[发明专利]具有铁电材料的三维存储器器件及其形成方法

说明书

一种存储器器件，包含：在衬底上方依次地形成的第一层堆叠和第二层堆叠，其中第一层堆叠和第二层堆叠中的每一个包含第一金属层、第二金属层，以及第一金属层与第二金属层之间的第一介电材料；位于第一层堆叠与第二层堆叠之间的第二介电材料；延伸穿过第一层堆叠和第二层堆叠且穿过第二介电材料的栅电极；沿着栅电极的侧壁延伸且接触栅电极的侧壁的铁电材料；以及沟道材料，其中沟道材料的第一部分和第二部分分别沿着第一层堆叠的第一侧壁和第二层堆叠的第二侧壁延伸且接触第一层堆叠的第一侧壁和第二层堆叠的第二侧壁，其中沟道材料的第一部分和第二部分彼此分隔开。

技术领域

本发明大体上涉及半导体存储器器件及其形成方法，且在特定实施例中，涉及具有铁电材料和沟道材料的选择性生长的三维存储器器件及其形成方法。

背景技术

半导体器件用于各种电子应用(例如个人计算机、手机、数码相机以及其它电子设备)中。通常通过在半导体衬底上方依序沉积材料的绝缘层或介电层、导电层以及半导体层并且使用光刻和刻蚀技术使各种材料层图案化以在其上形成电路组件和元件来制造半导体器件。

半导体行业通过使最小特征尺寸持续减小来继续提高各种电子组件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这允许将更多组件整合到给定区域中。然而，随着最小特征尺寸减小，出现了应解决的额外问题。

发明内容

本发明实施例提供一种存储器器件，包括：第一层堆叠，位于衬底上方，第一层堆叠包括第一源极/漏极层、第一源极/漏极层上方的第二源极/漏极层，以及第一源极/漏极层与第二源极/漏极层之间的介电层；隔离层，位于第一层堆叠上方；第二层堆叠，位于隔离层上方，第二层堆叠包括第一源极/漏极层、第一源极/漏极层上方的第二源极/漏极层，以及第一源极/漏极层与第二源极/漏极层之间的介电层；第一栅电极，延伸穿过第一层堆叠、隔离层以及第二层堆叠；第一沟道层，位于第一栅电极与第一层堆叠之间，第一沟道层沿着第一层堆叠的第一侧壁延伸；第二沟道层，位于第一栅电极与第二层堆叠之间，其中第二沟道层沿着第二层堆叠的第二侧壁延伸，其中第一沟道层与第二沟道层间隔开；以及第一铁电层，至少部分地位于第一栅电极与第一沟道层之间和第一栅电极与第二沟道层之间。

本发明实施例提供一种存储器器件，包括：第一层堆叠和第二层堆叠，位于衬底上方，其中第一层堆叠在衬底与第二层堆叠之间，其中第一层堆叠和第二层堆叠中的每一个包括第一金属层、第一金属层上方的第二金属层，以及第一金属层与第二金属层之间的第一介电材料；第二介电材料，位于第一层堆叠与第二层堆叠之间；栅电极，延伸穿过第一层堆叠、第二介电材料以及第二层堆叠；铁电材料，沿着栅电极的侧壁延伸，其中铁电材料在栅电极与第一层堆叠之间和栅电极与第二层堆叠之间；以及沟道材料，其中沟道材料的第一部分在铁电材料与第一层堆叠之间，且沿着第一层堆叠的第一侧壁延伸，其中沟道材料的第二部分在铁电材料与第二层堆叠之间，且沿着第二层堆叠的第二侧壁延伸，其中沟道材料的第一部分与沟道材料的第二部分分隔开。

本发明实施例提供一种形成存储器器件的方法，包括：在衬底上方形成第一层堆叠；在第一层堆叠上方形成隔离层；在隔离层上方形成第二层堆叠，其中第一层堆叠和第二层堆叠中的每一个包括第一金属层、第一金属层上方的第二金属层，以及第一金属层与第二金属层之间的介电层；形成穿过第一层堆叠、隔离层以及第二层堆叠的开口；沿着第一层堆叠的第一侧壁且沿着第二层堆叠的第二侧壁在开口中选择性地形成沟道材料，其中在选择性地形成沟道材料之后，外露于开口的隔离层的第一侧壁不含沟道材料；在选择性地形成沟道材料之后，在开口中形成装衬开口的侧壁的铁电材料；以及用导电材料填充开口以形成栅电极。

附图说明

为了更全面地理解本发明和其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，在附图中：

图1到图7、图8A以及图8B示出实施例中的在各个制造阶段的三维存储器器件的横截面图。

图9A和图9B示出另一实施例中的三维存储器器件的横截面图。

图10示出另一实施例中的三维存储器器件的横截面图。