鐵電存儲器件制造技術

一種鐵電存儲器件包括：襯底，其中具有源電極和漏電極；第一界面電介質層，其包括設置在源電極與漏電極之間的襯底上的反鐵電材料；鐵電柵電介質層，其包括設置在第一界面電介質層上的鐵電材料；以及柵電極，其設置在鐵電柵電介質層上。

Ferroelectric memory devices

A ferroelectric memory device includes: a substrate, which has a source electrode and a drain electrode; a first interface dielectric layer comprising an antiferroelectric material on a substrate between the source electrode and the drain electrode; a ferroelectric grid dielectric layer comprising a ferroelectric material disposed on a first interface dielectric layer; and a gate electrode disposed on a ferroelectric grid dielectric layer.

【技術實現步驟摘要】
鐵電存儲器件相關申請的交叉引用本申請要求于2017年6月27日提交的申請號為10-2017-0081465的韓國申請的優先權，其全部內容通過引用并入本文。
本公開涉及鐵電存儲器件。
技術介紹
通常，鐵電材料在沒有外部電場的情況下可以具有自發極化。具體而言，鐵電材料可以保持兩種不同的剩余極化狀態中的任意一種。剩余極化狀態可以通過施加到鐵電材料的電場來控制或改變。鐵電材料的剩余極化狀態可以根據施加到鐵電材料的電場而變化。因此，利用鐵電材料的極化特性將鐵電材料應用于非易失性存儲器上成為重點。即，鐵電材料作為在非易失性存儲單元(其儲存與邏輯“0”和邏輯“1”相對應的數據)中采用的材料的候選者是有吸引力的。
技術實現思路
根據一個實施例，提供了一種鐵電存儲器件。鐵電存儲器件可以包括：襯底，其中具有源電極和漏電極；第一界面電介質層，其包括設置在源電極與漏電極之間的襯底上的反鐵電材料；鐵電柵電介質層，其包括設置在第一界面電介質層上的鐵電材料；以及柵電極，其設置在鐵電柵電介質層上。根據另一個實施例，提供了一種鐵電存儲器件。鐵電存儲器件可以包括半導體襯底；絕緣層，其設置在半導體襯底上；第一界面電介質層，其包括設置在絕緣層上的反鐵電材料；鐵電柵電介質層，其包括設置在第一界面電介質層上的鐵電材料；以及柵電極，其設置在鐵電柵電介質層上。第一界面電介質層具有比絕緣層的介電常數更高的介電常數，并且界面電介質層的晶格常數與鐵電柵電介質層的晶格常數基本相同。附圖說明圖1是示意性地示出根據本公開的一個實施例的鐵電存儲器件的截面圖。圖2A是示出根據本公開的一個實施例的鐵電存儲器件中采用的鐵電材料的極化滯回曲線的圖表。圖2B是示出根據本公開的一個實施例的鐵電存儲器件中采用的反鐵電材料的極化滯回曲線的圖表。圖3A是根據本公開的比較示例的鐵電存儲器件中采用的MOS結構的能帶圖。圖3B是根據本公開的一個實施例的鐵電存儲器件中采用的MOS結構的能帶圖。圖4是示出根據本公開的另一個實施例的鐵電存儲器件的截面圖。圖5是示出根據本公開的又一實施例的鐵電存儲器件的截面圖。圖6是示出根據本公開的又一實施例的鐵電存儲器件的截面圖。具體實施方式現在將參考附圖在下文中更全面地描述本公開的各種實施例。在附圖中，為了圖示清楚，組件(例如，層或區域)的尺寸(例如，寬度或厚度)可以被夸大。應該理解，當元件被稱為“在”另一元件“上”時，它可以直接“在”另一個元件“上”，或者也可以存在中間元件。在附圖中，相同的附圖標記始終指代相同的元件。如本文所使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數形式的術語“一”、“一個”和“該”旨在也包括復數形式。將理解，術語“包括”、“包含”、“具有”及其變體指定存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但可以不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在和/或添加。此外，在諸如制造方法實施例的方法實施例中，方法的處理步驟可以以與說明書中描述的順序不同的順序執行，除非上下文另有明確指示。