【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体技术和制造领域，具体涉及一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件及其制备方法。
技术介绍
1、由于物联网以及人工智能等产业的逐渐兴起，需要存储和处理的数据呈指数型增长，这给传统的冯诺依曼计算架构带来了越来越大的压力。而新兴的各种非易失性存储器(nonvolatile memory,nvm)，包括电阻随机存取存储器(resistive random-accessmemory,rram)、磁阻随机存取存储器(magneto-resistive random-access memory,mram)、相变随机存取存储器(phase change random-access memory,pcram)和铁电(ferroelectric,fe)存储器，作为克服这些限制的选择，最近引起了人们的广泛关注。
2、而铁电存储器中的铁电场效应晶体管(ferroelectric field-effecttransistor,fefet)器件由于其非易失性、低功耗和高速操作特性有望减少冯诺依曼计算架构中处理单元和存储器之间的延迟以及能量需求。
3、掺杂氮化铝(al1-xyxn)中很高的剩余极化、较大的矫顽场以及cmos(complementary metal oxide semiconductor)工艺兼容性等优异性质被人们所青睐，将fefet器件中的铁电材料换成掺杂氮化铝可以实现很大的存储窗口，保证了足够的读取裕度并且可以防止随机位翻转以及由噪声和干扰导致的读取错误。
4、在传
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis(metal-ferroelectric-metal-ferroelectric
2、-insulator-semiconductor)型fe-finfet器件及其制备方法，该方法可以均匀化铁电层角处的电场以及极化场，增加了铁电层上的电压降，减小了铁电层的死区，增强了器件的耐久性能，提高了器件的寿命。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
4、本专利技术目的之一在于一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件，包括：
5、衬底；
6、设置于衬底上表面的鳍式结构；
7、设置于衬底上表面的第一氧化层和第二氧化层，二者被所述鳍式结构分隔开；
8、设置于第一氧化层、第二氧化层上表面的栅极叠层结构，其三面包围鳍式结构，进而将鳍式结构分为被栅极叠层结构三面包围的中间鳍式结构，以及未被栅极叠层结构三面包围的第一鳍式结构和第二鳍式结构，所述第一鳍式结构为源极区，所述第二鳍式结构为漏极区；
9、设置于源极区上表面的源极电极；
10、设置于漏极区上表面的漏极电极；
11、完全覆盖第一氧化层、第二氧化层、栅极叠层结构、源极区和漏极区的钝化保护层，所述钝化保护层还分别开设有与源极电极相连通的第一通孔、与栅极叠层结构相连通的第二通孔、与漏极电极相连通的第三通孔，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔分别填充有导电介质；
12、分别设置于第一通孔、第二通孔和第三通孔上端的源极接触点、栅极接触点和漏极接触点，所述源极接触点、栅极接触点和漏极接触点与填充于第一通孔、第二通孔和第三通孔内的导电介质相连；
13、其中，所述栅极叠层结构包括由内向外依次叠加的介质层、第一铁电层、第一栅极电极、第二铁电层和第二栅极电极，所述介质层三面包围鳍式结构。
14、进一步地，所述介质层的材质为high-k材料，包括si3n4、aln、sion、al2o3、hfo2、hfalo、hfsion或la2o3中的至少一种，并且所述介质层的厚度为0.4-2nm。
15、进一步地，所述第一铁电层和第二铁电层的材质为al1-xyxn，且所述第一铁电层和第二铁电层的厚度为5-45nm；所述y为第二掺杂离子，第二掺杂离子的掺杂浓度x为15-35at％，第二掺杂离子包括钪、硼、铪、锆或钛中的至少一种。
16、进一步地，所述鳍式结构的鳍高为20-80nm，鳍宽为10-50nm，栅极长度为3-45nm。
17、进一步地，所述钝化保护层的材质为氮化硅，且所述钝化保护层的厚度为300-350nm。
18、进一步地，所述源极电极和所述漏极电极的材质包括铝、铜、钛、金或银中的至少一种；所述第一栅极电极和第二栅极电极的材质包括氮化钛、氮化钽、铂、铝、钼、镍或钨中的至少一种；所述源极接触点、栅极接触点和漏极接触点和导电介质的材质包括金、铜、镍、钨或铝中的至少一种。
19、本专利技术目的之二在于一种如上所述的基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件的制备方法，包括如下步骤：
20、s1、在衬底上生长一层缓冲氧化层，材质为氧化硅，采用物理气相沉积(physicalvapor deposition,pvd)或者化学气相沉积(chemical vapor deposition,cvd)生长；
21、s2、在缓冲氧化层上生长一层氮化层，材质为氮化硅，采用等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,pecvd)或低压化学气相沉积(lowpressure chemical vapor deposition,lpcvd)方法；
22、s3、在氮化层上涂抹一层第一光刻胶；
23、s4、在第一光刻胶上曝光、显影、光刻出鳍的宽度；
24、s5、刻蚀掉第一光刻胶以下部分之外的氮化层；
25、s6、去除第一光刻胶；
26、s7、刻蚀氮化层以下部分之外的缓冲氧化层；
27、s8、去除氮化层；
28、s9、利用缓冲氧化层作为掩膜版刻蚀底部衬底，形成鳍式结构；
29、s10、在衬底以及鳍式结构上沉积氧化层以包围鳍式结构，氧化层材质为氧化硅，采用高密度等离子体化学气相沉积(high density plasma chemical vapor deposition,hdpcvd)方法；
30、s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件，其特征在于，所述介质层(108)的材质为High-k材料，包括Si3N4、AlN、SiON、Al2O3、HfO2、HfAlO、HfSiON或La2O3中的至少一种，并且所述介质层(108)的厚度为0.4-2nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件，其特征在于，所述鳍式结构(104)的鳍高为20-80nm，鳍宽为10-50nm，栅极长度为3-45nm。
5.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件，其特征在于，所述钝化保护层(117)的材质为氮化硅，且所述钝化保护层(117)的厚度为300-350nm。
6.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型
7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件的制备方法，其特征在于，所述第一铁电层(109)和第二铁电层(111)的生长条件为：反应腔室升温至所需的反应温度为200-400℃；反应腔室抽真空至所需的压力在10-5至10-7Torr之间，并保持恒定的真空度。
9.根据权利要求7所述的基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件的制备方法，其特征在于，所述第一铁电层(109)和第二铁电层(111)原子层沉积的循环周期设置为：
10.根据权利要求9所述的基于掺杂氮化铝薄膜的MFMFIS型Fe-FinFET器件的制备方法，其特征在于，所述第二金属前驱体包括三环戊二烯基钪、三甲基环戊二烯基钪、二甲基环戊二烯基氯钪、三甲基硼、四乙基甲基铪、四乙基甲基锆或四乙基甲基钛中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件，其特征在于，所述介质层(108)的材质为high-k材料，包括si3n4、aln、sion、al2o3、hfo2、hfalo、hfsion或la2o3中的至少一种，并且所述介质层(108)的厚度为0.4-2nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件，其特征在于，所述鳍式结构(104)的鳍高为20-80nm，鳍宽为10-50nm，栅极长度为3-45nm。
5.根据权利要求1所述的一种基于掺杂氮化铝薄膜的mfmfis型fe-finfet器件，其特征在于，所述钝化保护层(117)的材质为氮化硅，且所述钝化保护层(117)的厚度为300-350nm。
6.根据权利要求1所述的一种基于掺杂...
【专利技术属性】
技术研发人员：任青华，丁泽新，钱青楠，张国明，刘鑫，刘宇熙，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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