[发明专利]一种存储器件、存储器及制备存储器件的方法

说明书

一种存储器件、存储器及制备存储器件的方法，其中，存储器件包括衬底、隔离层、缓冲层、铁电层、第一浮栅金属层、电荷捕获层、隧穿层和栅金属层；衬底两边形成有隔离层，用于隔离相邻的存储器件；两边的隔离层之间的衬底上设置有有源区；有源区一边形成源区，另一边形成漏区；源区和漏区通过金属连线与上层金属连线连接，经过多层金属互联形成器件的外围电路控制；缓冲层覆盖隔离层和有源区上不与金属连线连接的部分；铁电层、电荷捕获层、第一浮栅金属层、隧穿层和栅金属层依次设置在源区和漏区之间的缓冲层上。由铁电层和电荷捕获层共同实现存储功能，铁电层极化时产生的电场作用于电荷捕获层存储信息，增加器件的抗疲劳性能，提高存储密度。

技术领域

本发明涉及器件制备和设计领域，特别是涉及一种存储器件、存储器及制备存储器件的方法。

背景技术

铁电栅场效应晶体管，尤其是HfO2基铁电存储器存在的主要问题是疲劳性能较差，表现为经过104次擦写后，擦除和写入两个状态下晶体管的阈值电压均出现漂移，且两个阈值电压的差值，即存储窗口逐渐减小的过程。铁电存储器的基本结构是将金属-铁电层-绝缘层insulator-半导体(以下简称为MFIS)结构取代传统金属-氧化物-半导体场效应晶体管(以下简称MOSFET)的栅结构。存储窗口衰退主要是由于擦写过程中MFIS栅结构中的电荷捕获以及新缺陷产生导致。擦写过程中铁电层中的极化会使得隧穿层的能带发生剧烈弯曲，沟道中的电子通过隧穿经过隧穿层、被HfO2基铁电层中的缺陷捕获并且在界面处产生新的缺陷，使存储窗口逐渐失效。写入时的疲劳机理与之原理基本相同。此外，隧穿层为了满足电位移连续方程，在铁电极化存在的情况下，隧穿层将承担巨大的电场，当饱和极化大于10uC/cm2时，氧化硅I承担的电场将大于10MV/cm(10MV/cm是SiO2的击穿电场)。综上所述，在MFIS结构中，隧穿层受强极化电场的作用导致的破坏和界面层的性能衰退是导致电荷捕获和新缺陷产生的重要原因，也是进一步导致铁电存储器疲劳失效的主要原因。故如何提高铁电存储器抗疲劳性能，是本领域有待研究的技术方向。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种能有效抗疲劳的一种存储器件、存储器及制备存储器件的方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种存储器件，包括衬底、隔离层、缓冲层、铁电层、第一浮栅金属层、电荷捕获层、隧穿层和栅金属层；所述衬底两边形成有所述隔离层，用于隔离相邻的所述存储器件；两边的所述隔离层之间的所述衬底上设置有有源区；所述有源区一边形成源区，另一边形成漏区；所述源区和所述漏区通过金属连线与上层金属连线连接，经过多层金属互联形成器件的外围电路控制；所述缓冲层覆盖所述隔离层和所述有源区上不与所述金属连线连接的部分；所述铁电层、所述电荷捕获层、所述第一浮栅金属层、所述隧穿层和所述栅金属层依次设置在所述源区和所述漏区之间的所述缓冲层上。

进一步地，所述铁电层和所述缓冲层之间设置有第二浮栅金属层。

进一步地，所述第一浮栅金属层和第二浮栅金属层为氮化钛、氮化钽、氮化铪、钌、铱、氧化铱、钨和镍中的一种或多种组成的单层或者多层结构。

进一步地，所述衬底包括硅基板、锗基板、砷化镓基板、氧化镓或SOI基板。

进一步地，所述缓冲层包括氧化硅、氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化钇、氮化硅或氮化铪。

进一步地，所述铁电层包括氧化铪、氧化锆或掺杂系列氧化铪以及掺杂系列氧化锆。

进一步地，所述电荷捕获层包括氧化铪、氮化硅、氧化钽、氮化铪或掺杂的氧化硅，以及掺杂系列的氧化铪。

进一步地，所述隧穿层包括氧化铪、氮化硅或氧化硅。

本发明的另一方面还提供了一种存储器，包括多个上述存储器件；所述多个存储器件通过隔离层隔离开。