反铁电薄膜结构和电子器件、存储单元、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种反铁电薄膜结构、电子器件、存储单元和电子装置，其中该反铁电薄膜结构包括：电介质层，包括铪氧化物的反铁电相；以及在电介质层中的插入层，该插入层包括氧化物。已经应用反铁电薄膜结构的电子器件可以确保具有很小滞后的工作电压区间。保具有很小滞后的工作电压区间。保具有很小滞后的工作电压区间。

【技术实现步骤摘要】
反铁电薄膜结构和电子器件、存储单元、电子装置


[0001]实施方式涉及反铁电薄膜结构以及包括该反铁电薄膜结构的电子器件、存储单元和电子装置。

技术介绍

[0002]随着电子装置按比例缩小，电子装置中由电子电路占据的可用空间也减少。因此，对于包括在电子电路中的诸如电容器和晶体管的电子器件的小型化和高性能具有需求。为此，为了表现出期望的操作特性，即使具有小的厚度，对具有高介电常数的电介质薄膜的研究仍在继续。

技术实现思路

[0003]提供一种具有高介电常数的反铁电薄膜结构。
[0004]提供一种采用反铁电薄膜结构的电子装置。
[0005]另外的方面将部分地在以下描述中被阐述，并且部分地将从该描述变得明显，或者可以通过本公开的所呈现的实施方式的实践而掌握。
[0006]根据一示例实施方式的一方面，一种反铁电薄膜结构包括：电介质层，包括铪氧化物的反铁电相；以及在电介质层中的插入层，该插入层包括氧化物。
[0007]电介质层可以包括Y、Al、Ti、Sr、Zr、La和N中的至少一种作为掺杂剂。
[0008]掺杂剂的量可以为电介质层的元素总量的50％或更少。
[0009]当包括在插入层中的氧化物被表示为M
x
O
y
时，M可以是Al、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb和Lu中的至少一种。
[0010]插入层的厚度可以大于反铁电薄膜结构的总厚度的0％且小于或等于该总厚度的50％。
[0011]电介质层可以包括在插入层之上的第一电介质层和在插入层之下的第二电介质层。第一电介质层和第二电介质层可以具有大于0的厚度。
[0012]根据另一实施方式的一方面，一种电子器件包括：下电极；上电极；以及在下电极和上电极之间的上述反铁电薄膜结构。
[0013]下电极和上电极中的至少一个可以包括氮化物、氧化物和金属氧化物中的至少一种。
[0014]下电极和上电极中的所述至少一个可以包括Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Fr、Ra、Ac、Th、Pa和U中的至少一种。
[0015]电介质层可以包括Y、Al、Ti、Sr、Zr、La和N中的至少一种作为掺杂剂。
[0016]掺杂剂的量可以为电介质层的元素总量的50％或更少。
[0017]当氧化物被表示为M
x
O
y
时，M可以是Al、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、
Nd、Gd、Dy、Yb和Lu中的至少一种。
[0018]插入层的厚度可以大于反铁电薄膜结构的总厚度的0％且小于或等于该总厚度的50％。
[0019]电子器件进一步可以包括电连接到下电极和上电极中的至少一个的晶体管。
[0020]根据另一实施方式的一方面，一种电子器件包括：半导体基板；上电极；以及在半导体基板和上电极之间的反铁电薄膜结构。
[0021]电介质层可以包括Y、Al、Ti、Sr、Zr、La和N中的至少一种作为掺杂剂。
[0022]掺杂剂的量可以是电介质层的元素总量的50％或更少。
[0023]当氧化物被表示为M
x
O
y
时，M可以是Al、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb和Lu中的至少一种。
[0024]插入层的厚度可以大于反铁电薄膜结构的总厚度的0％且小于或等于该总厚度的50％。
[0025]电子器件可以进一步包括在半导体基板和反铁电薄膜结构之间的绝缘层。
[0026]电子器件可以进一步包括在反铁电薄膜结构和绝缘层之间的导电层。
[0027]导电层可以包括Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Fr、Ra、Ac、Th、Pa和U中的至少一种。
[0028]半导体基板可以包括源极区、漏极区以及在源极区和漏极区之间的沟道区，反铁电薄膜结构在沟道区上。
[0029]电介质层和插入层可以在电荷、部分电荷和不对称电荷分布中的至少一个上不同，使得在电介质层和插入层之间的界面处形成额外的电偶极子。
