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-d)と、それぞれが第3の導電性プラグを少なくとも部分的に取り囲む第3のトランジスタのセット(例えば、ワード線ソケット領域内の8個のTFT)とを含んでもよい。場合によっては、メモリデバイスは、第3の導電性プラグと結合され、第3のセットのトランジスタのサブセットによって、セットのデッキのサブセットに含まれる第1の種類のアクセス線と選択的に結合されるように構成された第3のドライバを含んでもよい。場合によっては、ソケット領域(例えば、ビット線ソケット領域)は、デッキのセットを通って延びる第4の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ796-f)と、それぞれが第4の導電性プラグを少なくとも部分的に取り囲むトランジスタの第4のセット(例えば、ビット線ソケット領域内の8個のTFT)とを含んでもよい。場合によっては、メモリデバイスは、第4の導電性プラグと結合され、第4のセットのトランジスタのサブセットによって、セットのデッキのサブセットに含まれる第2の種類のアクセス線と選択的に結合されるように構成された第4のドライバを含んでもよい。
図7Dは、図7Cを参照して記載されるアレイ層の概略断面側面図703とともに、回路図738を示す。回路図738-aは、断面側面図704-aを参照して記載される16個のTFTを含むワード線ソケット領域に対応できる。同様に、回路図738-bは、断面側面図704-bを参照して記載される16個のTFTを含むビット線ソケット領域に対応できる。両方の回路図738は、説明のためにn型TFTを描いているが、本開示はそのように限定されず、例えば、回路図738は、n型TFT、p型TFT、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。さらに、回路図738のTFTのゲートは、TFTが作動されているか、または動作停止されているかを示してもよく、例えば、灰色の長方形として描かれたTFTのゲートは、TFTを作動するためにゲートに印加されるTFTの閾値電圧よりも大きい第1のゲート電圧(例えば、Von)を示し、白色の長方形として描かれたTFTのゲートは、TFTを動作停止するためにゲートに印加されるTFTの閾値電圧よりも小さい第2のゲート電圧(例えば、Voff)を示す。
回路図738-aは、それぞれが図7Cを参照して記載される導電性プラグ796にそれぞれ対応する、TFTの共通ノード797(例えば、ノード797-c~797-f)も描いている。場合によっては、共通ノードは、TFTのソース(またはドレイン)に対応できる。例えば、共通ノード797-cは、導電性素子785-a1と結合している導電性プラグ796-cに対応している。導電性素子785-a1は、ドライバのノード(例えば、ワード線選択ドライバ736-aの選択ノード)と結合してもよい。同様に、共通ノード797-dは、導電性素子785-b1と結合している導電性プラグ796-dに対応している。導電性素子785-b1は、ドライバのノード(例えば、ワード線抑制ドライバ737-aの抑制ノード)と結合してもよい。さらに、共通ノード797-eは、導電性素子785-a2と結合している導電性プラグ796-eに対応している。導電性素子785-a2は、ドライバのノード(例えば、ビット線選択ドライバ736-bの選択ノード)と結合してもよい。同様に、共通ノード797-fは、導電性素子785-b2と結合している導電性プラグ796-fに対応している。導電性素子785-b2は、ドライバのノード(例えば、ビット線抑制ドライバ737-bの抑制ノード)と結合してもよい。当業者であれば、選択ドライバ(例えば、ワード線選択ドライバ736-a、ビット線選択ドライバ736-b)および抑制ドライバ(例えば、ワード線抑制ドライバ737-a、ビット線抑制ドライバ737-b)が、メモリセルに対するアクセス動作またはメモリ技術(例えば、自己選択型メモリ、FeRAM、CBRAM)に基づいて、異なる機能(例えば、抑制機能を実行するワード線選択ドライバ736-a、選択機能を実行するワード線抑制ドライバ737-a)を実行してもよいことを理解するであろう。
図7Dは、ワード線ソケット領域のTFT(例えば、回路図738-a)およびビット線ソケット領域のTFT(例えば、回路図738-b)が、メモリセルのデッキへのアクセス動作(例えば、読み出し動作、書き込み動作)を容易にできることを示す。例えば、アクセスコマンドは、断面側面図703に示すように、BL3とWL4との間に配置されたメモリセルの第6のデッキ(例えば、第2の層720-fに位置するメモリセル)にあるメモリセルにアクセスしてもよい。回路図738の対応するBL3およびWL4は、どのTFTを作動できるかを示すために強調されている(例えば、太い線で描かれている)。
場合によっては、回路図738-aのWL4は、WL4の上方のTFT(例えば、ゲート電極760-c6にVonを印加する)、もしくはWL4の下方のTFT(例えば、ゲート電極760-c7にVonを印加する)、またはその両方を作動することによって、ワード線選択ドライバ736-aの選択ノードと結合してもよい。同様に、回路図738-bのBL3は、BL3の上方のTFT(例えば、ゲート電極760-d5にVonを印加する)、もしくはBL3の下方のTFT(例えば、ゲート電極760-d6にVonを印加する)、または両方を作動することによって、ビット線選択ドライバ736-bの選択ノードと結合してもよい。場合によっては、ドライバ(例えば、ワード線選択ドライバ736-a、ビット線選択ドライバ736-b)は、セットのうちの少なくとも2つのトランジスタ(例えば、ワード線ソケット領域の2つのTFT、ビット線ソケット領域の2つのTFT)によって、電極(例えば、ワード線、ビット線)と選択的に結合されるように構成されてもよい。
追加的または代替的に、ワード線抑制ドライバ737-aの抑制ノードと結合されたTFT(例えば、共通ノード797-dと結合されたTFT)は、作動されたTFTが選択されていないワード線(例えば、WL1、WL2、WL3、WL5)をワード線抑制ドライバ737-aの抑制ノードと結合できるように、作動または動作停止されてもよい(例えば、回路図738-aに描かれているように、6つのTFTが作動され、2つのTFTが動作停止される)。同様に、ビット線抑制ドライバ737-bの抑制ノードに結合されたTFT(例えば、共通ノード797-fに結合されたTFT)は、作動されたTFTが選択されていないビット線(例えば、BL1、BL2、BL4)をビット線抑制ドライバ737-bの抑制ノードと結合できるように、作動または動作停止されてもよい(例えば、回路図738-bに描かれているように、6つのTFTが作動され、2つのTFTが動作停止される)。このようにして、アクセス動作中に、選択されていないワード線またはビット線による干渉を軽減することができる。
場合によっては、(1つのTFTの代わりに)2つのTFTがメモリセルの選択されたデッキに対してより大きな電流駆動機能を提供できるように、アクセスコマンドの復号中にTFTの1対のゲートが電気的に接続(例えば、短絡)されるように構成されてもよい。例えば、アクセス線の第1のサブセット(例えば、WL2、WL3、WL4)は、単一のTFTではなく、1対のTFTによって駆動されてもよい。TFTのそのような対は、アクセス線(例えば、ワード線、ビット線)の上下に配置されてもよく、図7Dは、灰色の線で二重矢印を付けたTFTの対のいくつかの実施例を示す。場合によっては、TFTの一部のゲート(例えば、ゲート電極760-c1、ゲート電極760-c8)は、より大きな電流駆動機能を提供するために、隣り合うゲートを欠いていてもよい。そのような場合、アクセス線の第2のサブセット(例えば、WL1、WL5)は、1対のTFTではなく、単一のTFTによって駆動されてもよい。このような構成(例えば、アクセス線の上下の2つのTFTを電気的に接続する)は、図10Aおよび図10Bを参照して記載されるように、クロスオーバ領域で実施されてもよい。
図8A~図8Cは、本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的ソケット領域および復号スキーム、ならびに関連する作製技術の図を示す。図8A~図8Cは、TFTのセットが、本明細書で記載されるように複合スタック805(例えば、図3A~図3Lを参照して記載される1つまたは複数の垂直に統合された複合スタック305)内で同時に構築され得るソケット領域の様々な態様を説明する。図8A~図8Cは、TFTのセットのサブセットが、メモリセルが配置されているアクティブアレイ領域のアレイ電極(例えば、アクセス線、ワード線、ビット線)のサブセットと結合するように構成されてもよいことを説明するための、ソケット領域の一部(例えば、ソケット領域のレイアウト)の上面図を含む。
さらに、図8A~図8Cは、TFTのセットがアレイ電極を回路の層(例えば、基板204に構築された行デコーダ120)と結合できることを説明するための、ソケット領域の様々な部分の断面側面図を含む。場合によっては、回路の層は、上方にアレイ層が配置された基板の部分であってもよい。さらに、図8A~図8Cに記載されるTFTのセットは、アクセス動作中、図7A~図7Dを参照して記載されるTFTのセットの回路表現に従って動作してもよい。図8A~図8Cは、例示的実施例としてラップアラウンド型TFTのセットを含むソケット領域を描いているが、本開示はそのように限定されるものではなく、例えば、ソケット領域は、本明細書に記載される他の種類のTFTまたはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ラップアラウンド型TFTの作製技術および動作の態様は、図5A~図5Nに記載される。
図8Aは、ラップアラウンド型TFTの2つのセットを含むソケット領域の上面図801を示す。上面図801は、ワード線に対応できるアレイ電極(例えば、複合スタック805のD1層の電極850-a)を含むワード線ソケット領域の一部であってもよい。さらに、上面図801は、第1の導電性プラグ896-aおよび第2の導電性プラグ896-を描いている。場合によっては、第1の導電性プラグは、第1のドライバの第1のノード(例えば、ワード線選択ドライバの選択ノード)と結合されてもよく、第2の導電性プラグは、第2のドライバの第2のノード(例えば、ワード線選択ドライバの抑制ノード)と結合してもよい。上面図801は、複合スタック805の第2の層のゲート電極860(例えば、電極材料861-aを含むゲート電極860-a、電極材料861-bを含むゲート電極860-b)も描いている。
場合によっては、電極(例えば、電極850-a)は、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-a)と第2の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-b)との間を第1の方向に延びる第1の部分(例えば、電極タブ855-a)と、第2の方向に延びる第1の部分の端部に結合された第2の部分(例えば電極850-a1)と、第2の方向に延びる第1の部分の第2の端部に結合された第3の部分(例えば、電極850-a2)とを備えてもよい。場合によっては、第1の部分(例えば、電極タブ855-a)は、第2の部分(例えば、電極850-a1)および第3の部分(例えば、電極850-a2)よりも幅広であってもよい。
図8Aは、アレイ層のソケット領域の断面側面図802も示す。断面側面図802-aは、上面図801に示す、想像線AAを横切るワード線ソケット領域の断面側面図に対応できる。断面側面図802-aは、明確さを期して誘電性プラグ、例えば、導電性プラグ896-aと導電性プラグ896-bとの間にある誘電性プラグ、ゲート電極に取り囲まれた誘電性プラグを省略している。断面側面図802-aは、5つのアレイ電極(例えば、ワード線、層815の電極タブ855を含むアレイ電極)を含む複合スタック805を示す。
断面側面図802-aは、それぞれが導電性素子(例えば、導電性素子885-a1)と結合してもよい導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-a)も描いている。導電性プラグは、TFTのセット用の共通ノード(例えば、ソースまたはドレイン)として機能してもよい。各導電性素子は、回路の層(例えば、ワード線選択ドライバ、ワード線抑制ドライバ)のノード(例えば、選択ノード、抑制ノード)と結合してもよい。断面側面図802-aは、8対のゲート電極(例えば、各層820につき1対のゲート電極)も描いている。このように、断面側面図802-aは、合計16個のラップアラウンド型TFTを描いている。さらに、断面側面図802-aは、アクセス動作中に導電性素子885とワード線850との間に駆動電流が流れることができるように、ワード線ソケット領域のTFTのセットが作動できる電流経路845-aを示す。
同様に、断面側面図802-bは、ビット線ソケット領域の断面側面図に対応できる。ビット線ソケット領域の上面図は、ビット線がワード線と実質的に直交し得る方向に延び得るため、ワード線ソケット領域を描いた上面図801に対してビット線ソケット領域の上面図が約90°回転されていてもよいことを除いて、ワード線ソケット領域を描いた上面図801と同一であってもよい。断面側面図802-bは、複合スタック805にも対応でき、4つのアレイ電極(例えば、ビット線、層825の電極タブ856を含むアレイ電極)を示す。
