[发明专利]场效晶体管、半导体器件及其制造方法

说明书

一种半导体器件包括晶体管及铁电隧道结。铁电隧道结连接到晶体管的漏极接触件。铁电隧道结包括第一电极、第二电极、结晶氧化物层及铁电层。第二电极设置在第一电极之上。结晶氧化物层与铁电层彼此直接接触地设置在第一电极与第二电极的中间。结晶氧化物层包含结晶氧化物材料。铁电层包含铁电材料。

技术领域

本公开实施例是涉及场效晶体管、半导体器件及其制造方法。

背景技术

半导体集成电路(integrated circuit，IC)行业已经历快速增长。IC材料及设计的技术进步已产生几代IC，其中每一代具有比前一代更小且更复杂的电路。在IC演进的过程中，功能密度(即，每芯片面积的内连器件的数目)一般会增大，同时几何大小(即，可使用制作工艺形成的最小组件或线)已减小。此种按比例缩小工艺一般通过提高生产效率及降低相关联成本来提供益处。

发明内容

根据本公开的一些实施例，一种半导体器件包括晶体管及铁电隧道结。所述铁电隧道结连接到所述晶体管的漏极接触件。所述铁电隧道结包括第一电极、第二电极、结晶氧化物层及铁电层。所述第二电极设置在所述第一电极之上。所述结晶氧化物层与所述铁电层彼此直接接触地设置在所述第一电极与所述第二电极的中间。所述结晶氧化物层包含结晶氧化物材料。所述铁电层包含铁电材料。

根据本公开的一些实施例，一种场效晶体管包括源极区、漏极区、沟道区及栅极结构。所述沟道区设置在所述源极区与所述漏极区之间。所述栅极结构设置在所述沟道区上。所述栅极结构包括依序堆叠在所述沟道区上的晶体氧化物层、铁电层及栅极金属层。所述晶体氧化物层包含具有结晶结构的氧化物。具有结晶结构的所述氧化物包括选自氧化镁、氧化铝及氧化钽中的至少一种。所述铁电层包含铁电材料。所述铁电材料直接设置在具有所述结晶结构的所述氧化物上。

根据本公开的一些实施例，一种半导体器件的制造方法包括以下步骤。在内连结构的导电图案上形成底部金属层。在所述底部金属层上形成结晶氧化物毯覆层及铁电毯覆层。所述结晶氧化物毯覆层包含具有结晶结构的氧化物。所述铁电毯覆层在实体上接触所述结晶氧化物毯覆层。所述结晶氧化物毯覆层的具有所述结晶结构的所述氧化物充当所述铁电毯覆层的铁电材料的模板。在所述结晶氧化物毯覆层及所述铁电毯覆层之上形成顶部金属层。将堆叠的所述底部金属层、所述结晶氧化物毯覆层、所述铁电毯覆层及所述顶部金属层图案化，以分别形成铁电隧道结的底部电极、结晶氧化物层、铁电层及顶部电极。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1A到图1G是根据本公开一些实施例的在半导体器件的制造工艺期间形成的结构的示意性剖视图。

图1H到图1J是根据本公开一些实施例的氧化镁晶格的不同取向的示意图。

图2A到图2I是根据本公开一些实施例的在半导体器件的制造工艺期间形成的结构的示意性剖视图。

图3A到图3G是根据本公开一些实施例的在半导体器件的制造工艺期间形成的结构的示意性剖视图。

图4A到图4G是根据本公开一些实施例的分层结构(layered structure)的示意性剖视图。

具体实施方式

以下公开提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特征“之上”或第二特征“上”可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征从而使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开可能在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。