[發(fā)明專利]包括鐵電層的半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810528514.2
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN109037231B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉香根
• 申請（專利權(quán)）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(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 王建國;李琳

半導(dǎo)體器件包括：疊層結(jié)構(gòu)，其具有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?qū)盈B在穿透疊層結(jié)構(gòu)的溝槽的側(cè)壁上；以及覆蓋氧化物圖案，其設(shè)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。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。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2017年6月8日提交的申請?zhí)枮?0-2017-0071603的韓國申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

總體而言，本公開涉及半導(dǎo)體器件，并且更具體地涉及包括鐵電層的半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

近來，已經(jīng)開發(fā)出了通過改變薄材料層的電阻值來儲存信息(諸如數(shù)據(jù))的半導(dǎo)體器件。這些半導(dǎo)體器件可以利用下述特性來產(chǎn)生和儲存信息：半導(dǎo)體器件中的內(nèi)部存儲元件的電阻值根據(jù)施加到該內(nèi)部存儲元件的電流或電壓而變化。與內(nèi)部存儲元件的電阻值相對應(yīng)的信息可以作為非易失性的數(shù)據(jù)儲存入半導(dǎo)體器件中。即，包括具有可變電阻特性的薄材料層的半導(dǎo)體器件可以用作非易失性存儲器件。例如，這些非易失性存儲器件可以包括磁性隨機存取存儲(MRAM)器件、相變RAM(PCRAM)器件、電阻式RAM(ReRAM)器件以及鐵電RAM(FRAM)器件。

因為半導(dǎo)體器件由于縮減的設(shè)計規(guī)則而變得更高度集成，所以半導(dǎo)體器件已經(jīng)被持續(xù)開發(fā)以既確保其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性又確保其操作可靠性。為了實現(xiàn)穩(wěn)定且可靠的半導(dǎo)體器件，已經(jīng)提出了各種三維存儲單元結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個實施例，提供了一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括：疊層結(jié)構(gòu)，其具有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?qū)盈B在穿透疊層結(jié)構(gòu)的溝槽的側(cè)壁上；以及覆蓋氧化物圖案，其設(shè)置在鐵電絕緣層與所述多個層間絕緣層中的每個層間絕緣層之間。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。

根據(jù)一個實施例，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括：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(jié)構(gòu)；在襯底上形成穿透疊層結(jié)構(gòu)的溝槽；在溝槽的側(cè)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(dǎo)電層填充凹陷，以在凹陷中形成柵電極層。

根據(jù)又一個實施例，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括：在襯底上形成覆蓋氧化物層；在覆蓋氧化物層上順序形成具有非晶相的鐵電材料以及溝道層；使鐵電材料退火以形成具有晶體結(jié)構(gòu)的鐵電絕緣層；以及形成與鐵電絕緣層的至少一部分接觸的柵電極層。覆蓋氧化物層具有與鐵電絕緣層的晶格常數(shù)不同的晶格常數(shù)，并且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。

附圖說明

圖1是示出了根據(jù)本公開的一個實施例的半導(dǎo)體器件的部分的等效電路圖；

圖2A是示出了根據(jù)本公開的一個實施例的半導(dǎo)體器件的部分的截面圖；

圖2B是示出了圖2A的部分“M”的局部放大圖；

圖3是示出了根據(jù)本公開的一個實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；以及

圖4至圖15是示出了根據(jù)本公開的一個實施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖在下文中更充分地描述本公開的各種實施例。在附圖中，為了清楚地說明，組件(例如，層或區(qū)域)的尺寸(例如，寬度或厚度)可能被夸大。將理解的是，當稱一個元件在另一個元件“上”時，該元件可以直接位于另一個元件“上”，或者還可以存在中間元件。在附圖中，相同的附圖標記始終表示相同的元件。