[发明专利]存储器器件、晶体管及形成存储单元的方法

说明书

一种存储器器件、一种晶体管、及其制作方法，所述存储器器件包括存储单元，所述存储单元包括：底部电极层；高介电常数介电层，设置在所述底部电极层上；不连续的晶种结构，包括设置在所述高介电常数介电层上的金属的离散的颗粒；铁电(FE)层，设置在所述晶种结构上且直接接触被所述晶种结构暴露出的所述高介电常数介电层的部分；以及顶部电极层，设置在所述FE层上。

技术领域

本发明的实施例是涉及一种存储器器件、晶体管及形成存储单元的方法。

背景技术

铁电(ferroelectric，FE)存储器由于其写入/读取速度快且尺寸小，已成为下一代非易失性存储器的候选项。然而，当在常用的半导体器件材料上生长FE层时，可能难以获得期望的晶体结构。可使用各种材料来形成可改善例如矫顽力(coercivity，E_c)、剩余极化强度(remanent polarization，P_r)、磁滞回线方形度(hysteresis loop squareness)(饱和剩磁除以饱和磁化强度)等FE性质的FE层。具体来说，为获得良好的FE性质，可使用各种技术及材料来获得高正交晶相FE层。

发明内容

本发明实施例提供一种存储器器件包括存储单元，所述存储单元包括：底部电极层；高介电常数介电层，设置在底部电极层上；不连续的晶种结构，包括设置在高介电常数介电层上的金属的颗粒；铁电(FE)层，设置在晶种结构上且直接接触被晶种结构暴露出的高介电常数介电层的部分；以及顶部电极层，设置在铁电层上。

本发明实施例提供一种晶体管，包括：半导体结构，包括源极区、漏极区、及设置在源极区与漏极区之间的沟道区；不连续的晶种结构，包括设置在沟道区上的金属的颗粒；铁电(FE)层，设置在晶种结构上且直接接触被晶种结构暴露出的沟道区的部分；以及栅极电极，设置在铁电层上。

本发明实施例提供一种形成存储单元的方法，包括：在衬底之上沉积高介电常数介电层；沉积不连续的晶种结构，不连续的晶种结构包括设置在高介电常数介电层上的金属的颗粒；在晶种结构上及在被晶种结构暴露出的高介电常数介电层的部分上生长铁电(FE)层，其中金属促进在铁电层中形成正交相。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1A是根据本公开实施例在形成薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)的阵列之前的第一示例性结构的垂直剖视图。

图1B是根据本公开实施例在形成鳍后栅极场效应晶体管(fin back gate fieldeffect transistor)的阵列期间的第一示例性结构的垂直剖视图。

图1C是根据本公开实施例在形成上层级金属内连线结构(upper-level metalinterconnect structure)之后的第一示例性结构的垂直剖视图。

图2A到图2H各自是示出根据本公开各种实施例的制造存储单元的步骤的垂直剖视图。

图3A是示出根据本公开替代实施例方法形成的存储单元的垂直剖视图。

图3B是示出根据本公开另一替代实施例方法形成的存储单元的垂直剖视图。

图4A到图4E是示出根据本公开各种实施例的制造晶体管的方法的步骤的垂直剖视图。

图5A及图5B是示出根据本公开各种实施例的制造晶体管的替代方法的步骤的垂直剖视图。

图6A是根据本公开各种实施例的晶体管的局部透明透视图。

图6B是沿着图6A所示的线B-B截取的垂直剖视图。