專利名稱：鐵電器件以及制造該器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鐵電器件，其具有包括襯底和鐵電層的主體，在該鐵電層遠離襯底的一側設有連接導體，該鐵電層含有無氧鐵電材料并用于形成有源電元件。如果該有源電元件是存儲元件，則該器件構成非易失性存儲器，并且部分由于其能夠被讀取多次的事實而成為非易失性半導體存儲元件有吸引力的替代品。在介電層中存在無氧鐵電材料的重要優(yōu)點在于避免了與相鄰的半導體材料發(fā)生反應，所述反應導致可能對該器件的電學特性有負面影響的電絕緣氧化物的形成。本發(fā)明也涉及制造這種器件的方法。
從1994年12月13日出版的美國專利說明書US 5,373,176中可知開篇段落中所提類型的器件。在所述說明書中，描述了包括鐵電層的MFS(＝金屬-鐵電-半導體)結構，該鐵電層設在CdTe半導體襯底上并且其上有柵電極，該MFS結構用于形成包括部分襯底以及存在于該襯底中的兩個摻雜區(qū)域的存儲元件。該鐵電層包含硫族化物形式的無氧鐵電材料，所述硫族化物包括ZnCdTe。這種器件的優(yōu)點在于，利用鐵電層在襯底上的外延生長可以在(CdTe)襯底和(ZnCdTe)鐵電層之間實現高質量的界面，這對于獲得具有適當功能的器件是必要的。
在本申請中，硫族化物用于表示包括至少一種元素(優(yōu)選金屬)和元素S、Se和Te中至少一種的化合物的材料。當然，該化合物也包括具有例如組分A1xA21-xB特定混合晶體，其中A1包括元素Zn、Cd、Hg、Al、Ga、In或Tl中的一種或多種，A2包括元素Si、Ge、Sn和Pb中的一種或多種，且B包括元素S、Se、Te中的一種或多種，x的值為0～1。此外，應當注意本申請中，無氧用于表示既沒有在鐵電材料中故意添加氧也沒有使用氧對其故意摻雜。因此，鐵電材料僅含有在使用高純材料和工藝時不可避免的程度的氧。
已知器件的一個缺點在于其需要鐵電層直接生長在半導體襯底上，這是困難的，尤其是當該襯底包含Si時。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供也可以在其它襯底(例如，硅襯底)上形成的器件。此外，該器件應易于制造。
為了實現上述目的，根據本發(fā)明，開篇段落中所述類型的器件的特征在于導電層位于襯底和鐵電層之間，該導電層形成該鐵電層的另外的連接導體，且作為該鐵電層與所述連接導體中的至少一個形成肖特基結這一事實的結果，形成有源電元件。本發(fā)明首先基于這樣的認識外延生長不是在鐵電材料中獲得存儲效應所必需的。同樣如果該材料是多晶的，只要該多晶層的晶體至少是主體有序(predominantlyordered)的，其也可以使用。所討論的材料表現這種行為，晶體最經常沿生長最快的方向取向。在此處所考慮的材料的情況下，該方向通常對應于基本垂直于生長層厚度方向延伸的方向。因此，非單晶層(導電或絕緣層通常如此)也可以位于單晶襯底和鐵電層之間。甚至襯底可以不必是單晶的。本發(fā)明進一步基于這樣的認識通過選擇導電層作為中間層，如果該導電層還充當連接導體，仍可以通過鐵電層形成存儲元件，條件是該鐵電層與該連接導體和另外的連接導體的結中的至少一個體現為肖特基結。因此，該鐵電層不必提供在半導體襯底上，這也使得能使用硅襯底形成具有期望特性的器件。電荷載流子可以隧穿通過與肖特基結相關的肖特基勢壘，可以通過改變極化影響元件的導電性，并因此改變耗盡區(qū)的尺寸。該存儲元件可以在兩個狀態(tài)之間轉換很多次。
根據本發(fā)明的器件的另外的優(yōu)點在于其制造與通常用于制造硅器件的方法很兼容。優(yōu)選該方法的最后工藝步驟是所謂的在氫氣氣氛下退火的步驟。利用所使用的材料(例如前面定義的硫族化物材料)不含氧的事實，這種工藝步驟是允許的。如果鐵電層含氧，則氫將會容易影響該鐵電層的化學計量并因此影響所述層的特性。利用介電層包括不含氧的鐵電材料的事實，避免了鐵電材料與相鄰的金屬層之一之間的反應，所述反應導致形成可能對器件的電學特性有負面影響的電絕緣氧化物。最后，重要優(yōu)點在于通常可以在比較低的溫度下制造所述鐵電材料。這也促進了與硅技術的整合。
