ＭＦＭＳ－ＦＥＴ和铁电体存储设备及其制造方法技术

ＭＦＭＳ－ＦＥＴ和铁电体存储装置及其制造方法，其特征在于ＭＦＭＳ－ＦＥＴ和铁电体存储装置结构：包括源和排放区的基片，在其间形成的频道区；在基片的频道区顶端形成的缓冲层；在缓冲层上形成的铁电层，和在铁电体层上形成的门电板，其中的缓冲是由导电材料形成的。ＭＦＭＳ的铁电体存储设备的制造方法，包括：形成源区、漏区和通道区；在相当于基片的通道区的区域内形成一个导电材料的缓冲层；在缓冲层的顶部形成一个铁电体层；在铁电体层的顶部形成一个栅电极。本发明专利技术的工业实用性体现在能够实现一种铁电体存储设备，该设备结构简单，具有优良的数据保留特性并能够形成一个具有一个单晶体管结构的稳定的存储单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术述及一种金属-铁电体-金属-基片(MFMS)的场效应晶体管(FET)和一 种铁电体存储设备，具有结构简单的特点和优良的数据保留特性。
技术介绍
目前，针对利用一种铁电体材料来获得一种晶体管和一种存储设备的广泛研究已 经持续地取得进展。图1是一个横断面图，显示利用一种铁电体材料的一个金属-铁电 体-半导体(MFS)铁电体存储设备的一个典型结构。如图1所示，源区和漏区2和3形成在一个硅基片1的预定的区域，一个铁电 体层5形成在源区和漏区2和3之间的一个沟道区4。在这种情况下，该铁电体层5包 含一种无机材料，该无机材料具有诸如pBZrXTiI-X03 (PZT)、SrBi2Ta209 (SBT)和(Bi， La) 4Τ 3012 (BLT)等等之类的特性。而且，一个源电极6、一个漏电极7和一个栅电极8布 置在源区和漏区2和3和铁电体层5的顶部。在具有上述结构的铁电体存储器中，铁电体层5具有符合通过栅电极8所施加的 电压的极化特性。因而，在源电极6和漏电极7之间有电流流动。尤其是在上述结构中，甚 至在通过栅电极8所施加的电压被切断的情况下，铁电体层5的极化特性被连续地保持。于 是，因上述结构即使不提供电容器也能够形成一个仅仅具有一个晶体管(IT)的一个稳定 的存储器，故引起了广泛的关注。然而，具有上述结构的铁电体存储器存在着下列问题。即当铁电体层5直接形成 在硅基片1上时，在铁电体层5形成期间，一个低品质的过渡层形成在铁电体层5和硅基片 之间的边界区域，铁电体层5中如Pb(铅)和Bi(铋)这样的化学元素扩散到硅基片1中， 因此难于形成一个高品质的铁电体层5。结果会发生一个问题，铁电体层5的极化特性恶化 了，即铁电体存储器的数据保留时间变得很短。考虑到上述问题，如图2所示，一个所谓的金属_铁电体_绝缘体_半导体(MFIS) 的结构的建议被提出来了。在这个结构中，于硅基片1和铁电体层5之间提供了主要由一 种氧化物构成的一个缓冲层20。但是，MFIS型式的铁电体存储器存在着某些问题。即由于形成在铁电体层5和硅 基片1之间的缓冲层20作为一个电容器，因缓冲层20所引起的一个退极化场，铁电体层5 的极化特性恶化了，因而使数据保留特性也恶化了。这就是说，图3为存MFIS结构中切断施加到栅电极8的栅电压的一种状态下表示 一个等效电路的图解。在图3中，一个电容器Cl相当于铁电体层5，而一个电容器C2相当 于缓冲层20。倘若一个电介层由一种电介质材料构成，如果外部施加的电压被切断，则内电 位被设置到0。可是，由于在切断外部电压的情况下一个自发极化，铁电体材料具有一个恒 定的极化值Q。即在图3的等效电路中，相当于铁电体层5的电容器Cl具有一个相当于极 化值Q的极化值。与此相应，在一个包括串联的电容器CI和C2的闭合回路中，在电容器C2中产生一个反向的极化场，一般通过补偿电容器Cl的极化值Q使得闭合回路的电位成为0。因为 反向极化场的方向与电容器Cl引起的极化场的方向相反，电容器Cl的极化值Q可能会连 续地恶化。在如图2所示的MFIS铁电体存储设备中，铁电体层5的极化特性由于缓冲层20 引起的退极化场而恶化并且由此造成了数据保留特性的降低。因而，即使是在一个实验室 制造的优质产品的情况下，数据保留时间也不能够多于30天。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属-铁电体-金属-基片(MFMS)的场效应晶体管 (FET)，结构简单而且数据保留特性优良，和一种铁电体存储设备及其制造方法。本专利技术的第一个方面是一种金属-铁电体-金属-基片(MFMS)铁电体存储设备， 其特征在于其构成一个包含源区和漏区的基片；一个在源区和漏区之间形成的通道区； 一个形成在基片的通道区的顶部上的缓冲层；一个形成在缓冲层上的铁电体层；一个形成 在铁电体层之上的栅电极，其中，缓冲层构成一种导电材料。本专利技术的第二个方面是一种金属_铁电体-金属-基片(MFMS)的场效应晶体管 (FET)，其特征在于其构成一个包含源区和漏区的基片；一个在源区和漏区之间形成的通 道区；一个形成在基片的通道区顶部的铁电体层；一个形成在铁电体层之上的栅电极，其 中，缓冲层构成一种导电材料。导电材料可以包含一块金属。导电材料可以包含从组成一种导电的金属氧化物、一种合金或其化合物的族群中 选择出来的一种。导电材料可以包含一种导电的有机材料。导电的有机材料可以包含一种硅化物。缓冲层可以包含一种多层结构。铁电体层可以至少包含从组成一种铁电体的氧化物、一种聚合铁电体、一种铁电 体的氟化物、一种铁电体的半导体和它们的一种溶液的族群中选择出来的一种。缓冲层包含氧化钛(TiN)，铁电体层包含(Bi，La) 4Τ 3012 (BLT)。MFMS铁电体存储设备可以进一步包括一种用于屏蔽源区和漏区以及缓冲层的绝缘层。绝缘层可以包含一种铁电体材料。根据本专利技术的第三个方面，提供了一种制造金属_铁电体-金属-基片(MFMS)的 铁电体存储设备的制造方法，该方法包括形成源区、漏区和通道区；在相当于基片的通道 区的区域内形成一个导电材料的缓冲层；在缓冲层的顶部形成一个铁电体层；在铁电体层 的顶部形成一个栅电极。