[发明专利]开关元件、半导体存储器装置及其制造方法

权利要求书

1.一种开关元件，该开关元件包括：

第一栅极介电层，该第一栅极介电层形成在基板上方；

第二栅极介电层，该第二栅极介电层形成在所述第一栅极介电层上方以与所述第一栅极介电层的一部分交叠，并且包括铁电材料；

第二栅电极，该第二栅电极形成在所述第二栅极介电层上方；以及

第一栅电极，该第一栅电极位于所述第一栅极介电层和所述第二栅极介电层之间，并且被配置为控制所述第二栅极介电层选择性地具有负电容。

2.根据权利要求1所述的开关元件，其中，所述第一栅电极包括位于所述第一栅极介电层和所述第二栅极介电层之间的第一区域以及从所述第一区域延伸并且与所述第二栅电极的侧壁邻近的第二区域，并且所述第二区域与所述第二栅电极的侧壁之间设置有间隙。

3.根据权利要求2所述的开关元件，其中，所述间隙的线宽至少大于所述第一栅极介电层的厚度。

4.根据权利要求1所述的开关元件，其中，所述第二栅极介电层包括具有萤石结构的金属氧化物，该萤石结构具有选自立方晶系、四方晶系和单斜晶系的一个或更多个稳定组成区域。

5.根据权利要求4所述的开关元件，其中，所述第二栅极介电层具有1nm至20nm的厚度。

6.根据权利要求1所述的开关元件，其中，在所述开关元件截止时，所述第一栅电极和所述第二栅电极中的每一个具有截止电压电平，并且在导通操作时间中，第一导通电压和第二导通电压分别被施加到所述第一栅电极和所述第二栅电极，

其中，所述第一导通电压从所述截止电压电平扫掠到低于所述截止电压电平的第一电压电平，并且从所述第一电压电平连续地扫掠到第二电压电平，所述第二电压电平高于所述截止电压电平并且具有与所述第一电压电平不同的极性，并且

所述第二导通电压从所述截止电压电平扫掠到第三电压电平，所述第三电压电平高于所述截止电压电平。

7.根据权利要求6所述的开关元件，其中，所述第一导通电压从所述截止电压电平扫掠到所述第一电压电平的时间点早于所述第二导通电压从所述截止电压电平扫掠到所述第三电压电平的时间点。

8.根据权利要求6所述的开关元件，其中，所述截止电压电平包括接地电位，所述第一电压电平具有负极性，并且所述第二电压电平和所述第三电压电平具有正极性。

9.一种开关元件，该开关元件包括：

第一栅极层叠物，该第一栅极层叠物形成在基板上方；以及

一个或更多个第二栅极层叠物，所述一个或更多个第二栅极层叠物形成在所述基板上方并且与所述第一栅极层叠物邻近，

其中，所述第一栅极层叠物包括依次层叠在所述基板上方的第一栅极介电层、第一栅电极、第二栅极介电层和第二栅电极，所述第二栅极介电层包括响应于施加到所述第一栅电极的偏压而具有负电容的铁电材料，并且

所述第二栅极层叠物包括依次层叠在所述基板上方的第三栅极介电层、第四栅极介电层和第三栅电极，所述第四栅极介电层包括具有自感生负电容的铁电材料。

10.根据权利要求9所述的开关元件，其中，所述第二栅极介电层与所述第一栅极介电层的一部分交叠，并且

所述第一栅电极包括位于所述第一栅极介电层和所述第二栅极介电层之间的第一区域以及从所述第一区域延伸并与所述第二栅电极的侧壁邻近的第二区域，并且所述第二区域与所述第二栅电极的侧壁之间设置有间隙。

11.根据权利要求10所述的开关元件，其中，所述间隙的线宽至少大于所述第一栅极介电层的厚度，并且小于所述第一栅极层叠物和所述第二栅极层叠物之间的距离。

12.根据权利要求10所述的开关元件，其中，所述第二栅电极的一个侧壁面向所述第三栅电极，并且所述第二栅电极的另一侧壁面向所述第一栅电极的所述第二区域。