[發明專利]一種三維結構的NAND鐵電存儲單元及其制備方法

有效

• 申請號: 202011027562.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112164699B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 廖敏;戴思維;郇延偉;楊棋鈞;劉兆通;周益春
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L27/1159
• 分類號: H01L27/1159;H01L27/11597
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 鄭久興

1.一種三維結構的NAND鐵電存儲單元，其特征在于，包括：由內至外依次設置的氧化物絕緣層(11)、溝道層(10)、鐵電層(8)和柵極(3)，所述溝道層(10)為多晶硅溝道，所述柵極(3)為多晶硅柵極；

所述溝道層(10)和所述鐵電層(8)之間設置有溝道緩沖層(9)；所述鐵電層(8)和所述柵極(3)之間設置有柵極緩沖層(6)；

所述溝道緩沖層(9)和所述柵極緩沖層(6)由絕緣氧化物材料制成；

所述絕緣氧化物材料為high-K材料。

2.根據權利要求1所述的NAND鐵電存儲單元，其特征在于，

所述柵極(3)沿所述柵極緩沖層(6)或所述鐵電層(8)的長度方向設置有多個；

相鄰所述柵極(3)之間設置有絕緣層(2)。

3.根據權利要求2所述的NAND鐵電存儲單元，其特征在于，所述柵極緩沖層(6)的長度方向上一端的所述柵極(3)的遠離所述絕緣層(2)的一側設置有保護層。

4.根據權利要求3所述的NAND鐵電存儲單元，其特征在于，所述保護層設置有一層或多層。

5.根據權利要求1所述的NAND鐵電存儲單元，其特征在于，

所述溝道緩沖層(9)和所述柵極緩沖層(6)為單層結構或者雙層結構；

所述單層結構為非晶或多晶制成；

所述雙層結構的為一層非晶，一層多晶，或兩層不同材料的多晶層。

6.根據權利要求1所述的NAND鐵電存儲單元，其特征在于，

所述鐵電層由鐵電材料制成；

所述鐵電材料包括Hf_0.5Zr_0.5O₂材料或摻雜氧化鉿材料；

所述摻雜元素包括Zr、Y、Al、Gd和Si。

7.一種三維結構的NAND鐵電存儲單元的制備方法，其特征在于，包括：

基底(1)上依次交替沉積多層絕緣層(2)和柵極(3)；

在所述交替沉積多層絕緣層(2)和柵極(3)上沉積保護層，完成堆疊柵；

在所述堆疊柵上刻蝕預設尺寸的通孔直達所述基底(1)；

在所述通孔的內壁上依次沉積柵極緩沖層(6)、鐵電層(8)、溝道緩沖層(9)、溝道層(10)和氧化物絕緣層(11)，所述溝道層(10)為多晶硅溝道，所述柵極(3)為多晶硅柵極；

所述溝道緩沖層(9)和所述柵極緩沖層(6)由絕緣氧化物材料制成；

所述絕緣氧化物材料為high-K材料。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，在氧化物絕緣層(11)沉積完成后，還包括：

退火結晶，所述退火結晶的退火工藝為：在氮氣和氧氣的混合氣氛下進行統一結晶退火，退火溫度為850℃，退火時間為30min。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，還包括：在所述通孔遠離所述基底(1)的一端上沉積源極。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，在沉積柵極緩沖層(6)、鐵電層(8)和溝道緩沖層(9)后，沉積刻蝕保護層(7)。