断面側面図802-bは、それぞれが導電性素子(例えば、導電性素子885-a2)と結合してもよい導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-c)も描いている。各導電性素子は、回路の層(例えば、ビット線選択ドライバ、ビット線抑制ドライバ)のノード(例えば、選択ノード、抑制ノード)と結合してもよい。断面側面図802-bは、8対のゲート電極(例えば、各層720につき1対のゲート電極)も描いている。このように、断面側面図802-bは、合計16個のラップアラウンド型TFTも描いている。さらに、断面側面図802-bは、アクセス動作中に、導電性素子885とビット線851(例えば、層825の電極856を含むビット線)との間に駆動電流が流れることができるように、ビット線ソケット領域のTFTのセットが作動できる電流経路845-bを示す。
場合によっては、メモリデバイスのソケット領域(例えば、図8Aを参照して記載されるワード線ソケット領域)は、メモリセルのデッキのセットを通って延びる導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-a)と、それぞれが導電性プラグと接触するソースまたはドレインを有するトランジスタのセット(例えば、選択ノードと結合してもよいラップアラウンド型TFT)とを含んでもよい。場合によっては、メモリデバイスは、導電性プラグと結合され、かつトランジスタのセットのうちのトランジスタによって、デッキのセットのうちのデッキに含まれる電極(例えば、ワード線850)と選択的に結合されるように構成されたドライバ(例えば、ワード線選択ドライバ)を含んでもよい。
場合によっては、ソケット領域は、デッキのセットを通って延びる第2の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-b)と、それぞれが導電性プラグと接触するソースまたはドレインを有するトランジスタの第2のセット(例えば、抑制ノードと結合してもよいラップアラウンド型TFT)とを含んでもよい。場合によっては、メモリデバイスは、第2の導電性プラグと結合され、第2のセットのトランジスタのサブセットによって、デッキのセットのデッキのサブセットに含まれる第1の種類のアクセス線と選択的に結合されるように構成された第2のドライバ(例えば、ワード線抑制ドライバ)を含んでもよい。
場合によっては、ソケット領域は、トランジスタのセット(例えば、選択ノードと結合してもよいラップアラウンド型TFT)のためのゲート電極の第1のセット(例えば、ゲート電極860-a)と、トランジスタの第2のセット(例えば、抑制ノードと結合してもよいラップアラウンド型TFT)のためのゲート電極の第2のセット(例えば、ゲート電極860-b)とを含んでもよく、導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-a)および第2の導電性プラグ(例えば、導電性プラグ896-b)は、ゲート電極の第1のセット(例えば、ゲート電極860-a)とゲート電極の第2のセット(例えば、ゲート電極860-b)との間にあってもよい。
図8Bは、アクティブアレイ領域と、それぞれがTFTのセットを含む2つのソケット領域(例えば、ワード線ソケット領域)とを含むアレイ層の図803-aを示す。図803-aは、アクセス線およびTFTのセットの構造的特徴など、アレイ層の上面図のいくつかの態様を描いており、他の態様は視覚的な明確さを期して省略されている。場合によっては、アクティブアレイ領域は、複合スタック805内に構築されたメモリセルのデッキのセットを含んでもよい。本明細書に記載されるように、TFTのセットは、複合スタック805のソケット領域にさらに構築されてもよい。場合によっては、TFTのセットは、図5A~図5Nを参照して記載されるようにラップアラウンド型TFTを含んでもよい。図803-aに描かれたワード線(例えば、ワード線用の電極)は、ラップアラウンド型TFTの構築のための空間を生み出すように、ジョグ形成される(例えば、各ワード線は、図5Aおよび図8Aを参照して記載されるアクティブアレイ領域に延びる幅狭の部分よりも短い幅広の部分と関連している)。例えば、ワード線の幅広部分は、8本のワード線、例えば、8つの構成グループにわたって広がっている。場合によっては、TFTはワード線のほぼ中央に配置されてもよい(例えば、中心タップアレイ電極)。
図803-aは、一例として16本のワード線、したがって、16セットのラップアラウンド型TFT、すなわち、アクティブアレイ領域の片側に8セット、反対側にもう8セットを含んでもよい。さらに、図803-aは、ワード線抑制ドライバであってもよい抑制ドライバ837(ワード線抑制ドライバ737の一例であってもよい)を描いている。場合によっては、抑制ドライバ837は、8セットのラップアラウンド型TFTに共通していてもよい。他の場合には、ラップアラウンド型TFTの各セットは、それぞれ別個の抑制ドライバと結合してもよい。図803-aは、8つの選択ドライバ836(ワード線選択ドライバ736の例であってもよい)のグループも描いている。各選択ドライバは、8セットのラップアラウンド型TFTのうちの1つと結合されたワード線選択ドライバであってもよい。場合によっては、抑制ドライバ837および8つの選択ドライバのグループ836は、メモリセルのデッキのセットの下方(または上方)に配置されてもよい。場合によっては、抑制ドライバ(例えば、抑制ドライバ837)および選択ドライバ(例えば、選択ドライバ736)は、メモリセルに対するアクセス動作またはメモリ技術(例えば、自己選択型メモリ、FeRAM、CBRAM)に基づいて、異なる機能(例えば、選択機能を実行する抑制ドライバ837、抑制機能を実行する選択ドライバ736)を実行してもよい。
図803-aは、ラップアラウンド型TFTのゲート電極(例えば、複合スタック805内の層820のゲート電極860)を制御できる共通デッキ選択線846および共通デッキ抑制線847も含む。共通デッキ選択線846は、デッキの選択信号に関連するラップアラウンド型TFT(例えば、ワード線選択ドライバの選択ノードと結合するように構成されたラップアラウンド型TFT)用のすべてのゲート電極を結合(例えば、短絡)させるように構成されてもよい。さらに、共通デッキ選択線846は、メモリセルのデッキのセットの下方(または上方)に配置された第1の共通ゲートドライバと結合してもよい。同様に、共通デッキ抑制線847は、デッキの抑制信号に関連するラップアラウンド型TFT(例えば、ワード線抑制ドライバの抑制ノードと結合するように構成されたラップアラウンド型TFT)用のすべてのゲート電極を結合(例えば、短絡)させるように構成されてもよい。さらに、共通デッキ抑制線847は、メモリセルのデッキのセットの下方(または上方)に配置された第2の共通ゲートドライバと結合してもよい。場合によっては、共通ゲートドライバ(デッキ選択ドライバと呼んでもよい)は、ソケット領域とは異なる場所に配置されてもよい。場合によっては、共通ゲートドライバは、ソケット領域のセット間で共有されてもよく、メモリアレイの一部は、ソケット領域のセットおよび1つまたは複数のアクティブアレイ領域を含む。場合によっては、ソケット領域は、デッキに含まれ、互いに(例えば、共通デッキ選択線846、共通デッキ抑制線847)結合され、またメモリセルのデッキのセットの下方(または上方)にある共通のゲートドライバと結合されたゲート電極のセット(例えば、ゲート電極860)を含んでもよい。場合によっては、ゲート電極のセットは、トランジスタ(例えば、ソケット領域のラップアラウンド型TFT)用のゲート電極を含む。
図8Cは、アクティブアレイ領域と、それぞれがTFTのセットを含む2つのソケット領域(例えば、ワード線ソケット領域)とを含むアレイ層の図803-bを示す。図804-bは、アクセス線などのアレイ層およびTFTのセットの構造的特徴(例えば、ラップアラウンド型TFT)の上面図のいくつかの態様を描いている。図803-bは、ワード線選択ドライバ836-a(ワード線選択ドライバ736-aの一例であってもよい)およびワード線抑制ドライバ837-a(ワード線抑制ドライバ737-aの一例であってもよい)を含む。さらに、図803-bは、デコーダ回路876を描いている。場合によっては、ワード線選択ドライバ836-a、ワード線抑制ドライバ837-a、およびデコーダ回路876は、メモリセルのデッキのセットの下方(または上方)に配置されてもよい。図803-bは、図803-aと比較して、ラップアラウンド型TFTのゲート電極(例えば、複合スタック805内の層820のゲート電極860)を制御する代替構成を描くことができる。例えば、ラップアラウンド型TFT用のすべてのゲート電極を(例えば、図803-aを参照して記載される共通デッキ選択線846および共通デッキ抑制線847を用いて)結合する代わりに、デコーダ回路876は、各ゲート電極用の制御信号を復号するように構成されてもよい。図803-bに描かれた実施例では、両方のソケット領域における64個のTFTはそれぞれ、ゲート電極用のドライバと結合してもよい。場合によっては、ソケット領域を含むメモリデバイスは、デッキのセットの下方にデコーダ回路を含み、デッキに含まれるゲート電極のセットからトランジスタ用のゲート電極を選択することに基づいて、トランジスタを作動するように構成されてもよい。
図9は、本開示の実施形態による薄膜トランジスタをサポートする例示的な復号スキームおよび関連する作製技術の図900を示す。図900に描かれたTFTベースのデコーダ回路は、複合スタック(例えば、複合スタック305、複合スタック705、複合スタック805)内に構築されてもよい。複合スタック内に構築されたそのようなデコーダ回路は、さもなければ論理回路の層によって実行され得る復号機能の少なくとも一部を実行してもよい。例えば、デコーダ回路は、メモリセルのデッキのセットからデッキを選択すること以外の追加の機能を実行してもよい。場合によっては、論理回路の層は、メモリセルのデッキのセットが構築され得る基板内に配置されてもよい。このようにして、基板内の論理回路は、論理回路に対応する面積を減少させるために簡略化されてもよく、またはメモリアレイの追加のデッキを支持してもよい。
図900は、説明のためにプレーナ型TFTを含んでもよいデコーダ回路を描いているが、本開示はそのように限定されず、例えば、複合スタック内のデコーダ回路は、本明細書に記載される他の種類のTFT、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。図4A~図4AAは、プレーナ型TFTの作製技術および動作の態様を説明する。さらに、図900は、シングルエンドのドライバスキーム、例えば、アクセス線の一端に位置するアクセス線(例えば、ワード線)に駆動電流を提供するTFTを描いている。当業者であれば、異なるドライバスキーム(例えば、アクセス線の2つの端部間に位置する駆動電流を提供するTFT)またはより複雑なドライバ回路が、いかなる機能も失うことなく、使用されてもよいことを理解するであろう。
図900は、互いに重なり合って位置するデッキのクラスタ(例えば、8つのデッキ、すなわちデッキ966-a~デッキ966-hを含むクラスタ967)を描いており、各デッキは1つまたは複数のタイルを含んでもよい。図900は、タイル内で復号機能を実行し、例えば、タイル内のアクセス線のセット(例えば、8本のワード線)からアクセス線(例えば、ワード線)を作動するTFTのセットを描いている。本明細書に記載のデコーダ回路の文脈では、クラスタとはタイルのグループを意味することができ、タイルはアレイ復号の単位を意味することができる。さらに、図900は、選択ドライバ936(ワード線選択ドライバ736-aの一例であってもよい)および抑制ドライバ937(ワード線抑制ドライバ737-aの一例であってもよい)を描いている。場合によっては、選択ドライバ936および抑制ドライバ937は、論理回路の層内に配置されてもよい。
場合によっては、デッキ(例えば、デッキ966-a~デッキ966-h)内の電極層(例えば、ワード線およびビット線などのアクセス線を含む層)は、TFTの第2のセット(例えば、図9に示すワード線で結合されたTFTの対)のゲートに制御信号を提供するTFTの第1のセットを含んでもよく、TFTの第1のセットのソースまたはドレインは、デッキ内の電極層で構築されてもよいTFTの第3のセットと結合してもよい。
例えば、図900は、デコーダ回路が、デッキ966(例えば、デッキ966-a~デッキ966-h)内のタイル内の8回の復号のうちの1回を実行でき、例えば、8対のTFTのうちの1対(例えば、直列構成の2つのTFT)を、タイル内の8本のアクセス線(例えば、ワード線)のうちの1本を作動するように作動できることを描いている。さらに、図900は、デコーダ回路が、デッキレベルの復号を実行できるデッキレベルデコーダと連動して、64回の復号のうちの1回を実行でき、例えば、デッキレベルデコーダは、クラスタ967内の8つのデッキのうちの1つ(例えば、デッキ966-a~デッキ966-hのうちの1つ)を選択(または作動)できることを描いている。
図10Aおよび図10Bは、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする例示的なクロスオーバ領域および関連する作製技術の図を示す。
図10Aは、アクティブアレイ領域(例えば、アクティブアレイ1055-a~アクティブアレイ1055-d)と、本明細書に記載されるようにTFTのセットが構築され得るソケット領域(例えば、ソケット領域1065、ソケット領域1066)とを含むアレイ層の上面図を描いた図1000を示す。図1000は、図1を参照して記載されるメモリデバイス100の実施例のいくつかの態様を含んでもよい。場合によっては、図1000は、図10Bに描かれているように複合スタック1005(図7Cを参照して記載される複合スタック705の一例であってもよい)内に構築されたメモリセルの2つ以上のデッキを含む3Dメモリデバイスの部分であってもよい。いくつかの実施例では、図1000は、本明細書に記載されるキルト型アーキテクチャの実施例であってもよい。TFTのセットは、複合スタック1005内に構築されてもよく、図3A~図3Lを参照して記載されるように構築される縦型TFT、図4A~図4AAを参照して記載されるプレーナ型TFT、図5A~図5Nを参照して記載されるラップアラウンド型TFT、もしくは図6A~図6Rを参照して記載されるハイブリッド型TFT、または任意のそれらの組み合わせを含んでもよい。