在根據本發(fā)明的器件的優(yōu)選實施例中，有源電元件是存儲元件。優(yōu)選地，在根據本發(fā)明的器件中，主體包括-根據上面的解釋-半導體主體，且襯底包括(優(yōu)選單晶)半導體襯底。本身是慣用的襯底，例如(100)取向的單晶硅襯底，很適用。
在一個特別優(yōu)選的修改中，根據本發(fā)明的器件還包括具有源區(qū)、漏區(qū)和柵電極的場效應晶體管，并且另外的連接導體位于該場效應晶體管的漏區(qū)或源區(qū)上并同時充當源區(qū)或漏區(qū)的連接導體。如果該半導體器件包括大量存儲元件(在實踐中這通常是理想的)，這種晶體管可以非常適合用作選擇裝置。此外，使用(尤其是)基于使用硅作為半導體襯底的技術可以很容易地制造這種晶體管。利用另外的連接導體也充當晶體管的(多個)連接導體(之一)這一事實，制造相當簡單。此外，如果源區(qū)或漏區(qū)和存儲元件(從投影方向看)一個在另一個之上，根據本發(fā)明的器件可以非常緊湊。這是另外一個重要優(yōu)點。例如，這使得存儲元件能結合到所謂的接觸金屬栓中，所述接觸金屬栓在很多(C)MOS(＝(互補)金屬氧化物半導體)工藝中是慣用的。這些接觸金屬栓相對厚并經常包含例如鎢的金屬。
在一個優(yōu)選修改中，肖特基結形成在另外的連接導體合鐵電層之間并與場效應晶體管的源區(qū)或漏區(qū)形成歐姆接觸，而連接導體與鐵電層形成歐姆接觸。因此，鋁可以用作連接導體，這在硅技術中是慣用的。由于該連接導體位于器件的外部并因此在制造工藝的后期制備，該連接導體不會受在制造工藝開始經常需要的相當高的溫度負面影響。適于與鐵電材料形成肖特基結的鉑也適于與n+摻雜的硅的源區(qū)或漏區(qū)形成歐姆接觸。
可適用于與鐵電層形成肖特基結的連接導體材料的材料是Pt或Au。Ag或Al可非常適用作與鐵電層形成歐姆接觸的連接導體的材料。
通過使用包括硫族化物作為無氧鐵電材料的鐵電層獲得了令人滿意的結果，所述硫族化物是諸如ZnxCd1-xS，優(yōu)選ZnxCd1-xS中Zn含量x為0.3～0.5。通過使用Cu2S作為無氧鐵電材料也已經獲得很有用的結果。這種材料的另外重要優(yōu)點在于其不包含有毒成份。因此，在這種情況下，當器件例如在其使用壽命之后被丟棄時不會或基本不會對環(huán)境造成負擔。另一個結果是尤其改善了制造根據本發(fā)明的器件的制造環(huán)境。諸如Cd的原始材料在制造環(huán)境中越來越受到禁止。在Cu2S的情況下，有利地是可以利用Cu和W作為連接導體。這些也是在(Si)半導體技術中日益允許并應用的材料。
優(yōu)選選擇無氧鐵電材料的摻雜濃度很高以使連接導體或另外的連接導體和該鐵電層之間形成歐姆接觸，并且使得在工作期間，處于導電狀態(tài)的該鐵電層中的電場足夠高以關閉該存儲元件。
優(yōu)選根據本發(fā)明的器件包括N×M存儲元件矩陣，其中N和M是自然數并且每個存儲元件的兩端連接到電連接。從而形成了具有大容量的存儲器。優(yōu)選地，每個存儲元件耦合到相關的具有源區(qū)、漏區(qū)和柵電極的場效應晶體管，并且該器件配備N個第一導體跡線以及M個第二導體跡線以及配備地連接，并且每個存儲元件經由連接導體連接到N個第一導體跡線之一并且經由另外的連接導體連接到場效應晶體管的源區(qū)或漏區(qū)，該漏區(qū)或源區(qū)連接到地連接，該場效應晶體管的柵電極連接到M個第二導體跡線之一。該結構使得當必要導體跡線數受限時能讀取存儲元件。
應當注意，根據本發(fā)明的器件也可以形成具有重要優(yōu)點的類似二極管的器件。這些新穎的二極管與現有二極管比較優(yōu)點在于對于相同的正反向電流比，工作電壓低；正向電流密度高，并因此對于相同的正向電流，所需面積小；以及它們不需要單晶襯底的事實。在一個實施例中，該器件在與鐵電行為相關的記憶效應發(fā)生的電壓范圍外用作二極管。該電壓范圍在圖2中的點A和B之間示出。
