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专利号: 2020106224124
申请人: 湘潭大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三维NAND型铁电场效应晶体管存储器,其特征在于,包括:

依次层叠设置的基底层(1)、公共源极层(2)、多个选择晶体管(6)、叠构层,及垂直贯穿所述叠构层的多个通道;

所述多个选择晶体管(6)中的每一个选择晶体管由选择栅电极层(4a)的一部分以及栅介质层(7)和第一沟道层(8)组成;

所述叠构层包括多层相互交叠排布的隔离层和栅电极层;

所述多个通道设置在所述多个选择晶体管(6)的正上方,所述通道的内壁上依次设置有缓冲层(9)、铁电薄膜层(10)、第二沟道层(11)和填充层(12),所述第二沟道层(11)的底部与所述第一沟道层(8)的顶端紧密相连,所述栅电极层与所述缓冲层(9)、所述铁电薄膜层(10)和所述第二沟道层(11)形成多个铁电场效应晶体管串联的存储单元串(5)。

2.根据权利要求1所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器,其特征在于,所述基底层(1)的材料为硅、锗、硅锗或砷化镓。

3.根据权利要求1所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器,其特征在于,所述隔离层为二氧化硅或介电常数比二氧化硅更小的绝缘材料,所述栅电极层;为重掺杂的多晶硅,氮化物金属电极和钨中的任一种。

4.根据权利要求1所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器,其特征在于,所述缓冲层(9)的材料为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、二氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化镧(La2O3)、氮氧硅铪(HfSiON)及二氧化锗(GeO2)中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器,其特征在于,所述铁电薄膜层(10)为二氧化铪(HfO2)、掺杂的二氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)或掺杂的二氧化锆(ZrO2),其中,掺杂的二氧化铪(HfO2)中掺杂元素包括硅、铝、锆、镧、铈、锶、镥、钆、钪、钕、锗和氮中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器,其特征在于,所述第一沟道层(8)和所述第二沟道层(11)的材料为多晶硅、多晶锗、多晶硅锗、掺杂的多晶硅、掺杂的多晶锗和掺杂的多晶硅锗中的任一种,掺杂元素为硼、磷和砷中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器,其特征在于,所述填充层(12)的材料为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)和氮氧化硅(SiON)中的任一种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器的制备方法,其特征在于,包括:S1,提供具有多个选择晶体管(6)的基底(1);

S2,在所述多个选择晶体管(6)的上面形成由多层相互交叠排布的隔离层和栅电极层组成的叠构层;

S3,在所述多个选择晶体管(6)的正上方刻蚀出多个通孔,所述多个通孔中的每个通孔均垂直贯穿所述叠构层;

S4,在所述通孔的内壁依次沉积缓冲层(9)、铁电薄膜层(10)和牺牲层(14);

S5,进行热处理,然后采用湿法刻蚀去除所述牺牲层(14);

S6,采用刻蚀的方法去除沉积在所述通孔底部的所述铁电薄膜层(10)和所述缓冲层(9),然后在所述通孔中所述铁电薄膜层(10)的内壁上依次沉积第二沟道层(11)和填充层(12)以充满所述通孔,得到三维NAND型铁电场效应晶体管存储器。

9.根据权利要求8所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器的制备方法,其特征在于,所述牺牲层(14)为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、二氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化镧(La2O3)、氮氧硅铪(HfSiON)、氧化锗(GeO2)、非晶硅、多晶硅、氮化铪(HfN)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化锆(ZrN)中的一种或多种,牺牲层(14)的沉积工艺为化学气相沉积法(CVD)或原子层沉积法(ALD)。

10.根据权利要求8所述的三维NAND型铁电场效应晶体管存储器的制备方法,其特征在于,热处理方式为快速热退火(RTA),退火温度为400℃~1000℃。