さらに、図1000は、アクティブアレイ1055が、第1の方向に延びる第1の種類のアクセス線(例えば、ワード線)の第1のセットと、第1の方向に実質的に直交していてもよい第2の方向に延びる第2の種類のアクセス線(例えば、ビット線)の第2のセットとを含んでもよいことを描いている。アクセス線の第1のセットは、複合スタック1005の第1の層(例えば、D1層、図10Bを参照して記載される層1015)に配置されてもよい。同様に、アクセス線の第2のセットは、複合スタック1005の第3の層(例えば、D2層、図10Bを参照して記載される層1025)に配置されてもよい。図1000は、アクセス線(例えば、ワード線)の第1のセットが、アクティブアレイの境界(例えば、アクティブアレイ1055-aとアクティブアレイ1055-bとの境界)を横切ってもよいことを描いている。同様に、アクセス線(例えば、ビット線)の第2のセットは、アクティブアレイの境界(例えば、アクティブアレイ1055-aとアクティブアレイ1055-cとの境界)を横切ってもよい。
さらに、ソケット領域1065のTFTは、アクセス線(例えば、ワード線)の第1のセットと結合するように構成されてもよく、ソケット領域1066のTFTは、アクセス線(例えば、ビット線)の第2のセットと結合するように構成されてもよい。このようにして、ソケット領域1065(例えば、ワード線ソケット)のTFTは、回路の層のノード(例えば、選択ノード、抑制ノード)をアクティブアレイ1055の1本または複数本のワード線と結合してもよい。同様に、ソケット領域1066(例えば、ビット線ソケット)のTFTは、回路の層のノード(例えば、選択ノード、抑制ノード)をアクティブアレイ1055の1本または複数本のビット線と結合してもよい。
さらに、デッキ選択線1070は、複合スタック1005の第2の層(例えば、DM層、図10Bを参照して記載される層1020)におけるソケット領域(例えば、ソケット領域1065、ソケット領域1066)に規定されてもよい。場合によっては、デッキ選択線1070は、様々な種類のTFTについて本明細書に記載されるように、第2の層(例えば、DM層、層1020)にも構築されているTFTのゲート電極と結合してもよい。このように、デッキ選択線1070は、TFTのゲート電極と結合されてもよく、ソケット領域内のTFTのゲート用の制御線と呼んでもよい。
アクセス線(例えば、ワード線およびビット線)の両方のセットのためのデッキ選択線1070は、第2の層(例えば、DM層、複合スタック1005の層1020)に構築されてもよく、2本のデッキ選択線が交差できるクロスオーバ領域1075(例えば、デッキ選択線1070-aがデッキ選択線1070-dと交差するクロスオーバ領域1075-a、デッキ選択線1070-bがデッキ選択線1070-dと交差するクロスオーバ領域1075-b)は、デッキ選択線1070の短絡を回避するように規定されてもよい。このようなクロスオーバ領域は、アクティブアレイ配置の構成(例えば、キルト型アーキテクチャ)に基づいて、様々な位置に配置されてもよい。一例として、図1000は、アクティブアレイ1055の角にクロスオーバ領域を描いている。
図10Bは、クロスオーバ領域の拡大上面図を描いた図1001と、クロスオーバ領域内の様々な位置にまたがるクロスオーバ領域の断面側面図を描いた図1002とを示す。図1001は、デッキ選択線の第1のセット(例えば、デッキ選択線1070-f1を含むデッキ選択線)がデッキ選択線の第2のセット(例えば、デッキ選択線1070-g1を含むデッキ選択線)と交差してもよいクロスオーバ領域1075-dを含む。デッキ選択線の第1のセットは、ワード線ソケット(例えば、ソケット領域1065)と関連していてもよく、ワード線ソケット内のTFT(例えば、ワード線と結合するように構成されたTFT)のゲート用の制御線であってもよい。同様に、デッキ選択線の第2のセットは、ビット線ソケット(例えば、ソケット領域1066)と関連していてもよく、ビット線ソケット内のTFT(例えば、ビット線と結合するように構成されたTFT)のゲート用の制御線であってもよい。
図10Bは、図1001に示すように、想像線、例えば、クロスオーバ領域1075-dに移行するデッキ選択線1070-f1の想像線AA~想像線EEを横切るデッキ選択線(例えば、デッキ選択線1070-f1)の断面側面図を描いた図1002も示す。図1002は、第1の層(例えば、D1層、層1015)、第2の層(例えば、DM層、層1020)、および第3の層(例えば、D2層、層1025)を含む複合スタック1005を描いている。
想像線AAを横切る断面図1002-aは、D1層(例えば、層1015)で構築されたアレイ電極1050を描いている。想像線AAはワード線に対応し、断面図1002-aに描かれたアレイ電極1050はワード線と結合してもよい。断面図1002-aは、DM層(例えば、層1020)に構築されたゲート電極(例えば、電極材料1061を含むゲート電極)も描いている。断面図1002-aに描かれたゲート電極は、デッキ選択線1070-f1(例えば、ワード線ソケット領域1065内のTFTのゲート用の制御線)の一部であってもよい。
想像線BBを横切る断面図1002-bは、想像線BBを含むクロスオーバ領域の第1の部分が断面図1002-aに描かれたワード線から離れているため、アレイ電極1050が存在しないことを除いて、断面図1002-aと類似の構造を描いている。
想像線CCを横切る断面図1002-cは、想像線CCを含むクロスオーバ領域の第2部分において、ゲート電極(例えば、電極材料1061を含むゲート電極)がD1層(例えば、層1015)およびDM層(例えば、層1020)の両方にまたがって構築されてもよく、例えば、電極材料1061がD1層およびDM層にまたがっていることを描いている。このようにして、内側ゲート電極の対(例えば、電極材料1061-bに対応する電極と、電極材料1061-cに対応する電極)は、灰色の矢印で示すように接続(例えば、電気的に短絡)されてもよい。
想像線DDを横切る断面図1002-dは、ゲート電極(例えば電極材料1061を含むゲート電極)が想像線DDを含むクロスオーバ領域の第3の部分のD1層(例えば層1015)に構築されてもよいことを描いている。このようにして、ゲート電極(例えば、ワード線ソケット領域1065内のTFTのゲート用の制御線)は、クロスオーバ領域の第1の部分からクロスオーバ領域の第3の部分に移行する間に、8つのDM層(例えば、層1020)におけるゲート電極から、5つのD1層(例えば、層1015)におけるゲート電極に変換されてもよい。本明細書に記載されるように、内側電極の対は、移行中に電気的に接続されてもよい。内側ゲート電極の対は、図7Dの回路図738-aを参照して記載されるように、TFT用のゲートの対に対応できる(例えば、灰色の矢印で示されたゲートの対)。
同様に、デッキ選択線1070-g1(例えば、ビット線ソケット領域1066内のTFTのゲート用の制御線)は、クロスオーバ領域1075-dの異なる部分を介して異なる構造的構成を有するように構築されてもよい。このようにして、ゲート電極(例えば、ビット線ソケット領域1066内のTFTのゲート用の制御線)は、クロスオーバ領域1075-d内の8つのDM層(例えば、層1020)におけるゲート電極から、4つのD2層(例えば、層1025)におけるゲート電極、例えば、デッキ選択線1070-g1の場合、想像線AA~EEに対して直交する方向にクロスオーバ領域1075-dに移行する変換されてもよい。移行中、ゲート電極の電極材料1062はDM層(例えば、層1020)およびD2層(例えば、層1025)の両方にまたがって構築されていてもよく、例えば、電極材料1062は、クロスオーバ領域1075-dの、デッキ選択線1070-f1のための想像線CCを含むクロスオーバ領域の第2の部分に対応する部分においてDM層およびD2層にまたがっているため、内側ゲート電極の対は電気的に接続されてもよい。内側ゲート電極の対は、図7Dの回路図738-bを参照して記載されるようにTFT用のゲートの対に対応してもよい(例えば、灰色の矢印で示されたゲートの対)。
このようにして、想像線EEを横切る断面図1002-eは、デッキ選択線1070-f1のためのゲート電極(例えば、電極材料1061-a、電極材料1061-i、電極材料1061-j、電極材料1061-k、電極材料1061-hを含むゲート電極)が層1015に構築されてもよく、デッキ選択線1070-g1のためのゲート電極(例えば、電極材料1062-a、電極材料1062-b、電極材料1062-c、電極材料1062-dを含むゲート電極)が層1025に構築されてもよいことを描いている。このように、デッキ選択線1070-f1およびデッキ選択線1070-g1とは、互いに電気的に短絡させることなく交差できる。
図1002の断面図は、クロスオーバ領域1075-dから移行するデッキ選択線1070-f1の断面側面図も表すことができる。換言すれば、想像線DDを横切る断面図1002-dは、想像線D’D’を横切る断面図と同一であってもよい。同様に、想像線CCを横切る断面図1002-cは、想像線C’C’を横切る断面図と同一であってもよい。さらに、想像線A’A’を横切る断面図は、想像線AAを横切る断面図1002-aと同一である。
場合によっては、メモリデバイス(例えば、図1を参照して記載されるメモリデバイス100、3Dメモリデバイス)は、それぞれが第1の層(例えば、D1層)、第2の層(例えば、DM層)、第3の層(例えば、D2層)、およびメモリアレイのセットを含むメモリセルのデッキのセットと、第1の方向に延びる第1の電極のセットと、第1の方向と交差する第2の方向に延びる第2の電極のセットとを含んでもよい。場合によっては、メモリアレイのセットのうちのメモリアレイ間の領域(例えば、クロスオーバ領域1075)内では、第1の電極のセットのうちの第1の電極はそれぞれ、第2の層における第1の部分、第1の層における第2の部分、および第2の層における第3の部分を含み、第2の電極のセットのうちの第2の電極はそれぞれ、第2の層における第1の部分、第3の層における第2の部分、および第2の層における第3の部分を含む。
場合によっては、第1の電極のセットのうちの第1の電極はそれぞれ、領域内に、少なくとも第2の層および第1の層にまたがる第4の部分をさらに含み、第2の電極のセットの第2の電極はそれぞれ、領域内に、少なくとも第2の層および第3の層にまたがる第4の部分をさらに含む。場合によっては、第1の電極のセットのうちの少なくとも2つの第1の電極の第4の部分は、少なくとも2つの第1の電極に共通していてもよく、第2の電極のセットのうちの少なくとも2つの第2の電極の第4の部分は、少なくとも2つの第2の電極に共通していてもよい。
場合によっては、第1の電極のセットのうちの第1の電極はそれぞれ、領域内に、少なくとも第1の層および第2の層にまたがる第5の部分をさらに含み、第2の電極のセットのうちの第2の電極はそれぞれ、領域内に、第3の層および第2の層の少なくとも2つにまたがる第5の部分をさらに含む。場合によっては、第1の電極のセットのうちの第1の電極の少なくともサブセットは、領域内で一緒に結合されてもよく、第2の電極のセットのうちの第2の電極の少なくともサブセットは、領域内で一緒に結合してもよい。
場合によっては、メモリデバイスは、セットのメモリアレイ内にトランジスタの第1のセットを含み、第1の種類のアクセス線を選択するように構成されてもよく、セットの第1の電極は、トランジスタの第1のセットのゲートと結合してもよい。場合によっては、メモリデバイスは、セットのメモリアレイ内にトランジスタの第2のセットを含み、第2の種類のアクセス線を選択するように構成されてもよく、セットの第2の電極は、トランジスタの第2のセットのゲートと結合してもよい。場合によっては、トランジスタの第1のセットおよびトランジスタの第2のセットは、セットのデッキ内にあってもよい。
図11は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする例示的なメモリデバイスおよび関連する作製技術の図1100を示す。場合によっては、メモリデバイスは、図1および図2を参照して記載されるように、メモリセルの2つ以上のデッキを含んでもよい。図1100は、基板1156と、それぞれがアクティブアレイ領域およびソケット領域を含むアレイ層1157の1つまたは複数のセットと、TFT回路の層1158とを含む。基板1156は、図2を参照して記載される基板204の一例であってもよい。場合によっては、基板1156は、論理回路の層を含んでもよい。アレイ層1157は、図7、図8および図10を参照して記載されるアレイ層の一例であってもよい。アレイ層1157は、複合スタック(例えば、図7Cを参照して記載される複合スタック705、図8Aを参照して記載される複合スタック805、図10Bを参照して記載される複合スタック1005)を含んでもよい。さらに、アレイ層1157は、TFTのセットが配置されるソケット領域だけでなく、アクティブアレイ領域にメモリセルのデッキのセットを含んでもよい。場合によっては、各アレイ層(例えば、アレイ層1157-a、アレイ層1157-b)は、ある量のメモリセルのデッキ(例えば、8つのデッキ、16のデッキ、32のデッキ、64のデッキ)を含んでもよい。TFTのセットは、縦型TFT、プレーナ型TFT、ラップアラウンド型TFT、もしくはハイブリッド型TFT、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。TFT回路1158の層は、図9を参照して記載されるTFTベースのデコーダ回路の一例であってもよい。
