具有钙钛矿膜的晶体管器件制造技术

本文描述了使用钙钛矿材料形成的集成电路器件。可以将具有类似晶体结构和不同电性质的钙钛矿材料分层以实现晶体管或存储器器件。在一些实施例中，铁电钙钛矿可以结合到具有其他钙钛矿膜的器件中以形成铁电存储器器件。他钙钛矿膜的器件中以形成铁电存储器器件。他钙钛矿膜的器件中以形成铁电存储器器件。

【技术实现步骤摘要】
具有钙钛矿膜的晶体管器件


[0001]本公开总体上涉及集成电路(IC)结构和器件的领域，更具体而言，涉及利用钙钛矿膜形成的IC结构和器件。

技术介绍

[0002]IC器件通常包括由半导体、导体和电介质区域形成的晶体管。降低IC器件的功耗是有利的。对于许多低功率IC应用，使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术。正在探索用于进一步降低功耗的不同材料。
附图说明
[0003]根据结合附图的以下具体实施方式，将容易理解实施例。为了便于描述，相同的附图标记表示相同的结构元件。在附图的各图中，通过示例而非限制的方式示出了各实施例。
[0004]图1是示出根据本公开的一些实施例的具有钙钛矿膜的一晶体管一电容器(1T
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1C)存储器单元的示例布置的截面图。
[0005]图2是示出根据本公开的一些实施例的具有钙钛矿膜的铁电存储器单元的示例布置的截面图。
[0006]图3A和3B示出了根据本公开的一些实施例的两种示例晶体结构。
[0007]图4是示出根据本公开的一些实施例的在器件的底部处具有钙钛矿膜以及源极和漏极触点的顶栅器件布置的截面图。
[0008]图5是示出根据本公开的一些实施例的在晶体管的顶部处具有钙钛矿膜以及源极和漏极触点的顶栅器件布置的截面图。
[0009]图6A
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6B分别是根据本公开的一些实施例的被实现为具有钙钛矿膜的FinFET的示例晶体管的透视图和截面图。
[0010]图7是示出根据本公开的一些实施例的用于形成具有钙钛矿膜的IC器件的方法的流程图。
[0011]图8A和8B是包括由根据本文公开的任何实施例的钙钛矿膜形成的器件的晶圆和管芯的俯视图。
[0012]图9是可以包括根据本文公开的任何实施例的钙钛矿膜的IC器件的截面侧视图。
[0013]图10是可以包括由根据本文公开的任何实施例的钙钛矿膜形成的器件的IC器件组件的截面侧视图。
[0014]图11是可以包括由根据本文公开的任何实施例的钙钛矿膜形成的器件的示例计算设备的框图。
具体实施方式
[0015]概述
[0016]本公开的系统、方法和设备各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责
本文中所公开的所有期望的属性。在下面的描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。
[0017]本文描述了由钙钛矿膜形成的IC器件(例如，晶体管和存储器器件)，以及用于生产这种器件的方法。IC器件包括由半导体、导体和绝缘体形成的各种电路元件，例如晶体管和电容器。在CMOS晶体管中，例如，半导体沟道通常由硅形成。氧化物栅极电介质位于硅上方，并且金属栅极位于氧化物上方。正在探索用于低功率晶体管应用的替代材料。
[0018]如本文所述，具有钙钛矿晶体结构的材料可以层层生长以形成晶体管或存储器器件。钙钛矿材料通常具有化学式ABX3，其中A和B是离子，并且X是与A和B两者键合的离子。X通常是氧(O)，因此化学式可以写为ABO3，其中A和B是与氧键合的离子。钙钛矿结构的理想化形式是立方的，并且钙钛矿材料通常具有立方或近立方晶体结构。一些钙钛矿材料根据温度具有不同的结构。
[0019]不同的钙钛矿材料具有不同的材料性质，例如具有不同的结构和不同的电导水平。一些钙钛矿材料是导体，一些是半导体，并且一些是绝缘体。钙钛矿材料可以作为外延薄膜沉积在其他钙钛矿的顶部上。例如，可以使用脉冲激光沉积、分子束外延、物理气相沉积(PVD)或溅射沉积来沉积钙钛矿材料的薄膜。具有类似晶体结构和不同电性质的钙钛矿可以堆叠沉积以实现晶体管。特别地，可以将具有类似结构的导电钙钛矿、电介质钙钛矿和半导体钙钛矿层层沉积以形成晶体管。
[0020]其他钙钛矿材料是铁电的。铁电材料是在某一温度范围内展现出自发电极化(即，正电荷和负电荷从其原始位置的位移)的材料，所述自发电极化可以通过施加电场而反转或重新定向。因为即使在不存在电场的情况下铁电材料中的电荷的位移也可以维持一段时间，所以此类材料可以用于实施存储器单元。据说采用术语“铁电”来表达铁电存储器与常规铁磁存储器的相似性，尽管铁电材料中没有铁(Fe)。铁电存储器具有足够的非易失性、短编程时间、低功耗、高耐久性和高速写入的潜力。在过去几年中，这些类型的存储器已经成为许多不断增长的应用(例如，数码相机和非接触式智能卡)的有希望的候选者。铁电钙钛矿可以在具有另外的钙钛矿材料(例如，导电钙钛矿和半导体钙钛矿)的层堆叠体中生长，以形成铁电存储器单元。
