[发明专利]一种三维铁电存储器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种三维铁电存储器件的制造方法，包括：提供衬底；对所述衬底进行掺杂，以形成源极；在所述衬底上形成数条纳米线，所述纳米线的延伸方向垂直于所述衬底；在所述衬底上形成栅极材料层；图案化所述栅极材料层以形成环绕所述纳米线的栅极；在所述纳米线上形成漏极；形成铁电电容器，所述铁电电容器与所述漏极电连接。根据本发明提供的三维铁电存储器件的制造方法，通过垂直纳米线环绕栅极(GAA)构建三维铁电存储器件，减小了三维铁电存储器件的管芯尺寸，降低了功耗，避免了信号传播延迟等问题。

技术领域

本发明涉及电子存储领域，具体而言涉及一种三维铁电存储器件的制造方法。

背景技术

铁电存储器(FeRAM)是利用铁电材料在外电场作用下的铁电效应来进行信息存储的。由于铁电存储器有近乎无限次的写入寿命，且能够在非常低的电能需求下快速地存储，因此，在消费领域的小型设备中得到广泛地应用。

图1示出了示例性铁电存储单元100的电路示意图。铁电存储单元100 是铁电存储器件的存储元件，并且可以包括各种设计和配置。如图1所示，铁电存储单元100是“1T-1C”单元，其包括电容器102和晶体管104。晶体管 104为NMOS晶体管。晶体管104的源极S电连接到位线BL。晶体管104 的栅极电连接到字线WL。晶体管104的漏极D电连接到电容器102的下电极112。电容器102的上电极110连接到板线PL。

近年来，为了满足大量数据存储的发展需求，存储器件的制造技术已从平面二维集成转为三维集成。因此，有必要提出一种新的三维铁电存储器件的制造方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种三维铁电存储器件的制造方法，包括：

提供衬底；

对所述衬底进行掺杂，以形成源极；

在所述衬底上形成栅极；

形成覆盖所述衬底的层间介电层；

图案化所述层间介电层和所述栅极，以形成露出所述源极的孔洞；

在所述孔洞中沉积沟道材料层，以形成所述栅极环绕的数条纳米线；

对所述沟道材料层进行掺杂，以形成漏极；

在所述漏极上形成铁电电容器。

进一步，所述铁电电容器由下至上依次包括第一电极层，铁电材料层和第二电极层。

进一步，所述铁电材料层包括HfO₂或CuInP₂S₆。

进一步，在所述孔洞中沉积所述沟道材料层之前还包括：在所述孔洞的侧壁上形成栅极介电层。

进一步，所述纳米线包括多晶硅。

进一步，在所述衬底上形成栅极之前还包括：在所述衬底上形成隔离层。

进一步，在所述衬底上形成栅极包括：

在所述隔离层上形成栅极材料层；

图案化所述栅极材料层，以形成栅极。

进一步，在形成所述铁电电容器之后还包括：

图案化所述层间介电层，以分别形成露出所述源极和所述栅极的开口；

在所述开口中填充导电材料，以分别形成与所述源极和所述栅极相接的互连结构。