[0030]根据另一实施方式的一方面，一种存储单元可以包括电荷存储器件，该电荷存储器件包括上述反铁电薄膜结构。电荷存储器件可以是电容器和浮置栅极中的至少一种。
[0031]根据另一实施方式的一方面，一种电子装置可以包括上述存储单元。
附图说明
[0032]从以下结合附图进行的描述，本专利技术构思的某些示例实施方式的以上和其它的方面、特征和优点将更加明显，附图中：
[0033]图1是根据一些示例实施方式的包括反铁电薄膜结构的电子器件的示意性结构的剖视图；
[0034]图2A和图2B是显示出在图1的电子器件的反铁电薄膜结构中呈现的关于不同插入层厚度的极化滞后特性的曲线图；
[0035]图3A和图3B是显示出在图1的电子器件中呈现的关于不同插入层厚度的电容滞后特性的曲线图；
[0036]图4是根据比较例的电子器件的示意性结构的剖视图；
[0037]图5是显示出在图4的电子器件中呈现的根据电子器件的电介质层的组成的电容滞后特性的曲线图；
[0038]图6A是根据一些示例实施方式的电子器件的示意性结构的剖视图；
[0039]图6B是根据一些示例实施方式的半导体器件的布局图；
[0040]图6C和图6D是图6B所示的半导体器件的沿着图6B的线A
‑
A'截取的剖视图；
[0041]图7是根据一些示例实施方式的电子器件的示意性结构的剖视图；
[0042]图8是根据一些示例实施方式的电子器件的示意性结构的剖视图；以及
[0043]图9和图10是示意性示出可应用于根据一些示例实施方式的电子器件的电子器件架构的概念图。
具体实施方式
[0044]现在将详细参照一些示例实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中，为了清楚和便于说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反铁电薄膜结构，包括：电介质层，包括铪氧化物的反铁电相；以及在所述电介质层中的插入层，所述插入层包括氧化物。2.根据权利要求1所述的反铁电薄膜结构，其中所述电介质层包括Y、Al、Ti、Sr、Zr、La和N中的至少一种作为掺杂剂。3.根据权利要求2所述的反铁电薄膜结构，其中所述掺杂剂的量为所述电介质层的元素总量的50％或更少。4.根据权利要求1所述的反铁电薄膜结构，其中包括在所述插入层中的所述氧化物被表示为M
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，以及M是Al、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb和Lu中的至少一种。5.根据权利要求1所述的反铁电薄膜结构，其中所述插入层的厚度大于所述反铁电薄膜结构的总厚度的0％且小于或等于所述总厚度的50％。6.根据权利要求1所述的反铁电薄膜结构，其中所述电介质层包括在所述插入层之上的包括所述铪氧化物的反铁电相的第一电介质层，以及在所述插入层之下的包括所述铪氧化物的反铁电相的第二电介质层，以及其中所述第一电介质层和所述第二电介质层具有大于0的厚度。7.一种电子器件，包括：下电极；上电极；和权利要求1所述的反铁电薄膜结构，在所述下电极和所述上电极之间。8.根据权利要求7所述的电子器件，其中所述下电极或所述上电极中的至少一个包括金属、金属氮化物和金属氧化物中的至少一种。9.根据权利要求8所述的电子器件，其中所述下电极和所述上电极中的所述至少一个包括Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Po、Fr、Ra、Ac、Th、Pa和U中的至少一种。10.根据权利要求7所述的电子器件，其中所述电介质层包括Y、Al、Ti、Sr、Zr、La和N中的至少一种作为掺杂剂。11.根据权利要求10所述的电子器件，其中所述掺杂剂的量为所述电介质层的元素总量的50％或更少。12.根据权利要求7所述的电子器件，其中所述氧化物被表示为M
x
O
y
，以及M是Al、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Nb、Ta、Ce、Pr、Nd、Gd、Dy、Yb和Lu中的至少一种。13.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴报恩，金容诚，宋政奎，李周浩，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：