[发明专利]铁电电容器、铁电场效应晶体管以及用于形成包括导电材料和铁电材料的电子装置的方法

说明书

用于形成包括导电材料和铁电材料的电子装置的方法包括形成复合堆叠，所述复合堆叠包括多种含金属氧化物的绝缘体材料。所述含金属氧化物的绝缘体材料中的至少一种在非铁电绝缘材料之间并且直接抵靠非铁电绝缘材料。所述多种含金属氧化物的绝缘体材料具有与紧邻的所述非铁电绝缘体材料不同的组成。所述复合堆叠经受至少200℃的温度。在所述经受处理之后，所述复合堆叠包括多种含铁电金属氧化物的绝缘体材料，其中至少一种在非铁电绝缘材料之间并且直接抵靠非铁电绝缘材料。在所述经受处理之后，所述复合堆叠是铁电的。形成与所述复合堆叠相邻的导电材料。还公开了装置。

技术领域

本文中所揭示的实施例涉及铁电电容器、铁电场效应晶体管以及用于形成包括导电材料及铁电材料的电子装置的方法。

背景技术

存储器是集成电路的一种类型，并且在计算机系统中用于存储数据。存储器可以在个别存储单元的一或多个阵列中制造。可以使用数位线(其也可以称为位线、数据线或读出线)和存取线(其也可以称为字线)写入或读取存储器单元。数位线可以沿阵列的列导电地互连存储器单元，并且存取线可以沿阵列的行导电地互连存储器单元。每一存储单元可以通过数位线和存取线的组合被唯一地寻址。

存储器单元可以是易失性的、半易失性的或非易失性的。非易失性存储器单元可以在没有电力的情况下长时间存储数据。非易失性存储器通常被指定为具有至少约10年的保持时间的存储器。易失性存储器耗散并且因此被刷新/重写以维持数据存储。易失性存储器可能具有毫秒或更少的保持时间。无论如何，存储器单元被配置成在至少两种不同的可选状态中保持或存储存储器。在二进制系统中，所述状态被认为是“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可以被配置成存储两个以上的信息等级或状态。

电容器是可以用于存储器单元中的一种类型的电子组件。电容器具有由电绝缘材料分隔的两个电导体。作为电场的能量可以被静电存储在此材料内。根据绝缘材料的组成，所述存储场将是易失性的或非易失性的。例如，仅包含SiO₂的电容器绝缘材料将是易失性的。一种类型的非易失性电容器是铁电电容器，其具有铁电材料作为绝缘材料的至少一部分。铁电材料的特征在于具有两种稳定的极化状态，因此可以包括电容器和/或存储单元的可编程材料。可以通过施加适当的编程电压来改变铁电材料的极化状态，并且在移除编程电压之后保持(至少一段时间)。每一极化状态具有与另一极化状态不同的电荷存储电容，并且其理想地可以用于写入(即，存储)及读取(即，确定)存储器状态，而无需使极化状态反向直到需要使其反向为止。不太期望的是，在一些具有铁电电容器的存储器中，读取存储状态的行为可以使极化反向。因此，在确定极化状态时，在确定之后立即进行存储器单元的重写以将存储器单元置于预读状态。无论如何，由于形成电容器一部分的铁电材料的双稳态特性，因此结合有铁电电容器的存储单元理想地是非易失性的。

场效应晶体管是可以用于存储器单元中的另一类型的电子组件。这些晶体管包括其间具有半导体沟道区的一对源极/漏极区。导电栅极与沟道区相邻并且通过薄栅极绝缘体与沟道区分隔。向栅极施加适当的电压允许电流从源极/漏极区中的每一者通过沟道区流向另一个。当从栅极移除电压时，在很大程度上阻止了电流流过沟道区。场效应晶体管还可以包含额外结构，例如可逆可编程电荷存储区，其作为栅极绝缘体和导电栅极之间的栅极结构的一部分。场效应晶体管可以是铁电的，其中至少一部分栅极结构(例如栅极绝缘体)包括铁电材料。晶体管中的铁电材料的两种不同极化状态可以由晶体管的不同阈值电压(V_t)或由选定操作电压的不同沟道导电性来表征。

电容器和晶体管可以用在除存储器电路之外的电路中。

附图说明

图1是根据本发明实施例的工序中的衬底结构的一部分的示意性横截面图。

图2是在图1所展示的处理步骤之后的图1结构的视图。

图3是根据本发明实施例的工序中的衬底结构的一部分的示意性横截面图。

图4是在图3所展示的处理步骤之后的图3结构的视图。