[發(fā)明專利]鐵電記憶體及其制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010136508.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN113206107A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林雨德;李亨元;葉伯淳;王志耀;楊昕蕓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01L27/1159
• 分類號(hào): H01L27/1159;H01L27/11597
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國(guó)

本發(fā)明提供一種鐵電記憶體及其制造方法，鐵電記憶體包括：一基板；一第一導(dǎo)電層，設(shè)置于該基板上；一圖案化氧化層，設(shè)置于該第一導(dǎo)電層與該基板上，并露出部分的該第一導(dǎo)電層；一第二導(dǎo)電層，設(shè)置于露出的該第一導(dǎo)電層與該圖案化氧化層上；一反鐵電層，設(shè)置于露出的該第一導(dǎo)電層與該第二導(dǎo)電層上；一鐵電層，設(shè)置于該第二導(dǎo)電層上，位于該反鐵電層上；一導(dǎo)電氧化層，設(shè)置于該反鐵電層之間；以及一第三導(dǎo)電層，設(shè)置于該導(dǎo)電氧化層上與該鐵電層之間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種鐵電記憶體，特別是有關(guān)于一種具有鐵電電容與反鐵電電容并聯(lián)架構(gòu)的鐵電記憶體。

背景技術(shù)

鐵電記憶體(Ferroelectric memories)是屬于破壞性讀取記憶體，對(duì)于操作次數(shù)的要求很高，因此舉凡有關(guān)提升操作次數(shù)的方法就有其價(jià)值性。傳統(tǒng)以氧化鉿(HfO)材料作為基礎(chǔ)的鐵電記憶體技術(shù)，其操作劣化大多在10⁶循環(huán)之后即會(huì)產(chǎn)生，不符產(chǎn)業(yè)上的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為提升鐵電記憶體的操作次數(shù)，本發(fā)明提供一種鐵電記憶體，利用結(jié)構(gòu)中的環(huán)境應(yīng)力設(shè)計(jì)，形成具備鐵電延遲蘇醒現(xiàn)象(delayed wake-up behavior)的反鐵電(AFE)電容搭配鐵電(FE)電容的三維并聯(lián)架構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種鐵電記憶體。該鐵電記憶體包括：一基板；一第一導(dǎo)電層，設(shè)置于該基板上；一圖案化氧化層，設(shè)置于該第一導(dǎo)電層與該基板上，并露出部分的該第一導(dǎo)電層；一第二導(dǎo)電層，設(shè)置于露出的該第一導(dǎo)電層與該圖案化氧化層上；一反鐵電層，設(shè)置于露出的該第一導(dǎo)電層與該第二導(dǎo)電層上；一鐵電層，設(shè)置于該第二導(dǎo)電層上，位于該反鐵電層上；一導(dǎo)電氧化層，設(shè)置于該反鐵電層之間；以及一第三導(dǎo)電層，設(shè)置于該導(dǎo)電氧化層上與該鐵電層之間。

在一實(shí)施例中，該圖案化氧化層包括氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅。

在一實(shí)施例中，該第一導(dǎo)電層、該第二導(dǎo)電層、以及該第三導(dǎo)電層包括半導(dǎo)體、導(dǎo)電介電質(zhì)、或金屬。在一實(shí)施例中，該第一導(dǎo)電層、該第二導(dǎo)電層、以及該第三導(dǎo)電層包括鋯(Zr)、鉿(Hf)、氮化鈦(TiN)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鉭化硅(TaSi)、碳氮化鉭(TaCN)、氮化鋁鈦(TiAlN)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、硅化鎳(NiSi)、釕(Ru)、碳(C)、硅(Si)、氮化硅(SiNx)、鍺(Ge)、鉑(Pt)、鋁(Al)、氮化鋁(AlN)、釔(Y)、釓(Gd)、鍶(Sr)、鎢(W)、硅化鎢(WSi)、氮化鎢(WN)、鎵(Ga)、或氮化鎵(GaN)。

在一實(shí)施例中，該反鐵電層與該鐵電層包括氧化鋯鉿(HfZrO_x)、氧化硅鉿(HfSiO_x)、氧化鉿(HfO_x)、氧化釔鉿(HfYO_x)、氧化釓鉿(HfGdO_x)、氧化鍶鉿(HfSrO_x)、氧化鈦鍶(SrTiO_x)、鈦酸鈣鍶(SrCaTiO₃)、Ag(Nb_1-xTa_x)O₃、鈦酸鋇鍶(BaSrTiO₃)、鈦酸鋇(BaTiO₃)、氧化鋯(ZrO_x)、或氧化鋁鉿(HfAlO_x)。

在一實(shí)施例中，該導(dǎo)電氧化層包括氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(TiO_x)、氮氧化鈦(TiON)、氮氧化鉭(TaON)、氧化硅(SiO_x)、氮氧化硅(SiON_x)、氧化釕(RuO)、氧化釕鍶(SrRuO)、氧化鉿鍶(SrHfO₃)、氧化鍺(GeO)、氧化鉭(TaO)、或五氧化二鉭(Ta₂O₅)。

在一實(shí)施例中，該圖案化氧化層包括一第一部分與一第二部分，該第二部分位于該第一部分上，該第二部分的應(yīng)力大于該第一部分的應(yīng)力，且該第一部分對(duì)應(yīng)該反鐵電層，該第二部分對(duì)應(yīng)該鐵電層。