[发明专利]三维铁电随机存取存储器（FERAM）

权利要求书

1.一种存储器串，形成在衬底的平坦表面上方，包括：

栅电极，沿相对于所述平坦表面的垂直方向纵向延伸，

铁电层，沿水平方向提供在所述栅电极的至少部分之上并沿所述垂直方向纵向延伸；

栅极氧化物层，沿所述水平方向提供在所述铁电层的至少部分之上并沿所述垂直方向纵向延伸；

多个半导体结构，沿所述垂直方向与所述栅极氧化物层相邻提供，每个半导体结构包括：(i)第一导电类型的第一半导体材料；以及(ii)彼此电隔离并且各自与所述第一半导体材料共面并相邻的第二半导体材料和第三半导体材料，所述第二半导体材料和所述第三半导体材料各自具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型，其中所述栅电极、所述铁电层、所述栅极氧化物层和所述半导体结构形成所述存储器串的储存晶体管，并且其中所述第一半导体材料、所述第二半导体材料和所述第三半导体材料形成所述储存晶体管的沟道、源极和漏极区域。

2.如权利要求1所述的存储器串，还包括提供在所述栅电极和所述铁电层之间的屏障层。

3.如权利要求2所述的存储器串，其中所述屏障层包括钛氮化物、钨氮化物或钽氮化物。

4.如权利要求1所述的存储器串，其中所述栅电极包括钨或重掺杂半导体。

5.如权利要求1所述的存储器串，还包括与每个半导体结构的所述第二半导体材料和所述第三半导体材料中的每一个相邻的导体。

6.如权利要求5所述的存储器串，其中所述导体包括钨、金属粘合层或其组合。

7.如权利要求5所述的存储器串，其中所述漏极或源极区域各自包括n⁺多晶硅。

8.如权利要求1所述的存储器串，其中所述存储器串是存储器阵列中的多个存储器串之一，其中所述存储器阵列包括阶梯式配置，所述阶梯式配置提供与所述源电极或漏电极中的每一个的电接触。

9.如权利要求1所述的存储器串，其中所述存储器串是存储器阵列中的多个存储器串之一，其中所述存储器阵列包括全局字线导体的网络，所述全局字线导体各自连接所述存储器串的选择的组的所述栅电极。

10.如权利要求9所述的存储器串，其中所述全局字线导体的网络提供在所述存储器串上方。

11.如权利要求1所述的存储器串，其中所述铁电层包括HfO₂铁电材料。

12.如权利要求11所述的存储器串，其中所述铁电层的厚度为5.0-30.0nm，厚度优选为8.0-20.0nm。

13.如权利要求11所述的存储器串，其中所述铁电层包括锆掺杂的铪硅氧化物。

14.如权利要求13所述的存储器串，其中所述锆掺杂的铪硅氧化物的锆含量为40-60％、优选为45-55％。

15.如权利要求13所述的存储器串，其中所述锆掺杂的铪硅氧化物包括Hf_xZr_1-xO_y铁电薄膜，其中x的范围在0.4和0.6之间，优选地在0.45和0.55之间，并且y的范围在1.8和2.2之间，优选地在1.9到2.1之间。

16.如权利要求13所述的存储器串，其中通过使用ALD逐层层压步骤沉积HfO₂和ZrO₂来制备所述锆掺杂的铪硅氧化物。

17.如权利要求11所述的存储器串，其中所述铁电层包括硅掺杂的铪硅氧化物。