[发明专利]铁电电容器、铁电场效应晶体管及在形成包含导电材料与铁电材料的电子组件时使用的方法

说明书

一种在形成包含导电材料与铁电材料的电子组件时使用的方法包含在衬底上方形成非铁电含金属氧化物的绝缘体材料。在所述衬底上方形成包含至少两种不同组合物非铁电金属氧化物的复合堆叠。所述复合堆叠具有至少1×10²西门子/厘米的总体导电率。使用所述复合堆叠来使所述非铁电含金属氧化物的绝缘体材料变为铁电的。在所述复合堆叠及所述绝缘体材料上方形成导电材料。本发明还揭示独立于制造方法的铁电电容器及铁电场效应晶体管。

技术领域

本文中所揭示的实施例涉及铁电电容器、涉及铁电场效应晶体管及涉及在形成包含导电材料与铁电材料的电子组件时使用的方法。

背景技术

存储器是一种类型的集成电路，且在计算机系统中用于存储数据。可将存储器制作成一或多个个别存储器单元阵列。可使用数字线(其也可称为位线、数据线、感测线或数据/感测线)及存取线(其也可称为字线)来写入或读取存储器单元。所述数字线可沿着阵列的列以导电方式互连存储器单元，且所述存取线可沿着阵列的行以导电方式互连存储器单元。每一存储器单元可通过数字线与存取线的组合而唯一地寻址。

存储器单元可是易失性的或非易失性的。非易失性存储器单元可存储数据达经延长时间段(包括当计算机关断时)。易失性存储器耗散且因此在许多例子中需要每秒多次地经刷新/经重新写入。不管如何，存储器单元经配置以将存储器保持或存储于至少两个不同可选择状态中。在二进制系统中，将所述状态视为“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可经配置以存储多于两个信息等级或信息状态。

电容器是可在存储器单元中使用的一种类型的电子组件。电容器具有由电绝缘材料分离的两个电导体。作为电场的能量可以静电方式存储于此材料内。一种类型的电容器是具有作为绝缘材料的至少部分的铁电材料的铁电电容器。铁电材料由具有两个稳定极化状态表征且借此可包含存储器单元的可编程材料。铁电材料的极化状态可通过施加适合的编程电压而改变，且在移除编程电压之后保持(至少达一时间)。每一极化状态具有与另一极化状态不同的电荷存储电容，且理想地所述电荷存储电容可用于在不反转极化状态(直到期望如此反转为止)的情况下写入(即，存储)及读取存储器状态。较不合意的是，在具有铁电电容器的一些存储器中，读取存储器状态的动作可反转极化。因此，在确定极化状态之后，即刻进行向存储器单元的重新写入以在极化状态的确定之后立即使存储器单元进入预读取状态。不管如何，由于形成电容器的一部分的铁电材料的双稳定特性，因此并入有铁电电容器的存储器单元理想地是非易失性的。一种类型的存储器单元具有以串联方式与铁电电容器电耦合的选择装置。

场效应晶体管是可在存储器单元中使用的另一类型的电子组件。这些晶体管包含在其之间具有半导电沟道区域的一对导电源极/漏极区域。导电栅极邻近所述沟道区域且通过薄栅极绝缘体材料与其分离。将适合电压施加到所述栅极允许电流穿过所述沟道区域从所述源极/漏极区域中的一者流动到另一者。当从所述栅极移除所述电压时，很大程度上防止电流流动穿过所述沟道区域。场效应晶体管也可包括额外结构，举例来说，作为栅极构造的一部分的可逆地可编程电荷存储区域。另外或另一选择是，可在存储器单元中使用除场效应晶体管之外的晶体管，举例来说，双极晶体管。

一种类型的晶体管是铁电场效应晶体管(FeFET)，其中栅极构造的至少某一部分包含铁电材料。再次，此些材料由两个稳定极化状态表征。场效应晶体管中的这些不同状态可由针对晶体管的不同阈值电压(V_t)或由针对选定操作电压的不同沟道导电率表征。可通过施加适合的编程电压而改变铁电材料的极化状态，且此导致高沟道电导或低沟道电导中的一者。通过铁电极化状态引发的高及低电导在移除编程栅极电压之后保持(至少达一时间)。可通过施加小漏极电压(其并不干扰铁电极化)而读取沟道电导的状态。

可在除存储器电路之外的电路中使用电容器及晶体管。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的工艺中的衬底片段的图解性截面图。

图2是处于在由图1所展示的处理步骤之后的处理步骤处的图1衬底的图式。