場合によっては、メモリデバイスは、第1の層(例えば、図7Cを参照して記載される第1の層715)における電極のセットと、第2の層(例えば、図7Cを参照して記載される第2の層720)におけるメモリセルのセットとを含むメモリアレイを含んでもよい。メモリデバイスは、電極のセットから電極を選択するように構成されたトランジスタのセットをさらに含んでもよく、トランジスタのセットはそれぞれ、第2の層におけるゲート電極と、第1の層における半導体材料とを含む。場合によっては、メモリアレイは、メモリデバイスの第1のデッキ(例えば、アレイ層1157-aのメモリセルの第1のデッキ)にあってもよい。いくつかの場合、メモリデバイスは、第2のデッキ(例えば、アレイ層1157-bのメモリセルの第2のデッキ)をさらに含んでもよく、第2のデッキは、第2のデッキの第1の層における電極の第2のセットおよび、第2のデッキの第2の層におけるメモリセルの第2のセットを含む第2のメモリアレイと、電極の第2のセットから電極を選択するように構成されたトランジスタの第2のセットとを含んでもよく、トランジスタの第2のセットはそれぞれ、第2のデッキの第2の層におけるゲート電極と、第2のデッキの第1の層における半導体材料とを含む。
場合によっては、メモリデバイスの第1のデッキは、デッキの第1のセット(例えば、ある量のメモリセルのデッキを含んでもよいアレイ層1157-aのメモリセルの第1のデッキ)に含まれてもよく、メモリデバイスの第2のデッキは、デッキの第2のセット(例えば、ある量のメモリセルのデッキを含んでもよいアレイ層1157-bのメモリセルの第2のデッキ)に含まれてもよい。場合によっては、メモリデバイスは、デッキの第1のセット(例えば、アレイ層1157-a)とデッキの第2のセット(例えば、アレイ層1157-b)との間にデコーダ回路(例えば、TFT回路1158の層)をさらに含んでもよく、デコーダ回路は、デッキの第1のセット(例えば、アレイ層1157-a)およびデッキの第2のセット(例えば、アレイ層1157-b)のうちの1つまたは複数のデッキを選択するように構成されてもよい。
場合によっては、メモリアレイは、メモリデバイスのデッキのセット(例えば、ある量のメモリセルのデッキを含んでもよいアレイ層1157-aのメモリセルのデッキ)に含まれるデッキにあってもよく、メモリデバイスは、デッキに含まれるデコーダ回路(例えば、図9を参照して記載されるデコーダ回路)をさらに含み、デコーダ回路は、デッキに含まれるゲート電極の対応するセットからトランジスタ用のゲート電極を選択することに基づいて、トランジスタのセットのうちのトランジスタを作動するように構成されてもよい。
図12は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法1200および関連する作製技術を示す。方法1200の操作は、例えば、図3A~図3Lを参照して本明細書に記載される方法によって実施されてもよい。
ブロック1205では、ビアの第1のセットおよびビアの第2のセットが、第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックの最上層を介して形成されてもよい。ブロック1205の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1205の操作の態様は、図3A~図3Lを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1210では、トランジスタ用の、第2の層にあるゲート電極は、ビアの第1のセットを用いて形成されてもよい。ブロック1210の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1210の操作の態様は、図3A~図3Lを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1215では、トランジスタ用の、第1の層にある第2の電極は、ビアの第2のセットを用いて形成されてもよい。ブロック1215の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1215の操作の態様は、図3A~図3Lを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1220では、トランジスタ用の、少なくとも第3の層を通って延びる第3の電極は、ビアの第1のセットおよびビアの第2のセットに共通するビアを用いて形成されてもよい。ブロック1220の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1220の操作の態様は、図3A~図3Lを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
本明細書に記載の方法1200のいくつかの実施例では、トランジスタ用のゲート電極を形成することは、ビアの第1のセットと整列されたチャネルを第2の層に形成することと、チャネルと同じ形を持つ絶縁材料を形成することと、絶縁材料を形成することに基づいて、チャネルに電極材料を充填することとを含んでもよい。場合によっては、方法1200は、ビアを用いて、第2の層にキャビティを形成するようにゲート電極の一部を除去することと、ビアを用いて、第2の層のキャビティ内に、ゲート電極と接触する酸化物材料を形成することとをさらに含んでもよい。場合によっては、方法1200は、ビアを用いて、第1の層にキャビティを形成するように第2の電極の一部を除去することと、ビアを用いて、第1の層のキャビティ内に、第2の電極と接触する抵抗材料を形成することをさらに含んでもよい。場合によっては、方法1200は、ビアを用いて、第1の層および第2の層にまたがるキャビティを形成することと、ビアを用いて、第1の層および第2の層にまたがるキャビティに半導体材料を形成することとをさらに含んでもよい。
場合によっては、方法1200は、ビアを用いて、半導体材料と接触する絶縁材料を形成することをさらに含んでもよい。場合によっては、方法1200は、ビアを用いて、第3の層にキャビティを形成することと、ビアを用いて、第3の層のキャビティ内に、第3の電極と接触する抵抗材料を形成することとをさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1200のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第3の電極を形成することは、ビアを用いて、スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成することと、ホールに電極材料を充填することとを含んでもよい。本明細書に記載の方法1200のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第2の電極を形成することは、ビアの第2のセットと整列するチャネルを第1の層に形成することであって、ビアの第2のセットは、ビアの第1のセットによって形成されたビアの第1の行と交差するビアの第2の行を形成することと、第1の層のチャネルに電極材料を充填することと、ビアの第2のセットに対応する誘電性プラグのセットを形成することであって、誘電性プラグは、第1の層のチャネルの電極材料を通って延びる、形成することとを含んでもよい。
図13は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法1300および関連する作製技術を示す。方法1300の操作は、例えば、図4A~図4AAを参照して本明細書に記載される方法によって実施されてもよい。
ブロック1305では、第1のビア、第2のビアおよび第3のビアは、第1の層および第2の層を含むスタックの最上層を介して形成されてもよい。ブロック1305の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1305の操作の態様は、図4A~図4AAを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1310では、トランジスタ用のゲート電極は、第1のビアを用いて形成されてもよい。ブロック1310の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1310の操作の態様は、図4A~図4AAを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1315では、トランジスタ用の、第1の層および第2の層を通って延びる第2の電極は、第2のビアを用いて形成されてもよい。ブロック1315の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1315の操作の態様は、図4A~図4AAを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1320では、トランジスタ用の第3の電極は、少なくとも第1のビアおよび第3のビアを用いて形成されてもよい。ブロック1320の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1320の操作の態様は、図4A~図4AAを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
本明細書に記載の方法1300のいくつかの実施例では、トランジスタ用のゲート電極を形成することは、第1のビアを含むビアのセットを用いて第2の層にチャネルを形成することと、第2の層にチャネルと共形の絶縁材料を形成することと、第1のチャネルに絶縁材料と接触する電極材料を充填することとを含んでもよい。場合によっては、方法1300は、第1のビアを用いて、ゲート電極の少なくとも一部を露出させるように第1の層にキャビティを形成することと、キャビティを形成することに基づいて、第1のビアを用いて、ゲート電極と接触する酸化物材料を形成することと、第1のビアを用いて、第1の層のキャビティ内に、酸化物材料と接触する半導体材料を形成することとをさらに含んでもよい。
場合によっては、方法1300は、少なくとも第2のビアを用いて、第3の電極および半導体材料の少なくとも一部を露出させるように第1の層に第2のキャビティを形成することと、第3のビアを用いて、半導体材料を露出させるように第1の層に第3のキャビティを形成することと、第1の層の第2のキャビティおよび第3のキャビティに抵抗材料を充填することとをさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1300のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第3の電極を形成することは、少なくとも第1のビアおよび第3のビアを用いて第1の層に第1のチャネルを形成することと、第1の層の第1のチャネルに電極材料を充填することと、第1の層における第1のチャネル内の電極材料に、第1のチャネルよりも幅狭の第2のチャネルを形成することと、第2のチャネルに誘電性材料を充填することとを含んでもよい。本明細書に記載の方法1300のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第2の電極を形成することは、第2のビアを用いて、スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成することと、ホールに電極材料を充填することとを含んでもよい。
図14は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法1400および関連する作製技術を示す。方法1400の操作は、例えば、図5A~図5Nまたは図6A~図6Rを参照して本明細書に記載される方法によって実施されてもよい。
ブロック1405では、ビアの第1のセット、ビアの第2のセット、および第3のビアは、第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックの最上層を介して形成されてもよい。ブロック1405の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1405の操作の態様は、図5A~図5Nまたは図6A~図6Rを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1410では、トランジスタ用の、第2の層にあるゲート電極は、ビアの第1のセットを用いて形成されてもよい。ブロック1410の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1410の操作の態様は、図5A~図5Nまたは図6A~図6Rを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1415では、トランジスタ用の、第1の層にある第2の電極は、ビアの第2のセットを用いて形成されてもよい。ブロック1415の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1415の操作の態様は、図5A~図5Nまたは図6A~図6Rを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1420では、トランジスタ用の、少なくとも第3の層を通って延びる第3の電極は、第3のビアを用いて形成されてもよい。ブロック1420の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1420の操作の態様は、図5A~図5Nまたは図6A~図6Rを参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
