[發明專利]一種鐵電隧道結器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202111240810.0
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113991014A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 畢津順;楊雪琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C11/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 柳虹

本申請實施例提供了一種鐵電隧道結器件及其制造方法，鐵電隧道結器件包括依次層疊的第一電極、鐵電層、介質層和第二電極，其中介質層的厚度小于鐵電層的厚度，介質層厚度較薄，可以作為鐵電隧道結器件的隧穿層，為器件提供較大的隧穿電流，以便器件后續進行非破壞性數據讀取，此時鐵電層不用作為提供隧穿電流的膜層，可以具有較高的厚度，增加鐵電層的極化值，提高隧穿電阻比，增加器件的存儲性能。也就是說，本申請實施例通過厚度小于鐵電層的介質層，利用該較薄的介質層為鐵電隧道結器件提供較大的隧穿電流，較厚的鐵電層提供較大的隧穿電阻比，平衡鐵電隧道結器件的存儲性能和進行非破壞性讀取這兩種性能。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，特別涉及一種鐵電隧道結器件及其制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的快速發展，鐵電隧道結(FTJ)由于出色的非易失性存儲性能受到廣泛關注。通常鐵電隧道結(FTJ)器件包括依次層疊的底電極、鐵電層或頂電極，可以通過鐵電層中的極化反轉使得隧穿電阻在高和低之間切換，實現基于鐵電隧道結的存儲器件。

目前為了提高基于鐵電隧道結的存儲器件的存儲性能，可以通過增加鐵電層的厚度，以增加鐵電層中的極化值，增加隧穿電阻比(TER)。但是增加鐵電層的厚度會導致基于鐵電隧道結的存儲器件的隧穿電流變小，導致無法進行非破壞性數據讀取，即在數據讀取操作完成后需要重新寫入數據，最終導致基于鐵電隧道結的存儲器件易發生疲勞失效等可靠性問題。但是若要增大隧穿電流，則需要降低鐵電層的厚度，此時鐵電層的厚度較薄，鐵電層中的極化值較小，隧穿電阻比較小，存儲性能下降。

因此，當前的基于鐵電隧道結的存儲器件存在不能平衡存儲性能和進行非破壞性讀取這兩種性能的問題。

發明內容

有鑒于此，本申請的目的在于提供一種鐵電隧道結器件及其制造方法，能夠平衡基于鐵電隧道結的存儲器件的存儲性能和進行非破壞性讀取這兩種性能。

為實現上述目的，本申請有如下技術方案：

本申請實施例提供一種鐵電隧道結器件，包括：

第一電極；

鐵電層，所述鐵電層位于所述第一電極的一側表面；

介質層，所述介質層位于所述鐵電層遠離所述第一電極的一側表面；所述介質層的厚度小于所述鐵電層的厚度；

第二電極，所述第二電極位于所述介質層遠離所述第一電極的一側表面。

可選地，所述鐵電層的厚度大于6納米，所述介質層的厚度為2-3納米。

可選地，所述介質層的材料為氧化物。

可選地，所述介質層的材料為氧化鋁。

可選地，所述第一電極的材料為N型摻雜或P型摻雜的多晶硅，所述第二電極的材料為金屬材料。

可選地，所述鐵電層的材料為摻雜的HfO₂。

可選地，所述鐵電層的材料為HZO。

可選地，所述第一電極包括多個相互平行的條狀第一子電極，所述第二電極包括多個相互平行的條狀第二子電極，所述第一子電極和所述第二子電極在所述第一子電極所在平面上的投影垂直交叉。

本申請實施例提供一種鐵電隧道結器件的制造方法，包括：

在第一電極上形成鐵電層；

在所述鐵電層上形成介質層；

在所述介質層上形成第二電極。

可選地，所述第一電極包括多個相互平行的條狀第一子電極，在所述第一電極上形成鐵電層之前，還包括：

在氧化硅襯底上形成光刻膠層；