[发明专利]铁电存储器及其制造方法

说明书

本发明提供了一种铁电存储器及其制造方法，该铁电存储器包括存储单元阵列，每个存储单元包括晶体管和与晶体管连接的铁电电容，所述铁电电容包括第一电极、第二电极和位于第一电极和第二电极之间的铁电材料层，其中在第一电极或第二电极的至少一个中掺杂有第五族金属元素中的至少一种。通过在电极中掺杂第五族金属元素可以改善铁电存储器的产品性能。

技术领域

本发明涉及铁电存储器技术领域，特别涉及一种铁电存储器的铁电电容。

背景技术

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。

现有的铁电存储器，其存储单元的铁电电容通常使用的是电极-铁电材料层-电极的结构，现有的铁电存储器的结构及使用的材料在制造过程中会发生电极氧化的情况，容易造成铁电材料印记，影响铁电存储器的性能。而且现有的结构使用的电极材料做成的铁电存储器会存在击穿电压低，工艺上Q-Time限制等多种问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁电存储器及其制造方法，可以改善铁电存储器的铁电电容的击穿电压，避免不受控制的电极氧化问题，并使得制造工艺的Q-time问题得到解决。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铁电电容器，其包括第一电极、第二电极和位于第一电极和第二电极之间的铁电材料层，其特征在于：在铁电电容器的第一电极或第二电极至少一个中掺杂有第五族金属元素中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，其中所述第五族金属元素包括钒、铌、钽。

根据本发明的一个实施例，其中掺杂的第五族金属元素为第五族金属元素的金属氧化物。

根据本发明的一个实施例，其中所述第五族金属元素在第一电极或第二电极中为均匀分布。

根据本发明的一个实施例，其中所述第五族金属元素在第一电极或第二电极靠近铁电材料层的区域的浓度高于其他区域的浓度。

根据本发明的一个实施例，其中所述铁电电容器为平面电容器。

根据本发明的一个实施例，其中所述铁电电容器为内层为第一电极中间层为铁电材料层最外层为第二电极的柱体状三维立体电容器。

根据本发明的一个实施例，其中第一电极和第二电极的材料可以是以下材料中的一种或多种：钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钛硅(TiSiNx)、氮化钛铝(TiAlNx)、碳氮化钛(TiCNx)、氮化钽(TaNx)、氮化钽硅(TaSiNx)、氮化钽铝(TaAlNx)、氮化钨(WNx)、硅化钨(WSix)、碳氮化钨(WCNx)、钌(Ru)、氧化钌(RuOx)、铱(Ir)、掺杂多晶硅、透明导电氧化物(TCO)或氧化铱(IrOx)或这些材料的复合。

根据本发明的一个实施例，其中所述铁电材料包括氧和一种或多种铁电金属组成的具有铁电性的材料，所述铁电金属包括锆(Zr)、铪(Hf)、钛(Ti)、铝(Al)、镍(Ni)和/或铁(Fe)，并且所述铁电材料可以掺杂第II族元素钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)；或者掺杂第III族元素钪(Sc)、钇(Y)、铝(Al)、镓(Ga)以及铟(In))；或者掺杂镧系元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。

根据本发明的一个实施例的一种铁电存储器，其包括若干阵列排布的存储单元，每个存储单元包括晶体管和与晶体管连接的铁电电容器，其中所述铁电电容器采用前述的铁电电容器。

为达成前述目的，本发明一种制造铁电存储器的制造方法，其包括：

提供半导体衬底；