[發明專利]存儲器件及其鐵電場效應晶體管和讀取方法

在審

• 申請號: 202110602234.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113380892A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 林孟漢;黃家恩;賈漢中;劉逸青;楊世海;王奕
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/51;H01L27/1159;G11C11/22
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種配置為多位存儲器件的鐵電場效應晶體管(FeFET)，所述FeFET包括：

半導體襯底，包括：

源極區，位于所述半導體襯底中；和

漏極區，位于所述半導體襯底中；

柵極堆疊件，位于所述半導體襯底上方，所述源極區和所述漏極區延伸到所述柵極堆疊件的相對側，所述柵極堆疊件包括：

鐵電層，位于所述半導體襯底上方；

柵極區，位于所述鐵電層上方；并且

其中：

所述鐵電層的第一端和第二端相應地靠近所述源極區和所述漏極區；并且

所述鐵電層包括偶極子；并且

在所述鐵電層的所述第一端處的第一組偶極子具有第一極化；并且

在所述鐵電層的所述第二端處的第二組偶極子具有第二極化，所述第二極化與所述第一極化基本上相反。

2.根據權利要求1所述的FeFET，還包括：

可逆區，在所述源極區和所述漏極區之間延伸穿過所述半導體襯底。

3.根據權利要求2所述的FeFET，其中：

所述可逆區的第一部分靠近所述鐵電層的所述第一端；

所述可逆區的第二部分靠近所述鐵電層的所述第二端；并且

用于所述可逆區的所述第一部分的溝道帶勢壘不同于用于所述可逆區的所述第二部分的溝道帶勢壘。

4.根據權利要求1所述的FeFET，其中：

相應的所述第一組偶極子和所述第二組偶極子的所述第一極化和所述第二極化表示存儲2位。

5.根據權利要求4所述的FeFET，其中：

所述2位存儲單元的第一位被配置為通過向所述源極區施加讀取電壓并向所述漏極區施加不干擾電壓來被讀取；和

所述2位存儲單元的第二位被配置為通過向所述源極區施加所述不干擾電壓并向所述漏極區施加所述讀取電壓來被讀取。

6.根據權利要求4所述的FeFET，其中：

所述第一極化表示所述鐵電層的所述偶極子的相應一個的第一穩定取向狀態或第二穩定取向狀態中的一個，所述第二穩定取向狀態與所述第一穩定取向狀態基本上相反；并且

所述第二極化相應地表示所述第二穩定取向狀態或所述第一穩定取向狀態。

7.根據權利要求6所述的FeFET，其中：

所述鐵電層的所述第一端的所述第一極化表示所述2位存儲單元的第一位；

所述鐵電層的所述第二端的所述第二極化表示所述2位存儲單元的第二位；

當所述鐵電層的所述第一端的所述第一極化和所述鐵電層的所述第二端的所述第二極化相應地處于所述第一穩定取向狀態和所述第二穩定取向狀態時，所述FeFET還表示2位存儲單元，用于存儲：

對于所述第一位，邏輯高值或邏輯低值；和

對于所述第二位，所述邏輯低值或所述邏輯高值；以及

當所述鐵電層的所述第一端的所述第一極化和所述鐵電層的所述第二端的所述第二極化相應地處于所述第二穩定狀態和所述第一穩定狀態時，所述FeFET還表示所述2位存儲單元，用于存儲：

對于所述第一位，所述邏輯低值或所述邏輯高值；和

對于所述第二位，所述邏輯高值或所述邏輯低值。

8.根據權利要求6所述的FeFET，其中：

在所述第一穩定狀態下：

所述偶極子的相應一個的正端靠近所述柵極區取向；和

所述偶極子的相應一個的負端遠離所述柵極區取向；以及

在所述第二穩定狀態下：

所述偶極子的相應一個的負端靠近所述柵極區取向；和

所述偶極子的相應一個的正端遠離所述柵極區取向。