[发明专利]铁电器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种铁电器件及其制造方法。在制造铁电器件的方法中，提供衬底。在衬底之上形成铁电材料膜。在铁电材料膜之上形成结晶化晶种膜。利用结晶化晶种膜对铁电材料膜热处理，以将铁电材料膜转变为结晶铁电膜。去除结晶化晶种膜以暴露结晶铁电膜。在铁电膜之上形成电极膜。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月8日提交的第10-2018-0015858号韩国专利申请的优先权，其通过引用整体合并于此。

技术领域

本公开的各种实施例总体涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种铁电存储器件及其制造方法。

背景技术

通常，当没有外部电场施加到铁电材料时，铁电材料具有自发的电极化。另外，铁电材料可以被控制为保持铁电磁滞曲线上的两种稳定极化状态之一。这种特性可以被用在存储器件中从而以非易失性方式来储存“0”或“1”的逻辑信息。

近来，已经引入了场效应晶体管型铁电存储器件，其中铁电材料被应用于栅电介质层。通过向栅电极层提供预定的写入电压并在栅电介质层中写入不同的极化状态作为逻辑信息，可以执行场效应晶体管型铁电存储器件的写入操作。通过利用场效应晶体管型铁电存储器件的沟道电阻根据被写入栅电介质层中的极化状态而改变的特性来检测经过场效应晶体管型铁电存储器件的沟道的工作电流，可以执行铁电存储器件的读取操作。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供一种制造铁电器件的方法。在该方法中，提供衬底。在所述衬底之上形成铁电材料膜。在所述铁电材料膜之上形成结晶化晶种膜。利用结晶化晶种膜对所述铁电材料膜热处理，以将所述铁电材料膜转变为结晶铁电膜。去除结晶化晶种膜以暴露所述结晶铁电膜。在所述结晶铁电膜之上形成电极膜。

根据本公开的另一方面，提供一种制造铁电器件的方法。在该方法中，提供衬底。在所述衬底之上形成结晶化晶种膜。在所述结晶化晶种膜之上形成铁电材料膜。对所述铁电材料膜热处理，以将所述铁电材料膜转变为结晶铁电膜。在所述结晶铁电膜上形成电极膜。

根据本公开的另一方面，提供一种铁电器件。所述铁电器件包括：衬底、设置在所述衬底之上的界面绝缘层、设置在所述界面绝缘层之上的结晶化晶种层、设置在所述结晶化晶种层之上的铁电层、以及设置在所述铁电层之上的栅电极层。所述结晶化晶种层包括具有比所述界面绝缘层的介电常数更大的介电常数的电介质层。

根据本公开的另一方面，提供一种铁电器件。所述铁电器件包括：衬底、设置在所述衬底之上的铁电层、以及设置在所述铁电层之上的栅电极层。所述铁电层具有3nm至15nm的厚度，以及所述铁电层的平均晶粒尺寸小于所述铁电层的厚度。

附图说明

图1是示意性地示出根据本公开的一个实施例的铁电器件的截面图。

图2是示意性地示出根据本公开的一个实施例的制造铁电器件的方法的流程图。

图3至图8是示意性地示出根据本公开的一个实施例的制造铁电器件的方法的截面图。

图9是示意性地示出根据本公开的另一实施例的铁电器件的截面图。

图10是示意性地示出根据本公开的另一实施例的制造铁电器件的方法的流程图。

图11至图17是示意性地示出根据本公开的另一实施例的制造铁电器件的方法的截面图。

图18是示意性地示出根据本公开的另一实施例的铁电器件的截面图。

图19是示意性地示出根据本公开的一个实施例的铁电层的铁电特性的曲线图。

图20是示出根据本公开的一个实施例的铁电层的晶体结构的图。

图21和图22是示出根据本公开的一个实施例的极化变化的曲线图。