[發明專利]包括鐵電層的半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201810528514.2
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN109037231B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 劉香根
• 申請（專利權）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H10B51/30
• 分類號: H10B51/30;H10B51/20
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 王建國;李琳

1.一種半導體器件，包括：

疊層結構，其包括交替地層疊在襯底上的多個層間絕緣層和多個柵電極層；

鐵電絕緣層和溝道層，它們順序層疊在穿透疊層結構的溝槽的側壁上；以及

覆蓋氧化物圖案，其設置在鐵電絕緣層與多個層間絕緣層中的每個層間絕緣層之間，

其中，覆蓋氧化物圖案和鐵電絕緣層包括相同的金屬氧化物材料，

其中，所述鐵電絕緣層沿所述溝槽的側壁設置，

其中，所述覆蓋氧化物圖案不設置在鐵電絕緣層和所述多個柵電極層中的每個柵電極層之間。

2.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括分別電連接至溝道層的源極線連接圖案和位線連接圖案。

3.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括分別電連接至多個柵電極層的多個字線，

其中，根據施加到字線的電壓而獨立地確定鐵電絕緣層的與柵電極層相鄰的部分中的極化狀態。

4.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，覆蓋氧化物圖案具有與鐵電絕緣層的晶格常數不同的晶格常數。

5.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，覆蓋氧化物圖案的氧空位濃度比鐵電絕緣層的氧空位濃度高。

6.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，金屬氧化物材料包括氧化鉿材料、氧化鋯材料和鉿鋯氧化物材料中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的半導體器件，

其中，覆蓋氧化物圖案包括從由硅Si、鋁Al、釔Y、鑭La和鋯Zr組成的組中選擇的至少一種摻雜劑。

8.根據權利要求1所述的半導體器件，

其中，鐵電絕緣層包括從由碳C、硅Si、鎂Mg、鋁Al、釔Y、氮N、鍺Ge、錫Sn、鍶Sr、鉛Pb、鈣Ca、鋇Ba、鈦Ti、鋯Zr和釓Gd組成的組中選擇的至少一種摻雜劑。

9.一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：

形成包括交替地層疊在襯底上的多個層間絕緣層和多個層間犧牲層的疊層結構；

在襯底上形成穿透疊層結構的溝槽；

在溝槽的側壁上形成覆蓋氧化物層；

在覆蓋氧化物層上形成鐵電絕緣層并且在鐵電絕緣層上形成溝道層；

選擇性地去除多個層間犧牲層和部分覆蓋氧化物層，以形成暴露出鐵電絕緣層的部分的凹陷；以及

用導電層填充凹陷，以在凹陷中形成柵電極層，

其中，所述鐵電絕緣層沿所述溝槽的側壁設置，

其中，所述覆蓋氧化物層設置在鐵電絕緣層與多個層間絕緣層中的每個層間絕緣層之間，并且

其中，所述覆蓋氧化物層不設置在鐵電絕緣層和每個柵電極層之間。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，覆蓋氧化物層具有與鐵電絕緣層的晶格常數不同的晶格常數。

11.根據權利要求9所述的方法，其中，覆蓋氧化物層的氧空位濃度比鐵電絕緣層的氧空位濃度高。

12.根據權利要求9所述的方法，

其中，覆蓋氧化物層和鐵電絕緣層形成為包括相同的金屬氧化物材料；以及

其中，覆蓋氧化物層包括分布于其中的摻雜劑。

13.根據權利要求12所述方法，其中，金屬氧化物材料包括氧化鉿材料、氧化鋯材料和鉿鋯氧化物材料中的至少一種。

14.根據權利要求12所述的方法，

其中，分布在覆蓋氧化物層中的摻雜劑包括從由硅Si、鋁Al、釔Y、鑭La和鋯Zr組成的組中選擇的至少一種。