[发明专利]铁电膜层的制造方法、铁电隧道结单元、存储器元件及其写入与读取方法

权利要求书

1.一种铁电隧道结单元，其特征在于，所述铁电隧道结单元包括：一第一电极、一第二电极以及一夹设于所述第一电极与所述第二电极之间的铁电膜层，构成所述铁电膜层的材料至少包括一基底材料以及一掺杂物，且所述基底材料包括两个氧化物，每一个所述氧化物是一碱土金属氧化物以及一过渡金属氧化物两者之中的至少一种，且所述掺杂物包括铝原子、硅原子、钛原子、钽原子、氮原子、镧原子、氮化钽、氮化钛或其组合。

2.如权利要求1所述的铁电隧道结单元，其特征在于，所述基底材料包括氧化铪以及氧化锆，且所述掺杂物是氧化硅、氧化铝或其组合。

3.如权利要求2所述的铁电隧道结单元，其特征在于，所述基底材料的通式为Hf_xZr_(1-x)O_y，其中，x是介于0.25至0.75之间，且y是介于1.8至2.2之间。

4.如权利要求3所述的铁电隧道结单元，其特征在于，所述掺杂物中的硅原子或者铝原子的比例是介于1％至5％之间。

5.如权利要求3所述的铁电隧道结单元，其特征在于，所述掺杂物是氮化钛或者氮化钽，且所述掺杂物的比例是介于1％至10％之间。

6.如权利要求2所述的铁电隧道结单元，其特征在于，所述基底材料的通式为Hf_xZr_(1-1.25x)O_y，其中，x是介于0.2至0.6之间，且y是介于1.8至2.2之间，其中，所述掺杂物是硅原子，且所述氧化铪的铪原子的原子数目与所述硅原子的原子数目的比值是介于4至9之间。

7.如权利要求1所述的铁电隧道结单元，其特征在于，构成所述第一电极与所述第二电极的材料为氮化钛、氮化钽或者重掺杂半导体。

8.一种铁电膜层的制造方法，其特征在于，所述铁电膜层的制造方法包括：

形成一积层体，所述积层体包括一第一基底材料叠层结构以及至少一掺杂材料结构，其中，所述第一基底材料叠层结构包括至少一种氧化物，所述氧化物是一碱土金属氧化物以及一过渡金属氧化物两者之中的至少一种，所述掺杂材料结构包括一掺杂物，所述掺杂物包括铝原子、硅原子、钛原子、钽原子、氮原子、镧原子、氮化钽、氮化钛或其组合；以及

对所述积层体施以一热处理步骤，以使所述基底材料叠层结构内的原子与所述掺杂材料结构内的所述掺杂物交互扩散，而形成所述铁电膜层。

9.如权利要求8所述的铁电膜层的制造方法，其特征在于，所述掺杂物是氧化硅、氧化铝、氮化钛、氮化钽或其组合。

10.如权利要求9所述的铁电膜层的制造方法，其特征在于，所述第一基底材料叠层结构包括一第一氧化物层以及一与所述第一氧化物层直接连接的第二氧化物层，所述第一氧化物层与所述第二氧化物层分别包括一氧化物，且每一个所述氧化物是所述碱土金属氧化物以及过渡金属氧化物两者之中的至少一种。

11.如权利要求9所述的铁电膜层的制造方法，其特征在于，所述第一基底材料叠层结构包括两层彼此连接的第一氧化物层。

12.如权利要求11所述的铁电膜层的制造方法，其特征在于，所述积层体还包括一第二基底材料叠层结构，且所述掺杂材料层夹设于所述第一基底材料叠层结构与所述第二基底材料叠层结构之间。

13.如权利要求12所述的铁电膜层的制造方法，其特征在于，所述第二基底材料叠层结构包括两层彼此连接的第二氧化物层，且所述第一氧化物层与所述第二氧化物层分别包括一氧化物，且每一个所述氧化物是所述碱土金属氧化物以及过渡金属氧化物两者之中的至少一种。