[发明专利]垂直存储元件和制造方法

权利要求书

1.一种垂直存储元件的制造方法，其特征在于，所述垂直存储元件包括SOI层、垂直逻辑单元、垂直存储单元；所述垂直逻辑单元用于控制所述垂直存储单元的读写操作；

所述制造方法包括以下步骤：

S1、采用外延生长的方式在所述SOI层的上方制作形成具有GAA结构的所述垂直逻辑单元；

S2、在所述垂直逻辑单元的上方制作形成所述垂直存储单元，所述垂直存储单元包括MIM结构。

2.如权利要求1所述垂直存储元件的制造方法，其特征在于，步骤S1包括：

在所述SOI层的上方依次外延生长若干外延层，若干所述外延层构成第一外延体区，若干所述外延层包括所述垂直逻辑单元对应的所述外延层；

对所述第一外延体区刻蚀以形成一圆柱体。

3.如权利要求2所述垂直存储元件的制造方法，其特征在于，

在所述SOI层的上方依次外延生长若干外延层的步骤包括：

在所述SOI层的上方外延生长第一SiC层；

在所述第一SiC层的上方外延生长P型硅层；

在所述P型硅层的上方外延生长第二SiC层；

在所述第二SiC层的上方淀积第一氧化层；

所述第一SiC层、所述P型硅层、所述第二SiC层和所述第一氧化层构成所述第一外延体区；

所述垂直逻辑单元对应的所述外延层包括所述第一SiC层、所述P型硅层、所述第二SiC层。

4.如权利要求2所述垂直存储元件的制造方法，其特征在于，步骤S1还包括：

制作栅极金属部，所述栅极金属部的外形为柱状，所述栅极金属部的轴线与所述圆柱体的轴线不重合。

5.如权利要求4所述垂直存储元件的制造方法，其特征在于，制作栅极金属部的步骤包括：

在所述SOI层的暴露面淀积形成TEOS层，所述SOI层的暴露面为所述SOI层的延伸至所述圆柱体的外部的区域的上表面；

淀积形成第二氧化层，所述第二氧化层包括第一局部、第二局部、第三局部，所述第一局部覆盖所述圆柱体的上表面，所述第二局部覆盖所述圆柱体的侧面，所述第三局部覆盖所述TEOS层的上表面；

在所述第二氧化层的外表面制作HfO₂层，所述HfO₂层包括第一区域、第二区域、第三区域；所述第一区域覆盖所述第二氧化层的所述第一局部的上表面，所述第二区域覆盖所述第二氧化层的所述第二局部的外表面，所述第三区域覆盖所述第二氧化层的所述第三局部的上表面；

在所述第二氧化层的所述第三区域的上表面淀积形成金属区；

将金属区刻蚀成所述栅极金属部，所述栅极金属部包括第一侧台阶和第二侧台阶，所述第一侧台阶和所述第二侧台阶分别设置于所述圆柱体的两侧，所述第一侧台阶的宽度大于所述第二侧台阶的宽度。

6.如权利要求5所述垂直存储元件的制造方法，其特征在于，步骤S2包括：

将所述HfO₂层的暴露于外部的部分刻蚀去除；

淀积TEOS至预设高度以形成第一TEOS填充部；

在所述圆柱体的上方刻蚀形成第一圆柱形孔，所述第一圆柱形孔的直径小于所述圆柱体的直径，所述第一圆柱形孔连通至所述圆柱体的上表面；

依次淀积形成第一金属层、第一介电层、第五金属层、第二介电层、第二金属层，所述第一金属层、所述第一介电层、所述第五金属层、所述第二介电层、所述第二金属层组成MIM体区，所述MIM体区覆盖第一圆柱形孔的底面、内壁和所述第一TEOS填充部的上表面，所述MIM体区在所述第一圆柱形孔的内部形成第二圆柱形孔；

淀积TEOS以形成第二TEOS填充部，所述第二TEOS填充部填充第一圆柱形孔并覆盖所述第二金属层的上表面；

去除所述第二TEOS填充部的高于所述第一TEOS填充部的部分，并去除所述MIM体区的高于所述第一TEOS填充部的部分以形成所述MIM结构。