[发明专利]具有减少的边缘缺陷的铁电存储器件及其制造方法

说明书

公开了铁电存储器件和用于形成铁电存储器件的方法的实施例。在一个示例中，铁电存储单元包括第一电极、第二电极以及布置在第一电极与第二电极之间的铁电层。由第一电极和第二电极露出的边缘区被至少一个恢复层或阻挡层覆盖。

背景技术

本公开的实施例涉及铁电存储器件及其制造方法。

诸如铁电RAM(FeRAM或FRAM)之类的铁电存储器使用铁电材料层来实现非易失性。铁电材料层具有所施加电场与所储存表观电荷之间的非线性关系，并且因此可以在电场下切换极性。铁电存储器的优点包括低功耗、快速写性能和高最大读/写耐久度。

发明内容

在此公开了铁电存储器件及其制造方法的实施例。

在一个示例中，铁电存储单元包括第一电极、第二电极以及布置在第一电极与第二电极之间的铁电层。由第一电极和第二电极露出的边缘区可以被至少一个恢复层或阻挡层覆盖。

在一些实施例中，恢复层包括下列各项至少之一：HfO_x、ZrO_x、AlO_x、HfZrO_x、HfSiO_x、TiAlO_x，并且具有大约至大约的厚度。在一些实施例中，阻挡层包括下列各项至少之一：氮化硅、氧氮化硅或氧化铝，并且具有大约至大约的厚度。

在一些实施例中，恢复层覆盖边缘区，并且阻挡层覆盖恢复层。

在一些实施例中，恢复层被掺杂下列各项至少之一：Hf、Zr、Ti、Al、Si、V、O、H、Nb、Ta、Y、钆(Gd)或La。

在一些实施例中，边缘区包括边缘掺杂部，所述边缘掺杂部被恢复层或阻挡层中的至少一个覆盖。

在一些实施例中，边缘掺杂部包括下列各项至少之一：铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、铝(Al)、硅(Si)、氢(H)、氧(O)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钇(Y)和/或镧(La)，并且从铁电层的露出表面到铁电层中一定深度的按浓度梯度延伸，所述深度处于大约至大约10nm的范围。

在一些实施例中，铁电层的边缘区还包括凹陷部，所述凹陷部被恢复层覆盖，所述恢复层被阻挡层覆盖。

在一些实施例中，第一电极和第二电极每个都包括下列各项至少之一：氮化钛(TiN)、氮化钛硅(TiSiN_x)、氮化钛铝(TiAlN_x)、碳氮化钛(TiCN_x)、氮化钽(TaN_x)、氮化钽硅(TaSiN_x)、氮化钽铝(TaAlN_x)、氮化钨(WN_x)、硅化钨(WSi_x)、碳氮化钨(WCN_x)、钌(Ru)或氧化钌(RuO_x)。在一些实施例中，铁电层包括下列各项至少之一：铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)、氧(O)或钛(Ti)。

在一些实施例中，铁电层被掺杂下列各项至少之一：Hf、Zr、Ti、Al、硅(Si)、氢(H)、O、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钇(Y)或镧(La)。

在另一示例中，铁电存储单元包括第一电极、第二电极以及布置在第一电极与第二电极之间的铁电层。铁电层可以包括边缘区，所述边缘区被第一电极和第二电极露出。边缘区可以包括凹陷部，所述凹陷部被恢复层或阻挡层中的至少一个覆盖。

在一些实施例中，恢复层包括下列各项至少之一：HfO_x、ZrO_x、AlO_x、HfZrO_x、HfSiO_x、TiAlO_x，并且具有大约至大约的厚度。在一些实施例中，阻挡层包括下列各项至少之一：氮化硅、氧氮化硅或氧化铝，并且具有大约至大约的厚度。