[发明专利]铁电存储器器件及其制造方法

说明书

本公开总体涉及铁电存储器器件及其制造方法。本文公开了可提高铁电存储器器件的保持性能的铁电堆叠。一种示例性铁电堆叠具有设置在第一电极和第二电极之间的铁电开关层(FSL)堆叠。铁电堆叠包括设置在第一FSL和第二FSL之间的阻挡层，其中阻挡层的第一晶体条件不同于第一FSL和/或第二FSL的第二晶体条件。在一些实施例中，第一晶体条件为非晶相，并且第二晶体条件为正交相。在一些实施例中，第一FSL和/或第二FSL包括第一金属氧化物，并且阻挡层包括第二金属氧化物。铁电堆叠可以是铁电电容器、晶体管的一部分和/或连接到铁电存储器器件中的晶体管，来以非易失性方式提供数据存储。

技术领域

本公开总体涉及铁电存储器器件及其制造方法。

背景技术

许多现代电子器件包含被配置为存储数据的电子存储器。电子存储器 可以是易失性存储器或非易失性存储器。易失性存储器通常在供电时存储 数据(即，在通电时存储数据)，而非易失性存储器通常甚至可以在未供 电时存储数据(即，在通电或断电时存储数据)。基于铁电的存储器器件 由于其具有诸如高速读取/写入时间、高开关耐久性和/或低功耗等优异的 电性能，是下一代非易失性存储器技术的有希望的候选者。尽管现有的基于铁电的存储器器件通常足以满足其预期用途，但它们并非在所有方面都 是完全令人满意的。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种存储器器件，包括：铁电堆 叠，具有：第一电极和第二电极；第一铁电层和第二铁电层，设置在所述 第一电极和所述第二电极之间，其中，所述第一铁电层和所述第二铁电层 包括第一电介质材料；以及电介质层，设置在所述第一铁电层和所述第二 铁电层之间，其中，所述电介质层包括与所述第一电介质材料不同的第二 电介质材料。

根据本公开的另一实施例，提供了一种存储器器件，包括：晶体管， 设置在衬底之上；铁电存储器堆叠，设置在所述衬底之上，其中，所述铁 电存储器堆叠包括：第一电极和第二电极，以及铁电开关层(FSL)堆 叠，设置在所述第一电极和所述第二电极之间，其中，所述FSL堆叠包括 第一FSL、第二FSL和设置在所述第一FSL和所述第二FSL之间的阻挡 层，其中，所述阻挡层的第一晶体条件不同于所述第一FSL和所述第二 FSL的第二晶体条件；以及互连结构，设置在所述衬底之上，其中，所述 互连结构电连接到所述晶体管和所述铁电存储器堆叠。

根据本公开的又一实施例，提供了一种用于形成铁电存储器堆叠的方 法，所述方法包括：在衬底之上形成第一电极层；在所述第一电极层之上 形成第一铁电电介质层，其中，所述第一铁电电介质层具有第一晶体条 件；在所述第一铁电电介质层之上形成电介质层，其中，所述电介质层具 有第二晶体条件并且所述第二晶体条件不同于所述第一晶体条件；在所述 电介质层之上形成第二铁电电介质层，其中，所述第二铁电电介质层具有 第三晶体条件并且所述第二晶体条件不同于所述第三晶体条件；以及在所 述第二铁电电介质层之上形成第二电极层。

附图说明

当结合附图进行阅读时，通过以下详细描述可最佳地理解本公开。要 强调的是，根据行业的标准惯例，各种特征没有按比例绘制并且仅用于图 示的目的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可能被任意地 增大或缩小了。

图1A-图1E根据本公开的各个方面提供了具有不同厚度的铁电层的 实验特性。

图2A和图2B是根据本公开的各个方面的铁电堆叠的部分或整体的局 部截面图。

图3A-图3F根据本公开的各个方面提供了具有和不具有阻挡层的铁电 堆叠的模拟特性。

图4A、图4B、图5A、图5B、图6A和图6B是根据本公开的各个方 面的具有各种配置的铁电堆叠的部分或整体的局部截面图。

图7A、图7B和图8是根据本公开的各个方面的包括一个或多个基于 铁电的存储器单元的器件的部分或整体的局部截面图。

图9是根据本公开的各个方面的铁电存储器器件的部分或整体的局部 截面图。