[发明专利]垂直式铁电薄膜储存晶体管和资料写入及读出方法

权利要求书

1.一种垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，该垂直式铁电薄膜储存晶体管包括：

一基底，具有一第一表面；

一第一导线结构，位于该基底的该第一表面上方；

一第一绝缘层，位于该第一导线结构上方；

一第二导线结构，位于该第一绝缘层的表面上；

一第二绝缘层，位于该第二导线结构上方；

一垂直孔，以与该第一表面垂直的方向穿过该第二绝缘层、该第二导线结构、该第一绝缘层、该第一导线结构与该基底；

一通道层，位于该垂直孔的孔壁表面，并与该第一导线结构及该第二导线结构完成电性接触；

一内介电层，位于该垂直孔中的该通道层的一侧；

一铁电层，位于该垂直孔中的该内介电层的一侧；

一栅极结构，位于该垂直孔中的该铁电层的一侧；以及

一第三导线结构，位于该第二绝缘层上方或该基底中，且该第三导线结构与该栅极结构完成电性接触。

2.根据权利要求1所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，该基底为一半导体基底，该第一导线结构、该第二导线结构及该第三导线结构为金属导线结构，该第一绝缘层及该第二绝缘层为二氧化硅层，该通道层为多晶硅通道层，该内介电层为二氧化硅层或氮氧化硅层，该铁电层为含掺杂的HfO2铁电体层或含掺杂的HfZrOx铁电体层，其中掺杂剂包括：Si、Al、La、Y、Sr、Gd、Nb、Ni和Ta中之一或其组合，该栅极结构为氮化钛(TiN)。

3.根据权利要求1所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，该基底为一半导体基底，该半导体基底中设置有一选择晶体管，该选择晶体管的栅极电性连接至一字线，该选择晶体管的漏极电性连接至一位线，该选择晶体管的源极与位于该基底中的该第三导线结构电性接触。

4.根据权利要求3所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，该选择晶体管为一垂直式晶体管。

5.根据权利要求3所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，该选择晶体管为一水平式晶体管。

6.根据权利要求1所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，在该第一导线结构及该第二导线结构上分别提供一第一电位，在该栅极结构上提供一第二电位，其中该第二电位大于该第一电位，使该垂直式铁电薄膜储存晶体管被写入一第一资料。

7.根据权利要求6所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，在该第一导线结构及该第二导线结构上分别提供一第三电位，在该栅极结构上提供一第四电位，其中该第三电位大于该第四电位，使该垂直式铁电薄膜储存晶体管被写入一第二资料。

8.根据权利要求1所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，在该第一导线结构上提供一”零”电位，该栅极结构上提供一导通电位，使该垂直式铁电薄膜储存晶体管所储存的资料由该第二导线结构被读出。

9.一种资料写入方法，适用于如权利要求3所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，包括下列步骤：

在该第一导线结构及该第二导线结构上分别提供一第一电位；

在该选择晶体管的栅极所电性连接的该字线上提供一第一导通电位；以及

在该选择晶体管的漏极所电性连接的该位线上提供一第二电位，其中该第二电位大于该第一电位，使该垂直式铁电薄膜储存晶体管被写入一第一资料。

10.根据权利要求9所述的资料写入方法，其特征在于，还包括下列步骤：

在该第一导线结构及该第二导线结构上分别提供一第三电位；

在该选择晶体管的栅极所电性连接的该字线上提供一第二导通电位；

在该选择晶体管的漏极所电性连接的该位线上提供一第四电位，其中该第三电位大于该第四电位，使该垂直式铁电薄膜储存晶体管被写入一第二资料。

11.一种资料读出方法，适用于如权利要求3所述的垂直式铁电薄膜储存晶体管，其特征在于，包括下列步骤：

在该第一导线结构上提供一”零”电位；

在该选择晶体管的栅极所电性连接的该字线上提供一第一导通电位；

在该选择晶体管的漏极所电性连接的该位线上提供一第二导通电位，使该垂直式铁电薄膜储存晶体管所储存的资料由该第二导线结构被读出。