【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳电子学，具体涉及一种新型的带有微加热器的高耐久fenand器件及其制备方法。
技术介绍
1、当前，以电荷俘获型闪存(ctf)为基础的3d nand存储器已经成为高密度存储领域的主流技术。然而，随着存储器集成度和性能需求的不断提升，3d nand在进一步缩小纵向间距方面遇到了显著的技术挑战。其中，单元间干扰和相邻单元间氧化物间隔层的物理厚度限制成为主要瓶颈。由于ctf技术依赖电荷存储机制，存储单元在纵向紧密堆叠时容易发生电荷迁移，从而导致单元间干扰问题。此外，单元间的间隔氧化层厚度难以进一步缩小，限制了存储器的纵向微缩能力，阻碍了更高集成密度的实现。
2、针对上述问题，基于氧化铪基铁电场效应晶体管(fefet)的nand技术(简称fenand)被视为下一代3d nand技术的最有潜力候选者之一。与传统的ctf技术不同，fenand通过铁电材料的双稳态极化特性，显著抑制了单元间的电荷迁移现象，有效减少干扰的发生。同时，fenand依托铁电材料较低的开关电压特性，实现了更低的工作电压，这使得存储单元的纵向高度和单元间间隔得以进一步缩小，从而不仅在纵向高度上实现了更高的集成密度，同时显著提高了存储器的可靠性，为下一代高密度3d nand存储技术提供了新的技术路径。
3、尽管铁电场效应晶体管(fefet)在存储窗口方面相比传统的电荷俘获闪存(ctf)较小，近期针对mifis(metal-insulator-ferroelectric-insulator-semiconductor)结构的fefet
技术实现思路
1、针对上述兼顾存储密度和耐久性的fenand技术的需求，本专利技术提出了一种新型的带有微加热器的高耐久fenand器件及其制备方法，由fenand存储器和环绕在四周的微加热器组成。利用微加热器产生的焦耳热，能够恢复由于写入循环导致的fenand器件疲劳，从而有效优化fenand的耐久性，同时不影响fenand存储器的存储密度。本专利技术提出的带有微加热器的fenand器件与先进结点三维nand存储技术工艺兼容，没有引入额外的工艺代价，对存储密度影响较小，可以方便地应用于三维fenand存储技术中。
2、具体的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种带有微加热器的高耐久fenand器件，包括硅衬底、栅叠层结构、栅金属电极和源、漏区域；所述硅衬底从下至上包括底层硅、埋氧层和顶层硅，所述顶层硅上方设有多个栅叠层结构，所述栅叠层结构从下至上包括氧化铝沟道界面层、铪锆氧铁电层和氧化铝栅界面层：所述氧化铝沟道界面层位于顶层硅上，所述氧化铝沟道界面层上为铪锆氧铁电层，所述铪锆氧铁电层上为氧化铝栅界面层，其中一个栅叠层结构作为fenand器件的栅极，该栅叠层下方的顶层硅的两侧设有fenand器件的源、漏区域，该栅叠层结构上为栅金属电极，其他栅叠层结构以及其上设有的导电细丝作为微加热器，所述导电细丝为波浪状或锯齿状位于fenand器件栅极的两侧，在所述顶层硅的上方充满钝化层材料，所述钝化层中留有栅金属电极、fenand器件的源和漏区域以及微加热器的接触孔，接触金属填满所述接触孔并覆盖在钝化层上方。
4、进一步，所述硅衬底采用全耗尽型soi晶圆，其中顶层硅厚度为10～15nm，顶层硅下面的二氧化硅埋氧层厚度为15～30nm，底层硅厚度为约500μm。顶层硅中，对于n型fenand采用较低浓度砷或磷掺杂，p型fenand采用较低浓度硼掺杂。
5、进一步，所述氧化铝沟道界面层的厚度为1～2nm。
6、进一步，所述铪锆氧铁电层中，铪原子和锆原子数之比为1:1，厚度为10～20nm。
7、进一步，所述氧化铝栅界面层的厚度为3～6nm。
8、进一步，所述栅金属材料可以选用tin、tan或w等具有较低电阻率的金属性材料，同时还需对铁电层形成一定应力以诱导形成稳定的铁电性。
9、进一步，所述fenand器件的源和漏是在顶层硅中注入高浓度的离子形成的区域。对于n型fenand采用高浓度的砷或磷掺杂，对于p型fenand采用高浓度的硼掺杂。
10、进一步，所述微加热器的导电细丝与栅金属电极为同一种材料，由tin、w等具有良好导电性，且具有较高热稳定性的金属性材料制成，同时需要具有较小的尺寸，以提供足够的焦耳热。
11、进一步，所述钝化层的材料采用二氧化硅，厚度为300～700nm。
12、进一步，所述接触金属材料选用包括但不限于al、pt、cr、cu、au、ti等材料；接触金属应具有较低的电阻率，并与源和漏之间形成良好的欧姆接触，以降低接触电阻。
13、本专利技术还提供了一种带有微加热器的高耐久fenand器件的制备方法，包括以下步骤：
14、(1)在soi硅衬底上定义有源区，然后以光刻胶作为阻挡层，刻蚀去除非有源区的顶层硅，漏出底下的埋氧层，从而形成器件之间的隔离，然后去除光刻胶；
15、(2)用稀释的氢氟酸溶液或氢氟酸缓冲腐蚀液(boe)去除有源区硅衬底顶层硅表面的自然氧化层；
16、(3)在有源区顶层硅上，利用原子层淀积生长氧化铝沟道界面层；
17、(4)在氧化铝沟道界面层上，利用原子层淀积生长铪锆氧铁电层；
18、(5)在铪锆氧铁电层上，利用原子层淀积生长氧化铝栅界面层；
19、(6)在氧化铝栅界面层上，利用物理气相淀积(pvd)的方法生长栅金属电极和导电细丝材料；
