[发明专利]提升铁电隧穿结性能的器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种提升铁电隧穿结性能的器件结构，其特征在于，包括：

上电极、铁电层、绝缘介质层和下电极；

其中，所述上电极位于所述绝缘介质层和所述铁电层的上方，所述下电极位于所述绝缘介质层和所述铁电层的下方，所述铁电层位于所述绝缘介质层的上方或下方；

所述绝缘介质层上分布有小孔，所述铁电层通过所述小孔与所述上电极或所述下电极接触。

2.如权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述上电极的材料为金属单质、导电金属化合物中的至少一种。

3.如权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述下电极的材料为金属单质、导电金属化合物及重参杂的半导体材料中的至少一种。

4.如权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述铁电层由具有铁电特性的材料组成。

5.如权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述绝缘介质层由绝缘材料组成。

6.如权利要求1所述的器件结构，其特征在于，所述上电极的厚度为5-100nm，所述下电极的厚度为5-100nm，所述铁电层的厚度为2-10nm，所述小孔的尺寸为10-50nm。

7.一种提升铁电隧穿结性能的器件结构的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底材料上沉积下电极材料，形成下电极；

在所述下电极上沉积铁电材料，形成铁电层；

在所述铁电层上沉积绝缘材料，形成绝缘介质层，并在所述绝缘介质层上制备小孔；

在所述绝缘介质层上沉积上电极材料，形成上电极，并对所述上电极进行抛光；

基于所述上电极、所述绝缘介质层、所述铁电层和所述下电极通过光刻和刻蚀的方式制备出所述器件结构。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述绝缘介质层上制备小孔，包括：

在所述绝缘介质层上旋涂光刻胶并进行曝光和显影；

对所述绝缘介质层进行反应离子刻蚀，以生成小孔，直至小孔内露出所述铁电层后，去除光刻胶。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过光刻和刻蚀的方式制备出所述器件结构，包括：

在所述上电极上旋涂光刻胶并进行曝光和显影；

基于所述上电极、所述绝缘介质层和所述铁电层进行反应离子刻蚀，直至露出所述下电极；

去除光刻胶，得到图形化的单个器件结构。

10.一种提升铁电隧穿结性能的器件结构的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底材料上沉积下电极材料，形成下电极；

在所述下电极上沉积绝缘材料，形成绝缘介质层，并在所述绝缘介质层上制备小孔；

在所述绝缘介质层上沉积铁电材料，形成铁电层；

在所述铁电层上沉积上电极材料，形成上电极，并对所述上电极进行抛光；

基于所述上电极、所述绝缘介质层、所述铁电层和所述下电极通过光刻和刻蚀的方式制备出所述器件结构。