本明細書に記載の方法1400のいくつかの実施例では、トランジスタ用のゲート電極を形成することは、ビアの第1のセットを用いてチャネルを第2の層に形成することと、第2の層にチャネルと接触する絶縁材料を形成することと、第2の層のチャネルに電極材料を充填することと、ビアの第1のセットを用いて、電極材料を通って延びるホールの対応するセットを形成することとを含んでもよい。場合によっては、方法1400は、スタックの最上層を介してビアの第3のセットを形成することと、ビアの第3のセットを用いて、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティを形成することとをさらに含んでもよく、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティは、ゲート電極と共形の絶縁材料を露出させる。
場合によっては、方法1400は、ビアの第3のセットを用いて、ゲート電極と接触する絶縁材料の一部を除去することと、ビアの第3のセットを用いて、絶縁材料の一部を除去した後にゲート電極と接触する酸化物材料を形成することと、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティに、酸化物材料と接触する半導体材料を充填することとをさらに含んでもよい。場合によっては、方法1400は、半導体材料を通って論理回路の層に至るホールを形成することと、トランジスタ用の第4の電極を形成するようにホールに電極材料を充填することとをさらに含んでもよい。
場合によっては、方法1400は、第3のビアを用いて、半導体材料および第2の電極を露出させるように第1の層にキャビティを形成することと、第3のビアを用いて、第1の層のキャビティに、半導体材料および第2の電極と接触している抵抗材料を充填することと、第3のビアを用いて、抵抗材料の一部を除去することと、第3のビアを用いて、抵抗材料に接触する絶縁材料を形成することと、第3のビアを用いて、第3の層に、半導体材料に接触する抵抗材料を形成することとをさらに含んでもよい。
場合によっては、方法1400は、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティに抵抗材料を充填することと、ビアの第3のセットのサブセットおよび第3のビアを用いて、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがる第2のキャビティを形成することと、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがる第2のキャビティに半導体材料を充填することとをさらに含んでもよい。場合によっては、方法1400は、第3のビアを用いて、第1の層、第2の層、および第3の層を通るホールを形成することと、第3のビアを用いて、第1の層および第2の層に半導体材料と接触する絶縁材料を形成することと、第3のビアを用いて、第3の層にキャビティを形成することと、第3の層のキャビティに抵抗材料を充填することとをさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1400のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第3の電極を形成することは、第3のビアを用いて、スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成することと、ホールに電極材料を充填することとを含んでもよい。
図15は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法1500および関連する作製技術を示す。方法1500の操作は、本明細書に記載されるようにコントローラまたはそのコンポーネントによって実施されてもよい。例えば、方法1500の操作は、コントローラ(例えば、図1を参照して記載されるメモリコントローラ140)によって実行されてもよい。いくつかの実施例では、コントローラは、本明細書に記載される機能を実行するために、メモリアレイの機能要素を制御する命令のセットを実行してもよい。追加的または代替的に、コントローラは、専用ハードウェアを用いて、本明細書に記載される機能の態様を実行してもよい。
ブロック1505では、コントローラは、メモリセルに対するアクセス動作の指示を受信してもよい。ブロック1505の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1505の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1510では、コントローラは、メモリセルを含むメモリセルのデッキであって、デッキのセットに含まれるデッキを識別してもよい。ブロック1510の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1510の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1515では、コントローラは、識別することおよびデッキに含まれる第1のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる電極と、デッキのセットを通って延びる導電性プラグとを結合してもよい。ブロック1515の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1515の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1520では、コントローラは、電極と導電性プラグとを結合することに基づいて、電極をアクセス動作に関連する電圧まで駆動してもよい。ブロック1520の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1520の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
方法1500などの1つまたは複数の方法を実行するための装置について説明する。装置は、メモリセルに対するアクセス動作の指示を受信する手段と、メモリセルを含むメモリセルのデッキであって、デッキのセットに含まれるデッキを識別する手段と、識別することおよびデッキに含まれる第1のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる電極をデッキのセットを通って延びる導電性プラグと結合する手段と、電極と導電性プラグとを結合することに基づいて、電極をアクセス動作に関連する電圧まで駆動する手段とを備えてもよい。
方法1500などの1つまたは複数の方法を実行するための別の装置について説明する。装置は、メモリアレイと、メモリアレイと電子通信するメモリコントローラとを備えてもよく、メモリコントローラは、メモリセルに対するアクセス動作の指示を受信し、メモリセルを含むメモリセルのデッキであって、デッキのセットに含まれるデッキを識別し、識別することおよびデッキに含まれる第1のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる電極とデッキのセットを通って延びる導電性プラグとを結合し、電極と導電性プラグとを結合することに基づいて、電極をアクセス動作に関連する電圧まで駆動するように動作可能であってもよい。
本明細書に記載の方法1500および装置のいくつかの実施例は、識別することおよびデッキに含まれる第2のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる第2の電極と、デッキのセットを通って延びる第2の導電性プラグとを結合するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1500および装置のいくつかの実施例は、第2の電極と第2の導電性プラグとを結合することに基づいて、第2の電極をアクセス動作に関連する第2の電圧まで駆動するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1500および装置のいくつかの実施例は、識別することおよびデッキのセットの第2のデッキに含まれる第3のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる電極と、導電性プラグとを結合するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1500および装置のいくつかの実施例は、識別することおよびデッキのセットの第3のデッキに含まれる第4のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる第2の電極と、第2の導電性プラグとを結合するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでもよく、ここで、デッキは、第2のデッキと第3のデッキとの間にあってもよい。
本明細書に記載の方法1500および装置のいくつかの実施例では、電極は、第1の種類のアクセス線を含んでもよい。本明細書に記載の方法1500および装置のいくつかの実施例は、識別することおよびデッキのセットのデッキのサブセットに含まれるトランジスタを用いることに基づいて、サブセットの各デッキに含まれる第1の種類のアクセス線と、デッキのセットを通って延びる第3の導電性プラグとを結合するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでもよく、ここでサブセットは当該デッキを排除する。本明細書に記載の方法1500および装置のいくつかの実施例は、サブセットの各デッキに含まれる第1の種類のアクセス線と第3の導電性プラグとを結合することに基づいて、サブセットの各デッキに含まれる第1の種類のアクセス線を、アクセス動作に関連する第3の電圧まで駆動するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでもよい。
図16は、本開示の実施形態による、薄膜トランジスタをサポートする方法1600および関連する作製技術を示す。方法1600の操作は、本明細書に記載されるようにコントローラまたはそのコンポーネントによって実施されてもよい。例えば、方法1600の操作は、コントローラ(例えば、図1を参照して記載されるメモリコントローラ140)によって実行されてもよい。いくつかの実施例では、コントローラは、本明細書に記載される機能を実行するために、メモリアレイの機能要素を制御する命令のセットを実行してもよい。追加的または代替的に、コントローラは、専用ハードウェアを用いて、本明細書に記載される機能の態様を実行してもよい。
ブロック1605では、コントローラは、メモリセルに対するアクセス動作の指示を受信してもよい。ブロック1605の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1605の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1610では、コントローラは、メモリセルを含むメモリセルのデッキであって、デッキのセットに含まれるデッキを識別してもよい。ブロック1610の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1610の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1615では、コントローラは、識別することおよびデッキに含まれる第1のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる電極と、デッキのセットを通って延びる導電性プラグとを結合してもよい。ブロック1615の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1615の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
ブロック1620では、コントローラは、電極と導電性プラグとを結合することに基づいて、電極をアクセス動作に関連する電圧まで駆動してもよい。ブロック1620の操作は、本明細書に記載される方法に従って実行されてもよい。特定の実施例では、ブロック1620の操作の態様は、図7C、図7D、図8A~図8C、および図9を参照して記載される1つまたは複数のプロセスの一部として実行されてもよい。
方法1600のなどの1つまたは複数の方法を実行するための装置について説明する。装置は、メモリセルに対するアクセス動作の指示を受信する手段と、メモリセルを含むメモリセルのデッキであって、デッキのセットに含まれるデッキを識別する手段と、識別することおよびデッキに含まれる第1のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる電極とデッキのセットを通って延びる導電性プラグとを結合する手段と、電極と導電性プラグとを結合することに基づいて、電極をアクセス動作に関連する電圧まで駆動する手段と、識別することおよびデッキに含まれる第2のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる第2の電極とデッキのセットを通って延びる第2の導電性プラグとを結合する手段と、第2の電極と第2の導電性プラグとを結合することに基づいて、第2の電極をアクセス動作に関連する第2の電圧まで駆動する手段とを備えてもよい。
方法1600のなどの1つまたは複数の方法を実行するための別の装置について説明する。装置は、メモリアレイと、メモリアレイと電子通信するメモリコントローラとを備えてもよく、メモリコントローラは、メモリセルに対するアクセス動作の指示を受信し、メモリセルを含むメモリセルのデッキであって、デッキのセットに含まれるデッキを識別し、識別することおよびデッキに含まれる第1のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる電極とデッキのセットを通って延びる導電性プラグとを結合し、電極と導電性プラグとを結合することに基づいて、電極をアクセス動作に関連する電圧まで駆動し、識別することおよびデッキに含まれる第2のトランジスタを用いることに基づいて、デッキに含まれる第2の電極とデッキのセットを通って延びる第2の導電性プラグとを結合し、第2の電極と第2の導電性プラグとを結合することに基づいて、第2の電極をアクセス動作に関連する第2の電圧まで駆動するように動作可能であってもよい。
