本发明涉及铁电存储，特别涉及一种3d铁电存储器结构及其制造方法。
背景技术：
1、铁电存储器是一种特殊工艺的非易失性的存储器。当电场被施加到铁晶体管时，中心原子顺着电场停在第一低能量状态位置，而当电场反转被施加到同一铁晶体管时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动并停在第二低能量状态。大量中心原子在晶体单胞中移动耦合形成铁电畴，铁电畴在电场作用下形成极化电荷。铁电畴在电场下反转所形成的极化电荷较高，铁电畴在电场下无反转所形成的极化电荷较低，这种铁电材料的二元稳定状态使得铁电可以作为存储器。
2、当移去电场后，中心原子处于低能量状态保持不动，存储器的状态也得以保存不会消失，因此可利用铁电畴在电场下反转形成高极化电荷，或无反转形成低极化电荷来判别存储单元是在“1”或“0”状态。铁电畴的反转不需要高电场，仅用一般的工作电压就可以改变存储单元是在“1”或“0”的状态；也不需要电荷泵来产生高电压数据擦除，因而没有擦写延迟的现象。这种特性使铁电存储器在掉电后仍能够继续保存数据，写入速度快且具有无限次写入寿命，不容易写坏。并且，与现有的非易失性内存技术比较，铁电存储器具有更高的写入速度和更长的读写寿命。
3、为了提高铁电存储单元的集成度，目前已有一些产品中开始采用三维铁电存储器结构。如图1所示，在三维铁电存储器结构中，采用了深孔型电容，其通过在在保证电容面积的前提下可以有效的缩小存储单元的整体体积。但是现有的三维铁电存储单元中，如图2所示，在刻蚀深孔时，由于钨与s ion/s iox的刻蚀速率不同，因此刻蚀到电容器导电柱时刻蚀停止，但导电柱周围的介质层继续向下刻蚀，会在电容器导电柱周边形成凹陷，导致电容单元无法着陆(l and on)，即电容单元会下陷到钨与接触孔之间的凹槽内的现象(foot ing i ssue)，进而可能使得电容电极接触不良，影响铁电存储器性能。
技术实现思路
1、针对现有技术中的部分或全部问题，本发明第一方面提供一种3d铁电存储器结构的制造方法，包括：
2、提供半导体衬底，所述半导体衬底包括铁电存储单元区，所述铁电存储单元区具有源区、漏区、栅极区、隔离区以及各个功能区上方的电极及互连金属线；
3、形成第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；
4、在所述第一介质层表面，依次形成刻蚀停止层、第二介质层、第三介质层和硬掩模层，其中所述第二介质层的刻蚀速率低于所述第三介质层；
5、通过光刻和刻蚀工艺使硬掩模层图案化，并以图案化后的硬掩模层作为掩模进行刻蚀，在第二介质层、第三介质层中形成深孔，然后去除硬掩模层，其中所述深孔位于第三介质层的部分呈圆柱形，位于第二介质层的部分为倒锥形，所述深孔的底部面积不大于所述电容器导电柱的顶部面积；
6、在所述深孔中依次形成第一电极层、高k铁电氧化物层及第二电极层，形成深孔电容；以及
7、形成金属互连及板线、位线。
8、进一步地，形成第一电极层包括：
9、沉积第一电极层；以及
10、去除所述第三介质层顶面的第一电极层，仅保留深孔底部和侧面的第一电极层。
11、进一步地，所述刻蚀停止层的材质为s i n。
12、进一步地，所述制造方法还包括：
13、在形成高k铁电氧化物层及第二电极层之后，在所述第二电极层的表面沉积钨金属；以及
14、通过化学器械研磨去除所述第三介质层顶面的至少部分钨金属、高k铁电氧化物层及第二电极层，使得各个深孔电容互相分离。
15、进一步地，所述制造方法还包括：
16、在所述第二介质层、第三介质层上形成位线导电插塞，所述位线导电插塞与所述第一互连结构中的位线导电柱电连接。
17、进一步地，形成金属互连及板线和位线包括：
18、在第三介质层的顶面形成第四介质层；
19、在所述第四介质层上钻孔并形成导电结构，所述导电结构分别与第二电极层、位线导电插塞电连接；
20、在所述导电结构上方形成板线，所述板线与第二电极层电连接；以及
21、在所述板线上方形成位线及外接焊盘，所述位线与位线导电插塞电连接。
22、进一步地，所述制造方法还包括：
23、在形成高k铁电氧化物层和第二电极层之后，通过光刻、刻蚀等工艺去除顶面的至少部分第一电极层、高k铁电氧化物层和第二电极层，以使得每个电容器相互分离开。
24、进一步地，形成金属互连及板线和位线包括：
25、在第三介质层的顶面形成第四介质层；
26、在第四介质层上钻孔并形成导电结构，所述导电结构分别与第二电极层、位线导电插塞电连接，其中与第二电极层电连接的导电结构从深孔底部的第二电极层延伸到第四介质层顶部，或者与第二电极层电连接的导电结构从深孔顶部四周的第二电极层延伸到第四介质层顶部；
27、在所述导电结构上方形成板线，所述板线与第二电极层电连接；以及
28、在板线上方形成位线及外接焊盘，所述位线与位线导电插塞电连接。
29、基于如前所述的制造方法，本发明第二方面提供一种3d铁电存储器结构，包括：
30、半导体衬底，所述半导体衬底包括铁电存储单元区，所述铁电存储单元区具有源区、漏区、栅极区、隔离区以及各个功能区上方的电极及互连金属线，
31、设置在半导体衬底上方的第一互连结构，所述第一互连结构包括电容器导电柱、位线导电柱以及导电柱之间的第一介质层；
32、第二介质层、层叠在所述第二介质层上的第三介质层，其中所述第二介质层的刻蚀速率低于所述第三介质层；
33、贯穿所述第二介质层与第三介质层中的深孔，所述深孔暴露出所述电容器导电柱，所述深孔位于第三介质层的部分呈圆柱形，位于第二介质层的部分为倒锥形，所述深孔的底部面积不大于所述电容器导电柱的顶部面积；
34、依次沉积于所述深孔的侧壁及底部的第一电极层、高k铁电氧化物层和第二电极层；以及
35、板线和位线。
36、进一步地，所述3d铁电存储器结构还包括位线导电插塞，所述位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱。
37、本发明提供的一种3d铁电存储器结构及其制造方法，采用具有不同刻蚀速率的介质层，进而使得在刻蚀深孔过程中，底部速率较慢，以显著降低所述深孔的底部宽度，使其完全位于电容导电柱上，形成特定形成的深孔，保证电容电极与电容导电柱充分接触，进而有效地解决了现有结构中的foot i ng i ssue。
1.一种3d铁电存储器结构的制造方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成第一电极层包括步骤：
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述刻蚀停止层的材质为si n。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，还包括步骤：
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，形成金属互连及板线和位线包括：
7.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，还包括：
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，形成金属互连及板线和位线包括：
9.一种3d铁电存储器结构，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述的3d铁电存储器结构，其特征在于，还包括位线导电插塞，所述位线导电插塞包括与所述位线导电柱电连接的金属导电柱。
