[发明专利]包括集成栅极选择器的三维铁电存储器阵列及其形成方法

权利要求书

1.一种铁电场效应晶体管(FeFET)，所述FeFET包括：

半导体沟道；

源极区，所述源极区接触所述半导体沟道的一个端部；

漏极区，所述漏极区接触所述半导体沟道的第二端部；

栅极电极；

铁电栅极介电层，所述铁电栅极介电层位于所述半导体沟道和所述栅极电极之间；和

双向选择器材料层，所述双向选择器材料层位于所述栅极电极和所述铁电栅极介电层之间。

2.根据权利要求1所述的FeFET，所述FeFET还包括衬底，所述衬底具有水平表面，其中：

所述半导体沟道、所述铁电栅极介电层、所述双向选择器材料层和所述栅极电极沿着垂直于所述水平表面的竖直方向延伸；并且

所述栅极电极包括垂直于所述水平表面延伸的竖直字线的一部分。

3.根据权利要求2所述的FeFET，其中：

所述源极区包括源极层的一部分；

所述漏极区包括漏极层的一部分；

所述源极层包括源极线的至少一部分；并且

所述漏极层包括位线的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的FeFET，所述FeFET还包括沟道层级绝缘层，所述沟道层级绝缘层位于所述源极区和所述漏极区之间。

5.一种三维FeFET阵列，所述三维FeFET阵列包括：

根据权利要求4所述的FeFET；

附加FeFET，所述附加FeFET位于所述FeFET下方；和

晶体管间层级绝缘层，所述晶体管间层级绝缘层位于所述FeFET的所述源极线和所述附加FeFET的位线之间。

6.根据权利要求5所述的三维FeFET阵列，其中：

所述阵列包括沿着所述竖直方向交替的绝缘层和导电层的交替堆叠；

所述交替堆叠内的一组所有绝缘层包括所述沟道层级绝缘层和晶体管间层级绝缘层的竖直交替序列；并且

所述交替堆叠内的一组所有导电层包括所述源极层和所述漏极层的竖直交替序列。

7.根据权利要求6所述的三维FeFET阵列，所述三维FeFET阵列还包括金属材料层，所述金属材料层接触所述源极层和所述漏极层中的相应一者并且位于所述绝缘层的竖直相邻对之间。

8.根据权利要求7所述的三维FeFET阵列，其中所述金属材料层中的每个金属材料层接触所述源极层和所述漏极层中的相应一者的侧壁，并且不接触所述铁电栅极介电层。

9.根据权利要求7所述的三维FeFET阵列，其中所述金属材料层中的每个金属材料层接触所述源极层和所述漏极层中的相应一者的水平表面，并且接触所述铁电栅极介电层。

10.根据权利要求6所述的三维FeFET阵列，所述三维FeFET阵列还包括多个存储器开口，所述多个存储器开口竖直延伸穿过所述绝缘层和所述导电层的所述交替堆叠，其中所述铁电栅极介电层、所述双向选择器材料层和所述竖直字线位于所述多个存储器开口中的存储器开口内。

11.根据权利要求10所述的三维FeFET阵列，其中：

所述铁电栅极介电层包括延伸穿过所述导电层中的每个导电层的管状栅极介电部分和邻接到所述管状栅极介电部分的底部周边的底部栅极介电基部部分；

所述双向选择器材料层由所述管状栅极介电部分横向包围，并且包括延伸穿过所述导电层中的每个导电层的管状选择器材料部分和邻接到所述管状选择器材料部分的底部周边的底部选择器材料基部部分；并且

所述竖直字线由管状选择器材料部分横向围绕并且延伸穿过所述导电层中的每个导电层。

12.根据权利要求1所述的FeFET，其中所述双向选择器材料层包括双向阈值开关材料。