本明細書に記載される方法は、可能な実施態様を説明するものであり、操作およびステップを再構成してもよく、または別様に変更してもよく、他の実施態様が可能であることに留意すべきである。さらに、方法のうちの2つ以上による実施形態を組み合わせてもよい。
本明細書に記載される情報および信号は、様々な異なる技術および技法のいずれかを用いて表現されてもよい。例えば、上記の説明全体で参照されていてもよいデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁粒、光学場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。いくつかの図面では、信号を単一の信号として図示していることがあるが、当業者であれば、信号は信号のバスを表すことができ、バスは種々のビット幅を有していてもよいことを理解されたい。
「電子通信」および「結合された」という用語は、コンポーネント間の電子の流れをサポートするコンポーネント間の関係を意味する。これは、コンポーネント間の直接的な接続を含んでもよく、または中間コンポーネントを含んでもよい。電子通信している、または互いに結合されたコンポーネントは、(例えば、通電している回路で)電子もしくは信号を積極的に交換していても、または(例えば、通電されていない回路で)電子もしくは信号を積極的に交換していなくてもよいが、回路が通電されたときに電子または信号を交換するように構成され、そのように動作可能であってもよい。例として、スイッチ(例えば、トランジスタ)を介して物理的に接続された2つのコンポーネントは、電子的に通信しているか、またはスイッチの状態(すなわち、オープンまたはクローズ)にかかわらず結合されていてもよい。
本明細書で使用する場合、「実質的に」という用語は、修飾された特性(例えば、実質的にという用語で修飾された動詞または形容詞)が絶対的なものである必要はないが、特性の利点を得るために十分に近いものであることを意味する。
本明細書で使用する場合、「電極」という用語は、導体を意味することができ、場合によっては、メモリセルまたはメモリアレイの他のコンポーネントへの電気接点として用いられてもよい。電極としては、メモリデバイス100の素子またはコンポーネント間の導電路を提供する配線、ワイヤ、導電線、導電層などを挙げることができる。
カルコゲニド材料は、元素S、Se、およびTeのうちの少なくとも1つを含む材料または合金であってもよい。カルコゲニド材料としては、S、Se、Te、Ge、As、Al、Si、Sb、Au、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)、パラジウム(Pd)、コバルト(Co)、酸素(O)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)の合金を挙げることができる。カルコゲニド材料および合金の例としては、Ge-Te、In-Se、Sb-Te、Ga-Sb、In-Sb、As-Te、Al-Te、Ge-Sb-Te、Te-Ge-As、In-Sb-Te、Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、Bi-Se-Sb、Ga-Se-Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-O、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-Ti-Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co、Sb-Te-Bi-Se、Ag-In-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Te-Sn-Ni、Ge-Te-Sn-Pd、またはGe-Te-Sn-Ptを挙げることができるが、これらには限定されない。本明細書で使用される場合、ハイフン付きの化学組成表記は、特定の化合物または合金に含まれる元素を示し、示された元素を含むすべての化学量論を表すことを意図している。例えば、Ge-Teは、GeTeを含んでいてもよく、xおよびyは任意の正の整数であってもよい。可変抵抗材料の他の例としては、二元金属酸化物材料、または2種以上の金属、例えば、遷移金属、アルカリ土類金属、および/または希土類金属を含む混合原子価酸化物を挙げることができる。実施形態は、メモリセルのメモリコンポーネントに関連する特定の1種または複数種の可変抵抗材料に限定されない。例えば、可変抵抗材料の他の例は、メモリコンポーネントを形成するために使用することができ、とりわけ、カルコゲニド材料、巨大磁気抵抗材料、またはポリマー系材料を挙げることができる。
「絶縁された」という用語は、電子が現在コンポーネント間を流れることができないコンポーネント間の関係を意味し、コンポーネント間に開回路がある場合には、コンポーネントは互いから絶縁されている。例えば、スイッチによって物理的に接続された2つのコンポーネントは、スイッチが開いているときに互いから絶縁され得る。
メモリデバイス100を含む、本明細書で説明するデバイスは、シリコン、ゲルマニウム、シリコン-ゲルマニウム合金、ヒ化ガリウム、窒化ガリウムなどの半導体基板上に形成されてもよい。場合によっては、基板は、半導体ウェハである。他の場合には、基板は、ガラス上シリコン(SOG)またはサファイア上シリコン(SOP)などの絶縁体上シリコン(SOI)基板、または別の基板上の半導体材料のエピタキシャル層であってもよい。基板または基板のサブ領域の導電性は、リン、ホウ素、またはヒ素を含むがこれらに限定されない様々な化学種を用いたドープによって制御することができる。ドープは、基板の初期形成または成長中に、イオン注入によって、または任意の他のドープ手段によって行ってもよい。
本明細書で説明される1つまたは複数のトランジスタは、電界効果トランジスタ(FET)を表し、ソース、ドレイン、ゲート、およびボディ(または基板)を含む4つの端子デバイスを含んでもよい。端子は、導体材料、例えば、金属を介して他の電子素子に接続されてもよい。ソースおよびドレインは、導電性であってもよく、高濃度ドープされた、例えば、縮退した半導体領域を備えてもよい。ソースおよびドレインは、ボディの一部である低濃度ドープされた半導体領域またはチャネルによって分離されていてもよい。チャネルがn型(すなわち、大半のキャリアが電子である)の場合、FETはn型FETと呼んでもよい。チャネルがp型(すなわち、過半数のキャリアが正孔)である場合、FETはp型FETと呼んでもよい。チャネルは、絶縁性ゲート酸化物でキャップされていてもよい。チャネルの導電性は、ゲートに電圧を印加することによって制御できる。例えば、n型FETまたはp型FETにそれぞれ正電圧または負電圧を印加することによって、チャネルが導電性になり得る。トランジスタは、トランジスタの閾値電圧以上の電圧がトランジスタゲートに印加されると、「オン」または「作動」されてもよい。トランジスタは、トランジスタの閾値電圧よりも小さい電圧がトランジスタゲートに印加されると、「オフ」または「動作停止」されてもよい。
添付の図面に関連して本明細書に記載される説明は、例示的な構成を説明するものであり、実施され得る、または特許請求の範囲内にあるすべての実施例を表すものではない。本明細書で使用される「例示的」という用語は、「実施例、事例、または例示として役立つ」ことを意味し、「好ましい」または「他の実施例よりも有利である」ことを意味しない。詳細な説明には、記載された技術の理解を提供する目的で、具体的な詳細が含まれている。しかし、これらの技術は、これらの具体的な詳細がなくても実践できる。場合によっては、周知の構造およびデバイスは、説明された実施例の概念を不明瞭にすることを回避するためにブロック図形式で示されている。
添付の図面では、同様の構成要素または特徴は、同じ参照ラベルを有していてもよい。さらに、同じ種類の様々な構成要素は、参照ラベルの後に類似の構成要素を区別するダッシュおよび第2のラベルを付けることによって区別できる。本明細書中で第1の参照ラベルだけが使用されている場合、その記述は、第2の参照ラベルに関係なく、同じ第1の参照ラベルを有する類似の構成要素のいずれか1つに適用可能である。
本明細書に記載される情報および信号は、様々な異なる技術および技法のいずれかを用いて表現されてもよい。例えば、上記の説明全体で言及されていてもよいデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁粒、光学場もしくは粒子、またはそれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。
本明細書における開示に関連して説明される様々な例示的ブロックおよびモジュールは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ASIC、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、もしくは他のプログラム可能な論理デバイス、ディスクリートゲートもしくはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、または本明細書に記載の機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを用いて、実装または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替的には、そのプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ(例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成)として実装されてもよい。
本明細書に記載されている機能は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装できる。プロセッサによって実行されるソフトウェアに実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上の1つまたは複数の命令またはコードとして、記憶されるか、または送信されてもよい。他の実施例および実施態様も本開示および添付の特許請求の範囲の範囲内である。例えば、ソフトウェアの性質上、本明細書に記載される機能は、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、結線接続、またはこれらのいずれかの組み合わせを用いて実装することができる。機能を実施する特徴は、機能の一部が異なる物理的位置に実装されるように分散されることを含め、物理的に様々な位置に配置されてもよい。さらに、特許請求の範囲を含め本明細書で使用する場合、項目のリスト(例えば、「~のうち少なくとも1つ」または「~のうちの1つまたは複数」という語句が後置される項目のリスト)で使用される「または」は、例えば、A、B、またはCのうちの少なくとも1つというリストがAまたはBまたはCまたはABまたはACまたはBCまたはABC(すなわち、AおよびBおよびC)を意味するような選言リストを示す。また、本明細書で使用する場合、「~に基づいて」という語句は、条件の閉集合に言及するものと解釈してはならない。例えば、「条件Aに基づく」と記述されている例示的なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、条件Aおよび条件Bの両方に基づいてもよい。換言すると、本明細書で使用する場合、「~に基づいて」という語句は、「~に少なくとも部分的に基づいて」という語句と同様に解釈されるべきである。
コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ記憶媒体と、コンピュータプログラムのある場所から別の場所への転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体との両方を含む。非一時的記憶媒体は、汎用または専用のコンピュータによってアクセス可能な任意の利用可能な媒体であってもよい。限定ではなく例として、非一時的コンピュータ可読媒体は、RAM、読み取り専用メモリ(ROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、コンパクトディスク(CD)ROM、もしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、または、命令もしくはデータ構造の形態の所望のプログラムコード手段を搬送または記憶するために使用でき、汎用もしくは専用のコンピュータ、または汎用もしくは専用のプロセッサによってアクセス可能な任意の他の非一時的媒体を含むことができる。さらに、任意の接続は、厳密にはコンピュータ可読媒体と称される。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ、または他の遠隔ソースから、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL)、または赤外線、無線、およびマイクロ波のような無線技術を用いて送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL)、または赤外線、無線、およびマイクロ波のような無線技術は媒体の定義に含まれる。ディスク(disk)およびディスク(disc)は、本明細書で使用される場合、CD、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピーディスク(disk)、およびBlu-rayディスク(disc)を含み、ここで、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再生するが、一方でディスク(disc)は、レーザを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。
