[發明專利]一種鐵電存儲器的單元結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202110264833.9
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112864010A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 黃帥;李勇;佘彥超;王強;田昌海;陳琳
• 申請（專利權）人: 銅仁學院
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/67;H01L27/1159
• 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: 覃毅

本發明提供了一種鐵電存儲器的單元結構及其制備方法，所述鐵電存儲器的單元結構包括襯底、兩個n+區、源極、漏極、第一氧化層、第二氧化層、第三氧化層、鐵電薄膜和柵極；襯底之上沉積有第一氧化層，在第一氧化層上刻蝕有第一矩形窗口以及第二矩形窗口，在第一矩形窗口以及第二矩形窗口處形成有兩個n+區、源極和漏極，在第一氧化層、源極和漏極之上沉積有第二氧化層，在第二氧化層中設置有第三矩形窗口，鐵電薄膜沉積在第三矩形窗口內，在第二氧化層以及鐵電薄膜之上沉積有第三氧化層，在第三氧化層之上沉積有柵極。本發明的鐵電存儲器的單元結構有助于提高鐵電場效應晶體管存儲器的保持性能，以期實現鐵電場效應晶體管存儲器的實用化。

技術領域

本發明涉及微電子器件設計與制備領域，尤其涉及一種鐵電存儲器的單元結構及其制備方法。

背景技術

鐵電存儲器作為一種新型非易失存儲器，具有低功耗、高密度、高速度、抗輻射和非揮發性等優點，尤其符合航天領域對電子設備抗輻射、小型化、低功耗、長壽命等要求，因此被認為具有很大的空間應用潛力。

鐵電存儲器的兩種主要類型為鐵電電容型存儲器和鐵電場效應晶體管型存儲器，目前商用的鐵電存儲器為鐵電電容型存儲器，但其存在破壞性讀取、單元結構復雜等不足。相對鐵電電容型存儲器而言，鐵電場效應晶體管型存儲器還具有單元結構簡單、存儲密度更高和符合超大規模集成電路的按比例縮小定律等更多優點，成為了鐵電研究者們關注的焦點。但是，鐵電場效應晶體管由于保持性能較差，仍沒有得到實用化。理論研究表明，在合適的條件下，鐵電場效應晶體管的保持性能達到商用的十年是沒有任何問題的。鐵電場效應晶體管的保持性能達不到商用要求的原因可能有單元結構的設計不合理、單元結構中各部分所用材料不合適、制備工藝不完善等。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種鐵電存儲器的單元結構及其制備方法，旨在解決鐵電場效應晶體管存儲器保持性能差的問題，即通過合理的單元結構設計和合適的制備方法解決鐵電場效應晶體管存儲器保持性能難以達到商用目標的問題，以期實現鐵電場效應晶體管存儲器的實用化。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

本發明提供了一種鐵電存儲器的單元結構的制備方法，包括如下步驟：

在襯底上表面均勻沉積第一氧化層；

在所述第一氧化層上距離其寬邊D1處對稱地刻蝕寬度為D2、在所述第一氧化層的寬度方向上貫通的第一矩形窗口以及第二矩形窗口，使所述襯底的上表面在所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口處外露，所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口的鄰邊距離為D3；

在所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口處通過離子注入n型雜質，通過高溫擴散形成兩個n+區以組成兩個重摻雜n型區；

去除所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口未擴散進入所述襯底內的n型雜質，在所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口處沉積與所述第一氧化層齊平的導電層，構成源極和漏極；

在所述第一氧化層和所述源極和所述漏極之上均勻沉積第二氧化層；

在所述第二氧化層的中心區域刻蝕寬度為S1、長度為L1的第三矩形窗口；

在所述第三矩形窗口處沉積與所述第二氧化層齊平的鐵電薄膜，并對所述鐵電薄膜進行退火處理和極化處理；

在所述第二氧化層和所述鐵電薄膜之上均勻沉積第三氧化層；

在所述第三氧化層上設置的寬度為S2、長度為L2的矩形區域沉積導電材料形成柵極。

優選地，上述襯底的類型為p型Si襯底。

優選地，所述第三矩形窗口與所述第二氧化層的中心重合，所述第三矩形窗口的寬度方向與所述第二氧化層的長度方向一致，且所述第三矩形窗口的寬度S1小于所述鄰邊距離D3，所述第三矩形窗口的長度L1小于所述第二氧化層的寬度。