本發明涉及半導體，尤其是涉及一種無電容非易失性動態存儲器及其制備方法。

背景技術：

1、當前dram(動態隨機存取存儲器)存在能耗和存儲密度的問題，將dram和nvm(非易失性內存)結合構成nvdram(非易失性動態隨機存儲器)集成到內存層次結構中，可以解決當前dram的存儲密度和能耗問題。而鐵電材料在發生極化后其極化狀態仍能長時間保留，在非易失鐵電存儲器領域具有廣泛應用。

2、此外，傳統半導體工藝以硅基工藝為主流，以3d?v-cache為代表，通常基于先進鍵合技術實現，集成密度受限且成本昂貴。

3、鑒于此，特提出本發明。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種無電容非易失性動態存儲器及其制備方法，能夠實現高密度高能效存儲，且采用晶圓級三維集成，集成密度高且成本低。

2、本發明的第一方面，提供一種無電容非易失性動態存儲器，包括：第一晶體管和第二晶體管；所述第一晶體管采用垂直溝道晶體管(vct晶體管)；第二晶體管為鐵電晶體管；所述第二晶體管位于第一晶體管上方。

3、優選的，所述第一晶體管的溝道材料為采用非晶硅經過金屬誘導形成的晶體硅；優選的，所述金屬為ni。

4、優選的，所述第二晶體管的溝道材料為銦鎵鋅氧化物。

5、優選的，所述第二晶體管為底柵結構的水平晶體管。

6、優選的，所述第一晶體管包括：第一源極層、第一漏極層、第一溝道層、第一柵極層和第一柵介質層；所述第一源極層和第一漏極層二者之中一個位于第一溝道層的上表面，另一個位于第一溝道層的下表面，且第一源極層和第一漏極層互不連接；所述第一柵極層環繞所述第一溝道層，所述第一柵介質層位于所述第一柵極層和第一溝道層之間。

7、優選的，所述第一源極層和第一漏極層二者之中一個材料為nisi2，另一個材料為晶體硅；所述第一柵極層的材料為tin；所述第一柵介質層的材料為hfo2。

8、優選的，所述第二晶體管包括：第二源極層、第二漏極層、第二溝道層、第二柵極層、鐵電材料層和第二柵介質層；所述第二柵極層上依次設置有鐵電材料層、第二柵介質層和第二溝道層；所述第二源極層和第二漏極層分別位于第二溝道層的上表面且互不連接；所述第二源極層或第二漏極層與第一柵極層連接。

9、優選的，所述第二源極層、第二漏極層和第一柵極層的材料均為tin；所述第二柵介質層的材料為hfo2。

10、優選的，所述第一晶體管為讀晶體管，所述第二晶體管為寫晶體管。

11、本發明的第二方面，提供一種無電容非易失性動態存儲器的制備方法，包括如下步驟：

12、s1、在外圍電路上制備第一晶體管；所述第一晶體管采用垂直溝道晶體管；所述第一晶體管的溝道采用金屬誘導形成；

13、s2、在第一晶體管上方制備第二晶體管；所述第二晶體管為水平結構的鐵電晶體管；所述第二晶體管的溝道采用銦鎵鋅氧化物材料制成；

14、s3、將第一晶體管與第二晶體管互連。

15、本發明至少具有如下有益效果：

16、本發明提供的2t0c非易失性存儲器，其中一個晶體管采用鐵電晶體管，通過引入鐵電材料得到的非易失性動態隨機存儲器可以解決當前動態隨機存儲器的存儲密度和能耗問題，能夠實現高密度高能效存儲；此外，另一個晶體管采用的垂直溝道晶體管(vct晶體管)的制備工藝中，采用金屬誘導形成環繞溝道的柵極，柵控能力更強，且本發明實現了可晶圓級三維集成，與傳統半導體工藝相比較，集成密度高且成本低，具有廣泛的應用前景。

技術特征：

1.一種無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，包括：第一晶體管和第二晶體管；所述第一晶體管采用垂直溝道晶體管；第二晶體管為鐵電晶體管；所述第二晶體管位于第一晶體管上方。

2.根據權利要求1所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第一晶體管的溝道材料為采用非晶硅經過金屬誘導形成的晶體硅。

3.根據權利要求1所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第二晶體管的溝道材料為銦鎵鋅氧化物。

4.根據權利要求1所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第二晶體管為底柵結構的水平晶體管。

5.根據權利要求1所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第一晶體管包括：第一源極層、第一漏極層、第一溝道層、第一柵極層和第一柵介質層；所述第一源極層和第一漏極層二者之中一個位于第一溝道層的上表面，另一個位于第一溝道層的下表面，且第一源極層和第一漏極層互不連接；所述第一柵極層環繞所述第一溝道層，所述第一柵介質層位于所述第一柵極層和第一溝道層之間。

6.根據權利要求5所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第一源極層和第一漏極層二者之中一個材料為nisi2，另一個材料為晶體硅；所述第一柵極層的材料為tin；所述第一柵介質層的材料為hfo2。

7.根據權利要求5所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第二晶體管包括：第二源極層、第二漏極層、第二溝道層、第二柵極層、鐵電材料層和第二柵介質層；所述第二柵極層上依次設置有鐵電材料層、第二柵介質層和第二溝道層；所述第二源極層和第二漏極層分別位于第二溝道層的上表面且互不連接；所述第二源極層或第二漏極層與第一柵極層連接。

8.根據權利要求7所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第二源極層、第二漏極層和第一柵極層的材料均為tin；所述第二柵介質層的材料為hfo2。

9.根據權利要求1所述的無電容非易失性動態存儲器，其特征在于，所述第一晶體管為讀晶體管，所述第二晶體管為寫晶體管。

10.一種無電容非易失性動態存儲器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術總結
本發明提供了一種無電容非易失性動態存儲器，包括：第一晶體管和第二晶體管；所述第一晶體管采用垂直溝道晶體管；第二晶體管為鐵電晶體管；所述第二晶體管位于第一晶體管上方。本發明提供的2T0C非易失性動態存儲器，其中一個晶體管采用鐵電晶體管，通過引入鐵電材料得到的非易失性動態隨機存儲器可以解決當前動態隨機存儲器的存儲密度和能耗問題，能夠實現高密度高能效存儲；此外，另一個晶體管采用的垂直溝道晶體管的制備工藝中，采用金屬誘導形成環繞溝道的柵極，柵控能力更強，且本發明實現了可晶圓級三維集成，與傳統半導體工藝相比較，集成密度高且成本低，具有廣泛的應用前景。

技術研發人員：劉金彪,毛淑娟,孫祥烈,高建峰,羅軍
受保護的技術使用者：北京超弦存儲器研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28