[0021]可以使用钙钛矿膜形成的另一示例IC器件是用于存储数据位的基于电容器的存储器单元。存储器单元可以包括用于存储单元的位值或存储器状态(例如，逻辑“1”或“0”)的电容器，以及控制对单元的存取(例如，将信息写入到单元的存取或从单元读取信息的存取)的存取晶体管。如上所述，存取晶体管可以由钙钛矿薄膜层形成。这种存储器单元可以被称为“1T
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1C存储器单元”，突出其使用一个晶体管(即，术语“1T
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1C存储器单元”中的“1T”)和一个电容器(即，术语“1T
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1C存储器单元”中的“1C”)的事实。1T
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1C存储器单元的电容器可以通过第一S/D触点耦合到存取晶体管的一个源极或漏极(S/D)区域/端子(例如，耦合到存取晶体管的源极区域)，而存取晶体管的另一S/D区域可以通过第二S/D触点耦合到位线(BL)，并且晶体管的栅极端子可以通过栅极触点耦合到字线(WL)。传统上，各种1T
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1C存储器单元已经用存取晶体管实现，所述存取晶体管是在半导体衬底的最上层中实现的基于逻辑工艺的前段制程(FEOL)的晶体管。
[0022]在铁电存储器单元和1T
‑
1C存储器单元两者中，BL和WL各自由耦合到额外存储器单元且具体而言耦合到其他存储器单元的存取晶体管的金属互连形成。例如，BL沿着一列
存储器单元延伸，并且BL经由S/D触点耦合到存储器单元列中的每个存取晶体管的一个S/D端子。WL沿着一行存储器单元延伸，并且WL经由栅极触点耦合到存储器单元行中的每个存取晶体管的栅极。
[0023]更一般地，本文描述的钙钛矿膜可以在与IC相关联的一个或多个部件中实施。在各种实施例中，与IC相关联的部件包括例如晶体管、二极管、电源、电阻器、电容器、电感器、传感器、收发器、接收器、天线等。与IC相关联的部件可以包括安装在IC上的部件或连接到IC的部件。IC可以是模拟的或数字的，并且可以用于许多应用，例如微处理器、光电子、逻辑块、音频放大器等，这取决于与IC相关联的部件。IC可以用作用于在计算机中执行一个或多个相关功能的芯片组的一部分。
[0024]出于解释的目的，阐述了具体的数字、材料和配置，以便提供对说明性实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有具体细节的情况下实施本公开，或/和可以仅利用所描述的方面中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路(IC)器件，包括：沟道区域，所述沟道区域包括第一钙钛矿氧化物，所述第一钙钛矿氧化物具有在3.8与之间的第一晶格参数；以及耦合到所述沟道的铁电区域，所述铁电区域包括第二钙钛矿氧化物，所述第二钙钛矿氧化物具有在3.8与之间的第二晶格参数。2.根据权利要求1所述的IC器件，其中，所述沟道区域包括锶、钛和氧。3.根据权利要求2所述的IC器件，其中，所述沟道区域还包括镧。4.根据权利要求1所述的IC器件，其中，所述沟道区域包括钡、锡和氧。5.根据权利要求1所述的IC器件，其中，所述铁电区域包括钡、钛和氧。6.根据权利要求1所述的IC器件，其中，所述铁电区域包括铋、铁和氧。7.根据权利要求1所述的IC器件，其中，所述铁电区域包括镥、铁和氧。8.根据权利要求1所述的IC器件，其中，所述铁电区域包括铅、锆、钛和氧。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的IC器件，还包括栅极，所述栅极包括具有在3.8与之间的第三晶格参数的第三钙钛矿氧化物。10.根据权利要求9所述的IC器件，其中，所述栅极包括锶。11.根据权利要求9所述的IC器件，其中，所述栅极在包括钙钛矿氧化物的模板层上方，所述铁电区域在所述栅极上方，并且所述沟道区域在所述铁电区域上方。12.根据权利要求1
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8中任一项所述的IC器件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：