根据本专利技术的第四个方面，提供了一种制造金属_铁电体-金属-基片(MFMS)的 场效应晶体管(FET)的制造方法，该方法包括形成源区、漏区和通道区；在相当于基片的 通道区的区域内形成一个导电材料的缓冲层；在缓冲层的顶部形成一个铁电体层；在铁电 体层的顶部形成一个栅电极。该方法可以进一步包括形成一种用于屏蔽源区和漏区以及缓冲层的绝缘层的步骤。在形成铁电体层的步骤中，铁电体层可以在整个缓冲层的表面上进行覆盖。本专利技术的工业实用性体现在能够实现一种铁电体存储设备，该设备结构简单，具 有优良的数据保留特性并能够形成一个具有一个单晶体管结构的稳定的存储单元。附图说明图1为表示一种传统的金属_铁电体_半导体(MFS)的铁电体存储设备的一个结 构的横断面图；图2为表示一种传统的金属_铁电体_绝缘体_半导体(MFIS)的铁电体存储设 备的横断面图；图3为一个解释如图2所示的传统结构的图解；图4为一个横断面图，表示根据本专利技术的第一个具体装置而具有一种金属-铁电 体-金属-基片(MFMS)结构的一个场效应晶体管或一个铁电体存储设备；图5为一个表示根据本专利技术的MFMS结构的铁电体特性的曲线图；图6为一个横断面图，表示根据本专利技术的第二个具体装置而具有一种MFMS结构的 一个场效应晶体管；图7为一个横断面图，表示根据本专利技术的第三个具体装置具有一种MFMS结构的一 个场效应晶体管或一个铁电体存储设备的一种结构；图8为一个过程图，解释根据本专利技术来制造一种场效应晶体管或一种铁电体存储 设备的一套过程。具体实施例方式在下文中，根据附图对本专利技术的首选的具体装置进行描述。所提供的首选的具体 装置技术能够使得那些技术娴熟的人员能够充分地了解本专利技术，但在各种形式上能够作出 改进，并且本专利技术的范围不限于首选的具体装置。图4为一个横断面图，表示根据本专利技术的第一个具体装置的一种场效应晶体管或 一种铁电体存储设备的一种结构。根据本专利技术的铁电体存储设备具有一种金属-铁电体一金属一基片(MFMS)的结 构，不同于一种传统的金属_铁电体_金属-半导体(MF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属－铁电体－金属－基片ＭＦＭＳ铁电体存储设备，其特征在于结构组成如下：一个包括源区和漏区的基片和一个形成在源区和漏区之间的通道区；一个缓冲层，形成在基片的通道区的顶部之上；一个形成在缓冲层上的铁电体层；一个栅电极，形成在铁电体层之上，在其中的缓冲层包含一种导电材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2007-10-26 10-2007-0108508;KR 2008-10-27 10-200一种金属 铁电体 金属 基片MFMS铁电体存储设备，其特征在于结构组成如下一个包括源区和漏区的基片和一个形成在源区和漏区之间的通道区；一个缓冲层，形成在基片的通道区的顶部之上；一个形成在缓冲层上的铁电体层；一个栅电极，形成在铁电体层之上，在其中的缓冲层包含一种导电材料。2.根据权利要求1所述的金属_铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征在 于在MFMS铁电体存储设备中，导电材料包含一块金属。3.根据权利要求1所述的金属_铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征在 于在MFMS铁电体存储设备中，导电材料包含从由一种导电的金属氧化物、一种合金或其化 合物组成的族群中选择出来的一种。4.根据权利要求1所述的金属_铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征在 于在MFMS铁电体存储设备中，导电材料包含一种导电的有机材料。5.根据权利要求1所述的金属_铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征在 于在MFMS铁电体存储设备中，导电材料包含一种硅化物。6.根据权利要求1所述的金属_铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征在 于在MFMS铁电体存储设备中，缓冲层包含一种多层结构。7.根据权利要求1所述的金属_铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征在 于在MFMS铁电体存储设备中，铁电体层至少包含从由下列所组成的族群中选择出来的一 种一种铁电体氧化物；一种聚合铁电体；一种铁电体氟化物；一种铁电体半导体和一种它 们的固溶体。8.根据权利要求1所述的金属-铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其 特征在于在MFMS铁电体存储设备中，缓冲层包含氮化钛(TiN)，铁电体层包含(Bi， La)4Τ 03012(BLT)。9.根据权利要求1所述的金属_铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征在 于在MFMS铁电体存储设备中，还包含一个用于屏蔽源区和漏区及缓冲层的绝缘层。10.根据权利要求9所述的金属-铁电体-金属-基片MFMS铁电体存储设备，其特征 在于在MFMS铁电体存储设备中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林炳垠，
申请(专利权)人：首尔市立大学教产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]