[发明专利]存储器器件

说明书

一种器件包含：包含第一导电材料的底部电极；底部电极上方的介电层；介电层上方的内部金属层；内部金属层上方的铁电层；以及铁电层上方的顶部电极，顶部电极包含第二导电材料，顶部电极的面积小于内部金属层的面积。

技术领域

本发明实施例大体上涉及铁电隧道结(ferroelectric tunnel junction，FTJ)，且在特定实施例中，涉及具有内部金属栅极的铁电隧道结和由此类铁电隧道结形成的非易失性存储器器件。

背景技术

常规的铁电隧道结(FTJ)为包含由薄铁电层分隔开的两个金属电极的隧道结。铁电层的电极化方向(也称为定向)可通过施加的电场转变。FTJ的电阻(也称为FTJ的隧穿电阻(tunneling electroresistance，TER))由铁电层的电极化定向确定。举例来说，通过改变穿过铁电势垒(barrier)的静电位(例如电压)分布，FTJ可从高电阻状态(high-resistance state，HRS)变为低电阻状态(low-resistance state，LRS)，或反过来也是如此。将在高电阻状态下的TER标示为R_HRS，且将在低电阻状态下的TER标示为R_LRS，FTJ的TER比率定义为通常，高TER比率对于用于存储器器件中的FTJ是有利的。与FTJ的可编程TER成反比的FTJ的隧穿电流可用于表示存储器器件的不同状态(例如“0”或“1”)。

归因于编程(例如设定)不同电压下FTJ的隧穿电阻的能力，人们对基于FTJ的非易失性存储器器件越来越感兴趣。然而，在形成适用于存储器器件的FTJ方面存在诸多挑战。举例来说，归因于FTJ中的特定介电层的击穿，FTJ的耐久性可能较差。本领域存在形成适用于存储器器件的高性能(例如高耐久性、高TER比率、低编程电压、较小面积)FTJ的需要。

发明内容

本发明实施例的一种器件包含：底部电极，包括第一电导电材料；底部电极上方的介电层；介电层上方的内部金属层；内部金属层上方的铁电层；以及铁电层上方的顶部电极，所述顶部电极包括第二导电材料，顶部电极的面积小于内部金属层的面积。

本发明实施例的一种器件包含：衬底；以及衬底上方的铁电隧道结(FTJ)，FTJ包括：底部电极；底部电极上方的顶部电极；底部电极与顶部电极之间的铁电膜，其中铁电膜与顶部电极具有相同的第一表面积；铁电膜与底部电极之间的内部金属层；以及内部金属层与底部电极之间的介电层，其中介电层与内部金属层具有相同的第二表面积，其中相同的第一表面积小于相同的第二表面积。

本发明实施例的一种方法包含：在衬底上方形成底部电极；在底部电极上方依次形成介电层和内部金属层；使用第一掩模来图案化介电层和内部金属层以使得介电层的剩余部分和内部金属层的剩余部分具有相同的第一表面积；在介电层的剩余部分和内部金属层的剩余部分上方依次形成铁电层和顶部金属层；以及使用第二掩模来图案化铁电层和顶部金属层以使得铁电层的剩余部分和顶部金属层的剩余部分具有相同的第二表面积，其中相同的第二表面积小于相同的第一表面积。

附图说明

当结合附图阅读时从以下详细描述中最好地理解本公开内容的各方面。应注意，根据业界中的标准惯例，各个特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可任意增大或减小各个特征的大小。

图1A和图1B说明一实施例中的包括铁电隧道结(FTJ)的器件的横截面视图。

图2说明另一实施例中的包括FTJ的器件的横截面视图。

图3说明另一实施例中的包括FTJ的器件的横截面视图。

图4说明又一实施例中的包括FTJ的器件的横截面视图。

图5说明一些实施例中的形成包括FTJ的器件的方法的流程图。

具体实施方式