[发明专利]三维铁电存储器及其制造方法

权利要求书

1.一种三维铁电存储器，其包括：若干存储单元阵列，每个存储单元包括晶体管和与晶体管连接的三维铁电电容，所述三维铁电电容截面为U型，其包括第一电极、第二电极和位于第一电极和第二电极之间的铁电材料层，其中在铁电电容上方形成有一层绝缘保护层。

2.如权利要求1所述的三维铁电存储器，其中所述三维铁电电容的第一电极和第二电极的上表面平齐，所述绝缘保护层覆盖三维铁电的第一电极和第二电极的上表面。

3.如权利要求1所述的三维铁电存储器，其中所述绝缘保护层的材料为氮化硅(SiN)或者氧化铝(AL₂O₃)。

4.如权利要求1所述的三维铁电存储器，其中所述第一电极和第二电极的材料可以是以下材料中的一种或多种：钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钛硅(TiSiNx)、氮化钛铝(TiAlNx)、碳氮化钛(TiCNx)、氮化钽(TaNx)、氮化钽硅(TaSiNx)、氮化钽铝(TaAlNx)、氮化钨(WNx)、硅化钨(WSix)、碳氮化钨(WCNx)、钌(Ru)、氧化钌(RuOx)、铱(Ir)、掺杂多晶硅、透明导电氧化物(TCO)或氧化铱(IrOx)或这些材料的复合。

5.如权利要求1所述的三维铁电存储器，其中所述铁电材料包括氧和一种或多种铁电金属组成的具有铁电性的材料，所述铁电金属包括锆(Zr)、铪(Hf)、钛(Ti)、铝(Al)、镍(Ni)和/或铁(Fe)，并且所述铁电材料可以掺杂第II族元素钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)；或者掺杂第III族元素钪(Sc)、钇(Y)、铝(Al)、镓(Ga)以及铟(In))；或者掺杂镧系元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。

6.一种三维铁电存储器的制造方法，其包括：

在半导体基底上形成晶体管，其包括栅极、源极和漏极；

在晶体管上方形成与晶体管连接的三维铁电电容，所述铁电电容包括第一电极、第二电极和位于第一电极和第二电极之间的铁电材料层；

其中在形成三维铁电电容后在三维铁电电容器的第一电极和第二电极上表面上形成一层绝缘保护层。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述铁电电容的截面为U型。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述第一电极和第二电极的材料可以是以下材料中的一种或多种：钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钛硅(TiSiNx)、氮化钛铝(TiAlNx)、碳氮化钛(TiCNx)、氮化钽(TaNx)、氮化钽硅(TaSiNx)、氮化钽铝(TaAlNx)、氮化钨(WNx)、硅化钨(WSix)、碳氮化钨(WCNx)、钌(Ru)、氧化钌(RuOx)、铱(Ir)、掺杂多晶硅、透明导电氧化物(TCO)或氧化铱(IrOx)或这些材料的复合。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述铁电材料包括氧和一种或多种铁电金属组成的具有铁电性的材料，所述铁电金属包括锆(Zr)、铪(Hf)、钛(Ti)、铝(Al)、镍(Ni)和/或铁(Fe)，并且所述铁电材料可以掺杂第II族元素钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)；或者掺杂第III族元素钪(Sc)、钇(Y)、铝(Al)、镓(Ga)以及铟(In))；或者掺杂镧系元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。