本明細書の説明は、当業者が本開示を作成または使用できるようにするために提供されている。本開示の様々な変更は、当業者には容易に明らかになり、また本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の変形に適用することができる。したがって、本開示は、本明細書に記載される実施例および設計に限定されるものではなく、本明細書に開示された原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきものである。
クロスリファレンス
本特許出願は、本願の譲受人に譲渡され、またその全文が本明細書に参照として明示的に組み込まれている2018年12月18日に出願された「THIN FILM TRANSISTORS AND RELATED FABRICATION TECHNIQUES」と題する、Castroらによる米国特許出願第16/223,595号の優先権を主張する2019年12月5日に出願の“THIN FILM TRANSISTORS AND RELATED FABRICATION TECHNIQUES”という名称のCastro等によるPCT出願番号PCT/US2019/064599の優先権を主張し、それらの各々は本出願の譲受人に割り当てられ、それらの各々は参照によりその全体が本明細書に明確に組み込まれる。
いくつかの実施例では、本明細書に記載の装置は、方法1200のなどの1つまたは複数の方法を実行してもよい。装置は、第1の複数のビアおよび第2の複数のビアを、第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックの最上層を介して形成し、トランジスタ用の、第2の層にあるゲート電極を、第1の複数のビアを用いて形成し、トランジスタ用の、第1の層にある第2の電極を、第2の複数のビアを用いて形成し、トランジスタ用の、少なくとも第3の層を通って延びる第3の電極を、第1の複数のビアおよび第2の複数のビアに共通するビアを用いて形成するための特徴、回路、手段、または命令(例えば、プロセッサによって実行できる命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体)を含んでもよい。
本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用のゲート電極を形成することは、ビアの第1のセットと整列されたチャネルを第2の層に形成し、チャネルと同じ形を持つ絶縁材料を形成し、絶縁材料を形成することに基づいて、チャネルに電極材料を充填するための操作、特徴、回路、手段、または命令を含んでもよい。本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例は、ビアを用いて、第2の層にキャビティを形成するようにゲート電極の一部を除去し、ビアを用いて、第2の層のキャビティ内に、ゲート電極と接触する酸化物材料を形成するための操作、特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例は、ビアを用いて、第1の層にキャビティを形成するように第2の電極の一部を除去し、ビアを用いて、第1の層のキャビティ内に、第2の電極と接触する抵抗材料を形成するための操作、特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例は、ビアを用いて、第1の層および第2の層にまたがるキャビティを形成し、ビアを用いて、第1の層および第2の層にまたがるキャビティに半導体材料を形成するための操作、特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。
本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例は、ビアを用いて、半導体材料と接触する絶縁材料を形成するための操作、特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例は、ビアを用いて、第3の層にキャビティを形成し、ビアを用いて、第3の層のキャビティ内に、第3の電極と接触する抵抗材料を形成するための操作、特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第3の電極を形成することは、ビアを用いて、スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成し、ホールに電極材料を充填するための操作、特徴、回路、手段、または命令を含んでもよい。本明細書に記載の方法1200および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第2の電極を形成することは、ビアの第2のセットと整列するチャネルを第1の層に形成することであって、ビアの第2のセットは、ビアの第1のセットによって形成されたビアの第1の行と交差するビアの第2の行を形成することと、第1の層のチャネルに電極材料を充填することと、ビアの第2のセットに対応する誘電性プラグであって、第1の層のチャネルの電極材料を通って延びる誘電性プラグのセットを形成することを行うための操作、特徴、回路、手段、または命令を含んでもよい。
いくつかの実施例では、本明細書に記載の装置は、方法1300のなどの1つまたは複数の方法を実行してもよい。装置は、第1のビア、第2のビア、および第3のビアを、第1の層および第2の層を含むスタックの最上層を介して形成し、トランジスタ用のゲート電極を、第1のビアを用いて形成し、トランジスタ用の、第1の層および第2の層を通って延びる第2の電極を、第2のビアを用いて形成し、トランジスタ用の第3の電極を、少なくとも第1のビアおよび第3のビアを用いて形成するための特徴、回路、手段、または命令(例えば、プロセッサによって実行できる命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体)を含んでもよい。
本明細書に記載の方法1300および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用のゲート電極を形成することは、第1のビアを含むビアのセットを用いて第2の層にチャネルを形成し、第2の層にチャネルと共形の絶縁材料を形成することと、チャネルに絶縁材料と接触する電極材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。場合によっては、方法1300は、第1のビアを用いて、ゲート電極の少なくとも一部を露出させるように第1の層にキャビティを形成し、キャビティを形成することに基づいて、第1のビアを用いて、ゲート電極と接触する酸化物材料を形成、第1のビアを用いて、第1の層のキャビティ内に、酸化物材料と接触する半導体材料を形成するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。
場合によっては、本明細書に記載の方法1300および装置は、少なくとも第2のビアを用いて、第3の電極および半導体材料の少なくとも一部を露出させるように第1の層に第2のキャビティを形成、第3のビアを用いて、半導体材料を露出させるように第1の層に第3のキャビティを形成、第1の層の第2のキャビティおよび第3のキャビティに抵抗材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1300および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第3の電極を形成することは、少なくとも第1のビアおよび第3のビアを用いて第1の層に第1のチャネルを形成、第1の層の第1のチャネルに電極材料を充填し、第1の層における第1のチャネル内の電極材料に、第1のチャネルよりも幅狭の第2のチャネルを形成、第2のチャネルに誘電性材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令を含んでもよい。本明細書に記載の方法1300および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第2の電極を形成することは、第2のビアを用いて、スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成、ホールに電極材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令を含んでもよい。
いくつかの実施例では、本明細書に記載の装置は、方法1400のなどの1つまたは複数の方法を実行してもよい。装置は、第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックの最上層を介して、第1の複数のビア、第2の複数のビア、および第3のビアを形成し、トランジスタ用の、第2の層にあるゲート電極を、第1の複数のビアを用いて形成し、トランジスタ用の、第1の層にある第2の電極を、第2の複数のビアを用いて形成し、トランジスタ用の、少なくとも第3の層を通って延びる第3の電極を、第3のビアを用いて形成するための特徴、回路、手段、または命令(例えば、プロセッサによって実行できる命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体)を含んでもよい。
本明細書に記載の方法1400および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用のゲート電極を形成することは、ビアの第1のセットを用いてチャネルを第2の層に形成し、第2の層にチャネルと接触する絶縁材料を形成、第2の層のチャネルに電極材料を充填、ビアの第1のセットを用いて、電極材料を通って延びるホールの対応するセットを形成するための特徴、回路、手段、または命令を含んでもよい。場合によっては、本明細書に記載の方法1400および装置は、スタックの最上層を介してビアの第3のセットを形成することと、ビアの第3のセットを用いて、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティを形成することであって、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティはゲート電極と共形の絶縁材料を露出させることを行うための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。
場合によっては、本明細書に記載の方法1400および装置は、ビアの第3のセットを用いて、ゲート電極と接触する絶縁材料の一部を除去、ビアの第3のセットを用いて、絶縁材料の一部を除去した後にゲート電極と接触する酸化物材料を形成、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティに、酸化物材料と接触する半導体材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。場合によっては、本明細書に記載の方法1400および装置は、半導体材料を通って論理回路の層に至るホールを形成し、トランジスタ用の第4の電極を形成するようにホールに電極材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。
場合によっては、本明細書に記載の方法1400および装置は、第3のビアを用いて、半導体材料および第2の電極を露出させるように第1の層にキャビティを形成、第3のビアを用いて、第1の層のキャビティに、半導体材料および第2の電極と接触している抵抗材料を充填、第3のビアを用いて、抵抗材料の一部を除去、第3のビアを用いて、抵抗材料接触する絶縁材料を形成し、第3のビアを用いて、第3の層に、半導体材料と接触する抵抗材料を形成するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。
場合によっては、本明細書に記載の方法1400および装置は、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがるキャビティに抵抗材料を充填、ビアの第3のセットのサブセットおよび第3のビアを用いて、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがる第2のキャビティを形成、第1の層、第2の層、および第3の層にまたがる第2のキャビティに半導体材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。場合によっては、本明細書に記載の方法1400および装置は、第3のビアを用いて、第1の層、第2の層、および第3の層を通るホールを形成し、第3のビアを用いて、第1の層および第2の層に半導体材料と接触する絶縁材料を形成し、第3のビアを用いて、第3の層キャビティを形成し、第3の層のキャビティに抵抗材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令をさらに含んでもよい。本明細書に記載の方法1400および装置のいくつかの実施例では、トランジスタ用の第3の電極を形成することは、第3のビアを用いて、スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成、ホールに電極材料を充填するための特徴、回路、手段、または命令を含んでもよい。

Claims (35)

  1. 第1の複数のビアおよび第2の複数のビアを、第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックの最上層を介して形成するステップと、
