[發明專利]一種鐵電存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 202111121653.1
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN114050162A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 廖敏;劉晨;陳新;曾斌建;彭強祥;周益春
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L27/1159
• 分類號: H01L27/1159;H01L29/51;H01L21/28
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程華

1.一種鐵電存儲器的制備方法，其特征在于，包括：

在水平襯底層上通過刻蝕和離子注入形成公共源極；所述公共源極位于所述水平襯底內，且所述第一通孔的兩側壁分別與所述公共源極的上表面不接觸；

在水平襯底的上表面形成溝槽，在溝槽內形成多晶硅；

采用離子注入法對多晶硅進行N⁺摻雜，形成pn結；

采用快速熱退火法對摻雜的多晶硅進行外延結晶處理；

通過化學氣相沉淀方法在所述水平襯底層上依此堆疊第二介質層和犧牲層，形成原始陣列串；

通過刻蝕工藝，在所述原始陣列串形成至少兩個第一通孔，且兩個所述第一通孔的下表面與所述水平襯底層相接觸；

采用原子層沉積工藝，在兩個所述第一通孔內依次沉積鐵電薄膜層和高介電常數緩沖層，刻蝕兩個所述第一通孔底面上的所述鐵電薄膜層和所述緩沖層；

利用化學氣相沉積工藝，在兩個所述第一通孔內和所述原始陣列串表面沉積多晶硅，刻蝕所述原始陣列串表面沉積的多晶硅，所述第一通孔內和所述第一通孔表面沉積的多晶硅形成兩個柱型半導體區域；

利用化學氣相沉積工藝，在兩個柱型半導體區域相鄰的表面沉積氧保護層；

刻蝕與兩個所述柱型半導體區域相鄰的區域形成第二通孔，且所述第二通孔的下表面與所述公共源極相接觸；

刻蝕所述犧牲層，并在所述犧牲層的位置沉積控制柵極，刻蝕位于所述第二通孔側壁上的所述控制柵極，在所述第二通孔內沉積第一介質層；

利用光刻在所述第一介質層上刻蝕出兩個引線通孔，且兩個引線通孔的底部與所述柱型半導體區域的上表面接觸；

在兩個引線通孔以及與兩個引線通孔相鄰的第一介質層上形成引線層；

利用光刻工藝，將第一介質上表面的部分引線層刻蝕掉，保留同時位于兩個引線通孔和第一介質上的引線層，通過刻蝕形成引線塊。

2.根據權利要求1所述的鐵電存儲器的制備方法，其特征在于，所述柱型半導體區域的材料為多晶硅，所述柱型半導體區域的圓柱直徑為60nm～200nm。

3.根據權利要求1所述的鐵電存儲器的制備方法，其特征在于，所述鐵電薄膜的材料為Zr摻雜HfO₂，Si摻雜HfO₂，Al摻雜HfO₂，Y摻雜HfO₂以及氧化鉿基鐵電材料中的至少一種或SrBi₂Ta₂O₉，PbTiO₃，BaTiO₃，Pb(Zr，Ti)O₃，(Bi，Nd)₄Ti₃O₁₂，BiFeO₃，YMnO₃中的至少一種；

所述鐵電薄膜的厚度介于2nm～100nm之間；

所述緩沖層的材料為Y₂O₃，CeO₂，Al₂O₃，HfO₂，SrTiO₃，(HfO₂)_0.75(Al₂O₃)_0.25中的一種或組合；所述緩沖層的厚度介于3～25nm之間。

4.根據權利要求1所述的鐵電存儲器的制備方法，其特征在于，所述鐵電薄膜的材料為鉿鋯氧HZO。

5.根據權利要求1所述的鐵電存儲器的制備方法，其特征在于，所述第一介質層和所述第二介質層的材料均為氧化硅，所述犧牲介質層的材料為氮化硅；

所述第一介質層的厚度介于50～200nm之間，所述第二介質層的厚度介于為50～150nm之間。

6.根據權利要求1所述的鐵電存儲器的制備方法，其特征在于，所述控制柵電極的材料為氮化鈦、鎢、鋁、多晶硅中的一種或者多種組合；所述控制柵極的厚度介于30～100nm之間。