即，方法的處理步驟可以以與說明書中所描述的相同的順序或以與其相反的順序來執行。此外，在一個實施例中順序執行的兩個或更多個處理步驟可以在另一個實施例中同時執行。圖1是示出根據本公開的一個實施例的鐵電存儲器件1的截面圖。圖2A是示出圖1所示的鐵電存儲器件1中采用的鐵電材料的極化滯回曲線的圖表，而圖2B是示出圖1所示的鐵電存儲器件1中采用的反鐵電材料的極化滯回曲線的圖表。參考圖1，鐵電存儲器件1可以包括具有彼此間隔開的源電極102和漏電極103的襯底101。另外，鐵電存儲器件1還可以包括依次層疊或設置在源電極102與漏電極103之間的區域中的襯底101上的界面電介質層110、鐵電柵電介質層120和柵電極130。在鐵電存儲器件1中，通過在柵電極130與襯底101之間施加電壓而在鐵電柵電介質層120中形成剩余極化。在鐵電柵電介質層120中形成的剩余極化的方向或偏置以及強度和力度可以根據電壓的極性和大小來確定。在鐵電柵電介質層120中形成的剩余極化可以將載流子(諸如電子或空穴)誘導到源電極102與漏電極103之間的襯底101的上部。同時，當柵電壓被施加到柵電極130時，作為導電區域的溝道區104形成在襯底101的上部。溝道區104被形成為具有與源電極102和漏電極103相同的導電類型，并且工作電壓被施加在源電極102與漏電極103之間，然后漏電流可以流過溝道區104。通過剩余極化誘導的載流子可以基于溝道區104中的濃度來改變溝道區104的電阻。在溝道區104中誘導的載流子的濃度可以根據鐵電柵電介質層120中剩余極化的方向而變化。另外，具有誘導的導電性的溝道區104的厚度t可以根據在溝道區104中誘導的載流子的濃度來確定。在一個示例中，襯底101可以是P型襯底，并且源電極102和漏電極103可以是N型雜質區域。在這種情況下，如果鐵電柵電介質層120中的剩余極化具有能夠將電子誘導入溝道區104中的第一方向，則溝道區104的厚度t可以由于由剩余極化誘導入溝道區104中的額外電子而增加。因此，溝道區104的電阻值可以降低。可選地，如果鐵電柵電介質層120中的剩余極化具有能夠排斥分布在溝道區104中的電子的第二方向，則溝道區104的厚度t可以通過降低溝道區104中的電子濃度而降低。因此，溝道區104的電阻值可以增加。結果，一旦確定了鐵電柵電介質層120中的剩余極化的方向，即使沒有任何外部偏置電壓，鐵電存儲器件1也可以保留多個不同邏輯數據中的任意一個，從而用作非易失性存儲單元。再次參考圖1，襯底101可以包括半導體材料。作為非限制性示例，襯底101可以是硅(Si)襯底、砷化鎵(GaAs)襯底、磷化銦(InP)襯底、鍺(Ge)襯底或硅鍺(SiGe)襯底。襯底101可以摻雜有N型雜質或P型雜質以具有導電性。源電極102和漏電極103可以分別設置在溝道區104的兩側。在一個實施例中，源電極102和漏電極103可以是摻雜有注入襯底101的部分中的摻雜劑的雜質區。源電極102和漏電極103可以被形成為具有與襯底101的導電類型不同的導電類型。例如，如果襯底101具有P型導電性，則源電極102和漏電極103可以具有N型導電性。在另一個實施例中，源電極102和漏電極103可以是設置在襯底101中或襯底101上的導電圖案。用作源電極102和漏電極103的導電圖案可以包括金屬材料、導電金屬氮化物材料、導電硅化物材料或摻雜半導體材料。界面電介質層110和鐵電柵電介質層120可以依次層疊或設置在襯底101的部分上。界面電介質層110和鐵電柵電介質層120可以是結晶材料。在一個實施例中，界面電介質層110的晶格常數與鐵電柵電介質層120的晶格常數基本相同。在另一個實施例中，在界面電介質層110的晶格常數與鐵電柵電介質層120的晶格常數之間的差值可以等于或小于鐵電柵電介質層120的晶格常數的3％。隨著晶格常數的差值的減小，由晶格常數的差值引起的去極化電場的大小可以減小。如下所述，去極化電場可以使鐵電柵電介質層120的鐵電性弱化。界面電介質層110可以包括反鐵電材料。界面電介質層110可以包括氧化鉿材料、氧化鋯材料、氧化鉿鋯材料或包括其中至少兩種不同材料的組合。界面電介質層1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鐵電存儲器件，包括：襯底，其具有源電極和漏電極；第一界面電介質層，其包括設置在源電極與漏電極之間的襯底上的反鐵電材料；鐵電柵電介質層，其包括設置在第一界面電介質層上的鐵電材料；以及柵電極，其設置在鐵電柵電介質層上。

