[发明专利]铁电装置及形成铁电装置的方法

说明书

一些实施例包含一种铁电装置，所述铁电装置包括邻近电极的铁电材料。所述装置包含沿着所述铁电材料最接近所述电极的表面的含半导体材料的区域。与所述铁电材料的其余部分相比，所述含半导体材料的区域具有较高半导体材料浓度。举例来说，所述装置可为晶体管或电容器。所述装置可并入到存储器阵列中。一些实施例包含一种形成铁电电容器的方法。在第一电极上方形成含氧化物的铁电材料。在所述含氧化物的铁电材料上方形成第二电极。邻近所述第二电极形成所述含氧化物的铁电材料的富含半导体材料的部分。

技术领域

铁电装置(例如，电容器及晶体管)及形成铁电装置的方法。

背景技术

存储器是一种类型的集成电路，且用于计算机系统中以供存储数据。存储器可制作于个别存储器单元的一或多个阵列中。可使用数字线(其还可被称为位线、数据线、感测线或数据/感测线)及存取线(其还可被称为字线)来对存储器单元进行写入或读取。数字线可沿着阵列的各列以导电方式将存储器单元互连，且存取线可沿着阵列的各行以导电方式将存储器单元互连。可通过数字线及存取线的组合而将每一存储器单元唯一地寻址。

存储器单元可为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延长的时间段(包含当计算机被关断时)。易失性存储器耗散且因此在许多例子中需要每秒多次地进行刷新/重新写入。无论如何，存储器单元经配置以按照至少两种不同可选择状态来存留或存储存储器。在二进位系统中，所述状态被视为“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层级或状态。

电容器是可用于存储器单元中的一种类型的电子组件。电容器具有两个通过电绝缘材料而分离的电导体。能量(如电场)可以静电方式存储于此材料内。一种类型的电容器是铁电电容器，所述铁电电容器具有作为绝缘材料的至少部分的铁电材料。铁电材料通过具有两个稳定极化状态而表征且借此可包括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编程电压而改变并在移除所述编程电压之后保持(至少达一时间)。每一极化状态具有彼此不同的存储电荷的电容，且理想地，所述电容可用于在不反转所述极化状态的情况下写入(即，存储)并读取存储器状态，直到期望此极化状态被反转为止。较不合意地是，在一些具有铁电电容器的存储器中，读取存储器状态的行为可使极化反转。因此，在确定极化状态之后，即刻进行存储器单元的重新写入以在其确定之后立即使所述存储器单元进入预读取状态。无论如何，由于形成铁电电容器的一部分的铁电材料的双稳态特性，因此理想地并入有所述电容器的存储器单元是非易失性的。一种类型的存储器单元具有与铁电电容器串联地电耦合的选择装置。

场效应晶体管是可用于存储器单元中的另一类型的电子组件。这些晶体管包括其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而与所述沟道区域分离。将适合电压施加到栅极会允许电流从源极/漏极区域中的一者穿过沟道区域而流动到另一者。当将所述电压从所述栅极移除时，在很大程度上防止电流流动穿过所述沟道区域。场效应晶体管还可包含额外结构，举例来说，作为栅极构造的部分的可逆可编程电荷存储区域。除场效应晶体管之外的晶体管(举例来说，双极晶体管)可另外或交替地用于存储器单元中。

一种类型的晶体管是其中栅极构造的至少一些部分包括铁电材料的铁电场效应晶体管(FeFET)。同样地，此些材料通过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通过针对晶体管的不同阈值电压(Vt)而表征或通过针对选定操作电压的不同沟道导电率而表征。可通过施加适合编程电压而改变铁电材料的极化状态，且这导致高沟道电导或低沟道电导中的一者。由铁电极化状态引起的高电导及低电导在移除编程栅极电压之后保持(至少达一时间)。可通过施加并不干扰铁电极化的小漏极电压而读取沟道电导的状态。

电容器及晶体管可用于除存储器电路之外的电路中。包含铁电电容器及晶体管在内或除铁电电容器及晶体管以外，还可在集成电路中利用其它类型的铁电装置。

附图说明

图1是实例性实施例铁电装置的一部分的图解性横截面图。