    トランジスタ用の、前記第2の層にあるゲート電極を、前記第1の複数のビアを用いて形成するステップと、
    前記トランジスタ用の、前記第1の層にある第2の電極を、前記第2の複数のビアを用いて形成するステップと、
    前記トランジスタ用の、少なくとも前記第3の層を通って延びる第3の電極を、前記第1の複数のビアおよび前記第2の複数のビアに共通するビアを用いて形成するステップと
    を含む、方法。
  2. 前記トランジスタ用の前記ゲート電極を形成するステップは、
    前記第1の複数のビアと整列されたチャネルを前記第2の層に形成するステップと、
    前記チャネルと同じ形を持つ絶縁材料を形成するステップと、
    前記絶縁材料を形成するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記チャネルに電極材料を充填するステップと
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ビアを用いて、前記第2の層にキャビティを形成するように前記ゲート電極の一部を除去するステップと、
    前記ビアを用いて、前記第2の層の前記キャビティに、前記ゲート電極と接触する酸化物材料を形成するステップと
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記ビアを用いて、前記第1の層にキャビティを形成するように前記第2の電極の一部を除去するステップと、
    前記ビアを用いて、前記第1の層の前記キャビティに、前記第2の電極と接触する抵抗材料を形成するステップと
    をさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記ビアを用いて、前記第1の層および前記第2の層にまたがるキャビティを形成するステップと、
    前記ビアを用いて、前記第1の層および前記第2の層にまたがる前記キャビティに、半導体材料を形成するステップと
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記ビアを用いて、前記半導体材料と接触する絶縁材料を形成するステップをさらに含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記ビアを用いて、前記第3の層にキャビティを形成するステップと、
    前記ビアを用いて、前記第3の層の前記キャビティに、前記第3の電極と接触する抵抗材料を形成するステップと
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記トランジスタ用の前記第3の電極を形成するステップは、
    前記ビアを用いて、前記スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成するステップと、
    前記ホールに電極材料を充填するステップと
    を含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記トランジスタ用の前記第2の電極を形成するステップは、
    前記第2の複数のビアと整列されたチャネルを前記第1の層に形成するステップであって、前記第2の複数のビアは、前記第1の複数のビアによって形成されるビアの第1の行に交差するビアの第2の行を形成する、形成するステップと、
    前記第1の層の前記チャネルに電極材料を充填するステップと、
    前記第2の複数のビアに対応する複数の誘電性プラグを形成するステップであって、前記誘電性プラグは、前記第1の層の前記チャネルの前記電極材料を通って延びる、形成するステップと、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  10. 第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックを通って延びる導電性プラグと、
    前記第1の層および前記第2の層にあり、前記導電性プラグを取り囲む半導体材料と、
    前記第2の層にあり、前記半導体材料と接触している酸化物材料と、
    前記第2の層にあり、前記酸化物材料と接触しているゲート電極と
    を含む、装置。
  11. 前記第3の層にあり、前記半導体材料と接触しており、前記導電性プラグを取り囲む抵抗材料をさらに含む、請求項10に記載の装置。
  12. 前記導電性プラグと前記半導体材料との間に介在する絶縁材料をさらに含む、請求項10に記載の装置。
  13. 前記第1の層にあり、前記半導体材料を取り囲んで接触している抵抗材料をさらに含む、請求項10に記載の装置。
  14. 第1の層および第2の層を含むスタックの最上層を介して、第1のビア、第2のビアおよび第3のビアを形成するステップと、
    前記第1のビアを用いて、トランジスタ用のゲート電極を形成するステップと、
    前記第2のビアを用いて、前記トランジスタ用の、前記第1の層および前記第2の層を通って延びる第2の電極を形成するステップと、
    少なくとも前記第1のビアおよび前記第3のビアを用いて、前記トランジスタ用の第3の電極を形成するステップと
    を含む、方法。
  15. 前記トランジスタ用の前記ゲート電極を形成するステップは、
    前記第1のビアを含む複数のビアを用いて、チャネルを前記第2の層に形成するステップと、
    前記第2の層の前記チャネルと共形の絶縁材料を形成するステップと、
    第1のチャネルに前記絶縁材料と接触する電極材料を充填するステップと
    を含む、請求項14に記載の方法。
  16. 前記ゲート電極の少なくとも一部を露出させるように、前記第1のビアを用いて、前記第1の層にキャビティを形成するステップと、
    前記キャビティを形成するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記第1のビアを用いて、前記ゲート電極と接触する酸化物材料を形成するステップと、
    前記第1のビアを用いて、前記第1の層の前記キャビティに、前記酸化物材料と接触する半導体材料を形成するステップと
    をさらに含む、請求項14に記載の方法。
  17. 前記第3の電極および前記半導体材料の少なくとも一部を露出させるように、少なくとも前記第2のビアを用いて、前記第1の層に第2のキャビティを形成するステップと、
    前記半導体材料を露出させるように、前記第3のビアを用いて、前記第1の層に第3のキャビティを形成するステップと、
    前記第1の層の前記第2のキャビティおよび前記第3のキャビティに抵抗材料を充填するステップと
    をさらに含む、請求項14に記載の方法。
  18. 前記トランジスタ用の前記第3の電極を形成するステップは、
    少なくとも前記第1のビアおよび前記第3のビアを用いて、前記第1の層に第1のチャネルを形成するステップと、
    前記第1の層の前記第1のチャネルに電極材料を充填するステップと、
    前記第1の層の前記第1のチャネル内の前記電極材料に、前記第1のチャネルよりも幅狭の第2のチャネルを形成するステップと、
    前記第2のチャネルに誘電性材料を充填するステップと
    を含む、請求項14に記載の方法。
  19. 前記トランジスタ用の前記第2の電極を形成するステップは、
    前記第2のビアを用いて、前記スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成するステップと、
    前記ホールに電極材料を充填するステップと
    を含む、請求項14に記載の方法。
  20. 第1の層および第2の層を含むスタックを通って延びる導電性プラグと、
    前記誘電性プラグを取り囲む、前記第1の層にある半導体材料と、
    前記誘電性プラグを取り囲む、前記第2の層にあるゲート電極と、
    前記半導体材料と前記ゲート電極との間の酸化物材料と
    を含む、装置。
  21. 前記スタックを通って延びる導電性プラグと、
    前記導電性プラグを取り囲む、前記第1の層にある抵抗材料と
    をさらに含む、請求項20に記載の装置。
  22. 前記導電性プラグを取り囲む前記抵抗材料は、前記誘電性プラグを取り囲む前記半導体材料に接触する、請求項21に記載の装置。
  23. 前記スタックを通って延びる第2の誘電性プラグをさらに含み、
    前記誘電性プラグを取り囲む前記第1の層の前記半導体材料は、前記半導体材料の第1のセグメントを含み、
    前記導電性プラグを取り囲む前記抵抗材料は、前記第2の誘電性プラグを取り囲む前記半導体材料の第2のセグメントに接触する、請求項21に記載の装置。
  24. 第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックの最上層を介して、第1の複数のビア、第2の複数のビア、および第3のビアを形成するステップと、
    トランジスタ用の、前記第2の層にあるゲート電極を、前記第1の複数のビアを用いて形成するステップと、
    前記トランジスタ用の、前記第1の層にある前記第2の電極を、前記第2の複数のビアを用いて形成するステップと、
    前記トランジスタ用の、少なくとも前記第3の層を通って延びる第3の電極を、前記第3のビアを用いて形成するステップと
    を含む、方法。
  25. 前記トランジスタ用の前記ゲート電極を形成するステップは、
    前記第1の複数のビアを用いて、チャネルを前記第2の層に形成するステップと、
    前記第2の層の前記チャネルと接触している絶縁材料を形成するステップと、
    前記第2の層の前記チャネルに電極材料を充填するステップと、
    前記第1の複数のビアを用いて、前記電極材料を通って延びる対応する複数のホールを形成するステップと
    を含む、請求項24に記載の方法。
  26. 前記スタックの前記最上層を介して第3の複数のビアを形成するステップと、
    前記第3の複数のビアを用いて、前記第1の層、前記第2の層、および前記第3の層にまたがるキャビティを形成するステップであって、前記第1の層、前記第2の層、および前記第3の層にまたがる前記キャビティは、前記ゲート電極と共形の絶縁材料を露出させる、形成するステップと
    をさらに含む、請求項24に記載の方法。
  27. 前記第3の複数のビアを用いて、前記ゲート電極と接触する絶縁材料の一部を除去するステップと、
    前記絶縁材料の前記一部を除去した後に、前記第3の複数のビアを用いて、前記ゲート電極と接触する酸化物材料を形成するステップと、
    前記第1の層、前記第2の層、および前記第3の層にまたがる前記キャビティに、前記酸化物材料と接触する半導体材料を充填するステップと
    をさらに含む、請求項26に記載の方法。
  28. 前記半導体材料を通って論理回路の層に至るホールを形成するステップと、
    前記トランジスタ用の第4の電極を形成するように前記ホールに電極材料を充填するステップと
    をさらに含む、請求項27に記載の方法。
  29. 前記半導体材料および前記第2の電極を露出させるように、前記第3のビアを用いて、前記第1の層にキャビティを形成するステップと、
    前記第3のビアを用いて、前記第1の層の前記キャビティに、前記半導体材料および前記第2の電極に接触する抵抗材料を充填するステップと、
    前記第3のビアを用いて、前記抵抗材料の一部を除去するステップと、
    前記第3のビアを用いて、前記抵抗材料と接触する絶縁材料を形成するステップと、
    前記第3のビアを用いて、前記第3の層に、前記半導体材料と接触する前記抵抗材料を形成するステップと
    をさらに含む、請求項27に記載の方法。
  30. 前記第1の層、前記第2の層、および前記第3の層にまたがる前記キャビティに、抵抗材料を充填するステップと、
    前記第3の複数のビアのサブセットおよび前記第3のビアを用いて、前記第1の層、前記第2の層、および前記第3の層にまたがる第2のキャビティを形成するステップと、
    前記第1の層、前記第2の層、および前記第3の層にまたがる前記第2のキャビティに半導体材料を充填するステップと
    をさらに含む、請求項26に記載の方法。
  31. 前記第3のビアを用いて、前記第1の層、前記第2の層、および前記第3の層を通るホールを形成するステップと、
    前記第3のビアを用いて、前記半導体材料と接触する絶縁材料を前記第1の層および前記第2の層に形成するステップと、
    前記第3のビアを用いて、キャビティを前記第3の層に形成するステップと、
    前記第3の層の前記キャビティに前記抵抗材料を充填するステップと
    をさらに含む、請求項30に記載の方法。
  32. 前記トランジスタ用の前記第3の電極を形成するステップは、
    前記第3のビアを用いて、前記スタックを通って論理回路の層に至るホールを形成するステップと、
    前記ホールに電極材料を充填するステップと
    を含む、請求項24に記載の方法。
  33. 第1の層、第2の層、および第3の層を含むスタックを通って延びる導電性プラグと、
    前記第2の層にあるゲート電極と、
    前記第1の層にある第2の電極と
    前記第1の層および前記第2の層にあり、前記第1の層において抵抗材料の第1のセグメントを介して前記第2の電極と結合し、前記第3の層において抵抗材料の第2のセグメントを介して前記導電性プラグと結合する半導体材料と
    を含む、装置。
  34. 前記第1の層および前記第2の層における前記半導体材料は、前記第3の層まで延びる、請求項33に記載の装置。
  35. 前記ゲート電極を通って延びる誘電性プラグをさらに含む、請求項33に記載の装置。
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