【技術特征摘要】
2017.06.27 KR 10-2017-00814651.一種鐵電存儲器件，包括：襯底，其具有源電極和漏電極；第一界面電介質層，其包括設置在源電極與漏電極之間的襯底上的反鐵電材料；鐵電柵電介質層，其包括設置在第一界面電介質層上的鐵電材料；以及柵電極，其設置在鐵電柵電介質層上。2.根據權利要求1所述的鐵電存儲器件，其中，第一界面電介質層的晶格常數與鐵電柵電介質層的晶格常數基本相同。3.根據權利要求1所述的鐵電存儲器件，其中，第一界面電介質層包括氧化鉿材料、氧化鋯材料和氧化鉿鋯材料中的至少一種。4.根據權利要求1所述的鐵電存儲器件，其中，鐵電柵電介質層包括氧化鉿材料、氧化鋯材料和氧化鉿鋯材料中的至少一種。5.根據權利要求1所述的鐵電存儲器件，其中，鐵電柵電介質層摻雜有摻雜劑；以及其中，摻雜劑包括碳C、硅Si、鎂Mg、鋁Al、釔Y、氮N、鍺Ge、錫Sn、鍶Sr、鉛Pb、鈣Ca、鋇Ba、鈦Ti、鋯Zr、釓Gd和鑭La中的至少一種元素。6.根據權利要求1所述的鐵電存儲器件，還包括設置在襯底與第一界面電介質層之間的絕緣層，其中，絕緣層包含氧化硅材料、氮化硅材料、氮氧化硅材料和氧化鋁材料中的至少一種。7.根據權利要求1所述的鐵電存儲器件，其中，柵電極包括鎢W材料、鈦Ti材料、銅Cu材料、鋁Al材料、鉑Pt材料、銥Ir材料、釕Ru材料、氮化鎢WN材料、氮化鈦TiN材料、氮化鉭TaN材料、氧化銥IrO材料、氧化釕RuO材料、碳化鎢WC材料、碳化鈦TiC材料、硅化鎢WSi材料、硅化鈦TiSi材料和硅化鉭TaSi材料中的至少一種。8.根據權利要求1所述的鐵電存儲器件，還包括設置在鐵電柵電介質層與柵電極之間的第二界面電介質層，其中，第二界面電介質層包括具有順電性或反鐵電性的金屬氧化物材料。9.根據權利要求8所述的鐵電存儲器件，其中，第二界面電介質層具有比鐵電柵電介質層的帶隙能量更大的帶隙能量。10.根據權利要求8所述的鐵電存儲器件，還包括設置在鐵電柵電介質層與第二界面電介質層之間的第三界面電介質層，其中，鐵電柵電介質層的晶格常數...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉香根，
申請(專利權)人：愛思開海力士有限公司，
類型：發明
國別省市：韓國,KR