20、(7)通过电子束光刻定义栅金属电极区域和导电细丝的区域，利用电子束光刻胶作为阻挡层，然后干法刻蚀去除其他区域的栅金属电极和导电细丝材料；
21、(8)利用光刻胶和栅金属电极作为阻挡层，在fenand器件栅极区域两侧的顶层硅上，利用自对准离子注入形成fenand器件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带有微加热器的高耐久FeNAND器件，其特征在于，包括硅衬底、栅叠层结构、栅金属电极和源、漏区域；所述硅衬底从下至上包括底层硅、埋氧层和顶层硅，所述顶层硅上方设有多个栅叠层结构，所述栅叠层结构从下至上包括氧化铝沟道界面层、铪锆氧铁电层和氧化铝栅界面层：所述氧化铝沟道界面层位于顶层硅上，所述氧化铝沟道界面层上为铪锆氧铁电层，所述铪锆氧铁电层上为氧化铝栅界面层，其中一个栅叠层结构作为FeNAND器件的栅极，该栅叠层下方的顶层硅的两侧设有FeNAND器件的源、漏区域，该栅叠层结构上为栅金属电极，其他栅叠层结构以及其上设有的导电细丝作为微加热器，所述导电细丝为波浪状或锯齿状位于FeNAND器件栅极的两侧，在所述顶层硅的上方填充钝化层材料，所述钝化层中留有栅金属电极、FeNAND器件的源和漏区域以及微加热器的接触孔，接触金属填满所述接触孔并覆盖在钝化层上。
2.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久FeNAND器件，其特征在于，所述栅叠层结构中氧化铝沟道界面层的厚度为1～2nm；所述铪锆氧铁电层中铪原子和锆原子数之比为1:1，其厚度为10～20nm；所述氧化铝栅界面层的
3.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久FeNAND器件，其特征在于，所述硅衬底具体采用全耗尽型SOI晶圆，其中顶层硅厚度为10～15nm，顶层硅下面的二氧化硅埋氧层厚度为15～30nm，底层硅厚度在500μm之内，其中对于n型FeNAND，所述顶层硅采用较低浓度砷或磷掺杂，对于p型FeNAND，所述顶层硅采用较低浓度硼掺杂。
4.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久FeNAND器件，其特征在于，所述微加热器的导电细丝与栅金属电极为同一种材料，材料选用TiN、TaN或W金属性材料。
5.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久FeNAND器件，其特征在于，所述FeNAND器件的源和漏区域是在顶层硅中注入高浓度的离子形成的区域，对于n型FeNAND采用高浓度的砷或磷掺杂，对于p型FeNAND采用高浓度的硼掺杂。
6.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久FeNAND器件，其特征在于，所述接触金属材料选自Al、Pt、Cr、Cu、Au、Ti中的一种。
7.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久FeNAND器件，其特征在于，所述钝化层的材料采用二氧化硅，厚度为300～700nm。
8.一种如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久FeNAND器件的制备方法，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤9)快速热退火温度为500～900℃，退火时间为10～120s。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤14)合金退火温度为400～450℃，时间为30分钟之内。
...【技术特征摘要】
1.一种带有微加热器的高耐久fenand器件，其特征在于，包括硅衬底、栅叠层结构、栅金属电极和源、漏区域；所述硅衬底从下至上包括底层硅、埋氧层和顶层硅，所述顶层硅上方设有多个栅叠层结构，所述栅叠层结构从下至上包括氧化铝沟道界面层、铪锆氧铁电层和氧化铝栅界面层：所述氧化铝沟道界面层位于顶层硅上，所述氧化铝沟道界面层上为铪锆氧铁电层，所述铪锆氧铁电层上为氧化铝栅界面层，其中一个栅叠层结构作为fenand器件的栅极，该栅叠层下方的顶层硅的两侧设有fenand器件的源、漏区域，该栅叠层结构上为栅金属电极，其他栅叠层结构以及其上设有的导电细丝作为微加热器，所述导电细丝为波浪状或锯齿状位于fenand器件栅极的两侧，在所述顶层硅的上方填充钝化层材料，所述钝化层中留有栅金属电极、fenand器件的源和漏区域以及微加热器的接触孔，接触金属填满所述接触孔并覆盖在钝化层上。
2.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久fenand器件，其特征在于，所述栅叠层结构中氧化铝沟道界面层的厚度为1～2nm；所述铪锆氧铁电层中铪原子和锆原子数之比为1:1，其厚度为10～20nm；所述氧化铝栅界面层的厚度为3～6nm。
3.如权利要求1所述的带有微加热器的高耐久fenand器件，其特征在于，所述硅衬底具体采用全耗尽型soi晶圆，其中顶层硅厚度为10～15nm，顶层硅下面的二氧化硅埋氧层厚度为15～30...
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