[发明专利]一种铁电隧道结器件及其制造方法

说明书

本申请实施例提供了一种铁电隧道结器件及其制造方法，铁电隧道结器件包括依次层叠的第一电极、铁电层、介质层和第二电极，其中介质层的厚度小于铁电层的厚度，介质层厚度较薄，可以作为铁电隧道结器件的隧穿层，为器件提供较大的隧穿电流，以便器件后续进行非破坏性数据读取，此时铁电层不用作为提供隧穿电流的膜层，可以具有较高的厚度，增加铁电层的极化值，提高隧穿电阻比，增加器件的存储性能。也就是说，本申请实施例通过厚度小于铁电层的介质层，利用该较薄的介质层为铁电隧道结器件提供较大的隧穿电流，较厚的铁电层提供较大的隧穿电阻比，平衡铁电隧道结器件的存储性能和进行非破坏性读取这两种性能。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种铁电隧道结器件及其制造方法。

背景技术

随着半导体技术的快速发展，铁电隧道结(FTJ)由于出色的非易失性存储性能受到广泛关注。通常铁电隧道结(FTJ)器件包括依次层叠的底电极、铁电层或顶电极，可以通过铁电层中的极化反转使得隧穿电阻在高和低之间切换，实现基于铁电隧道结的存储器件。

目前为了提高基于铁电隧道结的存储器件的存储性能，可以通过增加铁电层的厚度，以增加铁电层中的极化值，增加隧穿电阻比(TER)。但是增加铁电层的厚度会导致基于铁电隧道结的存储器件的隧穿电流变小，导致无法进行非破坏性数据读取，即在数据读取操作完成后需要重新写入数据，最终导致基于铁电隧道结的存储器件易发生疲劳失效等可靠性问题。但是若要增大隧穿电流，则需要降低铁电层的厚度，此时铁电层的厚度较薄，铁电层中的极化值较小，隧穿电阻比较小，存储性能下降。

因此，当前的基于铁电隧道结的存储器件存在不能平衡存储性能和进行非破坏性读取这两种性能的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种铁电隧道结器件及其制造方法，能够平衡基于铁电隧道结的存储器件的存储性能和进行非破坏性读取这两种性能。

为实现上述目的，本申请有如下技术方案：

本申请实施例提供一种铁电隧道结器件，包括：

第一电极；

铁电层，所述铁电层位于所述第一电极的一侧表面；

介质层，所述介质层位于所述铁电层远离所述第一电极的一侧表面；所述介质层的厚度小于所述铁电层的厚度；

第二电极，所述第二电极位于所述介质层远离所述第一电极的一侧表面。

可选地，所述铁电层的厚度大于6纳米，所述介质层的厚度为2-3纳米。

可选地，所述介质层的材料为氧化物。

可选地，所述介质层的材料为氧化铝。

可选地，所述第一电极的材料为N型掺杂或P型掺杂的多晶硅，所述第二电极的材料为金属材料。

可选地，所述铁电层的材料为掺杂的HfO₂。

可选地，所述铁电层的材料为HZO。

可选地，所述第一电极包括多个相互平行的条状第一子电极，所述第二电极包括多个相互平行的条状第二子电极，所述第一子电极和所述第二子电极在所述第一子电极所在平面上的投影垂直交叉。

本申请实施例提供一种铁电隧道结器件的制造方法，包括：

在第一电极上形成铁电层；

在所述铁电层上形成介质层；

在所述介质层上形成第二电极。

可选地，所述第一电极包括多个相互平行的条状第一子电极，在所述第一电极上形成铁电层之前，还包括：

在氧化硅衬底上形成光刻胶层；