[发明专利]一种铁电存储器的单元结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铁电存储器的单元结构及其制备方法，所述铁电存储器的单元结构包括衬底、两个n+区、源极、漏极、第一氧化层、第二氧化层、第三氧化层、铁电薄膜和栅极；衬底之上沉积有第一氧化层，在第一氧化层上刻蚀有第一矩形窗口以及第二矩形窗口，在第一矩形窗口以及第二矩形窗口处形成有两个n+区、源极和漏极，在第一氧化层、源极和漏极之上沉积有第二氧化层，在第二氧化层中设置有第三矩形窗口，铁电薄膜沉积在第三矩形窗口内，在第二氧化层以及铁电薄膜之上沉积有第三氧化层，在第三氧化层之上沉积有栅极。本发明的铁电存储器的单元结构有助于提高铁电场效应晶体管存储器的保持性能，以期实现铁电场效应晶体管存储器的实用化。

技术领域

本发明涉及微电子器件设计与制备领域，尤其涉及一种铁电存储器的单元结构及其制备方法。

背景技术

铁电存储器作为一种新型非易失存储器，具有低功耗、高密度、高速度、抗辐射和非挥发性等优点，尤其符合航天领域对电子设备抗辐射、小型化、低功耗、长寿命等要求，因此被认为具有很大的空间应用潜力。

铁电存储器的两种主要类型为铁电电容型存储器和铁电场效应晶体管型存储器，目前商用的铁电存储器为铁电电容型存储器，但其存在破坏性读取、单元结构复杂等不足。相对铁电电容型存储器而言，铁电场效应晶体管型存储器还具有单元结构简单、存储密度更高和符合超大规模集成电路的按比例缩小定律等更多优点，成为了铁电研究者们关注的焦点。但是，铁电场效应晶体管由于保持性能较差，仍没有得到实用化。理论研究表明，在合适的条件下，铁电场效应晶体管的保持性能达到商用的十年是没有任何问题的。铁电场效应晶体管的保持性能达不到商用要求的原因可能有单元结构的设计不合理、单元结构中各部分所用材料不合适、制备工艺不完善等。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种铁电存储器的单元结构及其制备方法，旨在解决铁电场效应晶体管存储器保持性能差的问题，即通过合理的单元结构设计和合适的制备方法解决铁电场效应晶体管存储器保持性能难以达到商用目标的问题，以期实现铁电场效应晶体管存储器的实用化。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种铁电存储器的单元结构的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上表面均匀沉积第一氧化层；

在所述第一氧化层上距离其宽边D1处对称地刻蚀宽度为D2、在所述第一氧化层的宽度方向上贯通的第一矩形窗口以及第二矩形窗口，使所述衬底的上表面在所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口处外露，所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口的邻边距离为D3；

在所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口处通过离子注入n型杂质，通过高温扩散形成两个n+区以组成两个重掺杂n型区；

去除所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口未扩散进入所述衬底内的n型杂质，在所述第一矩形窗口以及第二矩形窗口处沉积与所述第一氧化层齐平的导电层，构成源极和漏极；

在所述第一氧化层和所述源极和所述漏极之上均匀沉积第二氧化层；

在所述第二氧化层的中心区域刻蚀宽度为S1、长度为L1的第三矩形窗口；

在所述第三矩形窗口处沉积与所述第二氧化层齐平的铁电薄膜，并对所述铁电薄膜进行退火处理和极化处理；

在所述第二氧化层和所述铁电薄膜之上均匀沉积第三氧化层；

在所述第三氧化层上设置的宽度为S2、长度为L2的矩形区域沉积导电材料形成栅极。

优选地，上述衬底的类型为p型Si衬底。

优选地，所述第三矩形窗口与所述第二氧化层的中心重合，所述第三矩形窗口的宽度方向与所述第二氧化层的长度方向一致，且所述第三矩形窗口的宽度S1小于所述邻边距离D3，所述第三矩形窗口的长度L1小于所述第二氧化层的宽度。