制造根據本發(fā)明的鐵電器件的方法，其中形成具有襯底的主體，并且該器件設有鐵電層，為該鐵電層提供有連接導體，無氧鐵電材料用作用于鐵電層的材料，并且所述鐵電層用于形成有源電元件，其特征在于在襯底和鐵電層之間提供導電層，該導電層用于形成該鐵電層的另一連接導體，且通過在該鐵電層和連接導體中的至少一個之間形成肖特基結形成該有源電元件。這樣，以簡單的方式獲得了具有上述優(yōu)點的鐵電器件。在一個優(yōu)選實施例中，該有源電元件形成為存儲元件。優(yōu)選地，該主體采取半導體主體的形式，并且優(yōu)選單晶半導體襯底用作襯底。優(yōu)選地，在該半導體主體內形成具有源區(qū)、漏區(qū)和柵電極的場效應晶體管，以及在該場效應晶體管的源區(qū)或漏區(qū)上提供另外的連接導體并且該連接導體形成該源區(qū)或該漏區(qū)的連接導體。
在一個優(yōu)選修改中，通過將部分導電層轉變成鐵電材料來形成鐵電層，連接導體之一由該導電層的剩余部分形成。因此，該方法是簡單的并且在金屬和無氧鐵電材料中間獲得良好接觸。因此Cu層可以被部分地轉變?yōu)镃u2S。
在一個優(yōu)選修改中，肖特基結形成在另外的連接導體和鐵電層之間，該另外的連接導體也充當源區(qū)或漏區(qū)的連接導體，同時在連接導體和鐵電層之間形成歐姆接觸。優(yōu)選形成N×M存儲元件矩陣，其中N和M是自然數，且在每個存儲元件的兩側提供有電連接。優(yōu)選地，每個存儲元件與形成在該器件中且與該存儲元件相關聯的場效應晶體管耦合，該場效應晶體管具有源區(qū)、漏區(qū)和柵電極，且該器件設有N個第一導體跡線和M個第二導體跡線并設有地連接，且每個存儲元件經由連接導體連接到N個第一導體跡線之一并且經由另外的連接導體連接到相關場效應晶體管的源區(qū)或漏區(qū)，該場效應晶體管的漏區(qū)或源區(qū)耦合到地連接，且該場效應晶體管的柵電極耦合到M個第二導體跡線之一。
下面將參照實施例闡述本發(fā)明，從該闡述中本發(fā)明的這些和其它方面將變得明顯。
在附圖中

圖1是根據本發(fā)明的鐵電器件在垂直于厚度方向的概略性橫截面圖。
圖2示出了圖1的器件中的存儲元件的電流-電壓特性，以及圖3概略地示出了圖1所示器件的電路，以及圖4示出了圖1所示的器件中的存儲元件的修改的電流-電壓特性。
這些圖未按比例繪制，并且為了清楚起見夸張了某些尺寸，例如厚度方向的尺寸。在這些圖中，每在可能的情況下相同的參考數字指相同的區(qū)域或部分。
圖1是根據本發(fā)明的鐵電器件10在垂直于厚度方向的概略性橫截面圖。所述器件10包括具有半導體襯底1的半導體主體11。該半導體器件還包括鐵電層2，在遠離襯底1的一側為該鐵電層2提供連接導體3。通過上述方法，在這種情況下形成了存儲元件4，并且鐵電2包括無氧鐵電材料，此處是硫族化物。
根據本發(fā)明，導電層5(優(yōu)選金屬層5)位于半導體襯底1和鐵電層2之間，該導電層形成鐵電層2的另外的連接導體5，并且作為鐵電層2與連接導體3、5至少之一形成肖特基結這一事實的結果，獲得了存儲元件4。這種器件10可以很容易地形成在硅半導體襯底1上并且還包括具有優(yōu)良特性的存儲元件4，這將在下文中更詳細地解釋。根據本發(fā)明的器件10的另外一個重要優(yōu)點在于其制造與通常用于制造硅器件的方法高度兼容。有利地是該方法的最后工藝步驟是在含氫氣的氣氛中的退火步驟。利用所使用的鐵電材料不含氧這一事實這種退火步驟是允許的。如果鐵電層2包含氧，氫將容易影響該鐵電層的化學計量并因此影響所述層2的特性。
在該實例中，器件10也包括具有源區(qū)7、漏區(qū)8和柵電極9的場效應晶體管6，并且另外的連接導體5位于源區(qū)或漏區(qū)上(在這種情況下位于晶體管6的源區(qū)7之上)，并且也用作源區(qū)或或漏區(qū)7、8的連接導體5。在該實例中，從投影方向看，存儲元件4位于源區(qū)或漏區(qū)內；在這種情況下位于漏區(qū)7內。因此，該器件10是緊湊的并且可以相對容易地制造。如果(如在該實例中)器件10包括大量存儲元件4并且每個存儲元件4耦合到場效應晶體管，如圖1所示，則場效應晶體管6的存在是很有利的。該實例中的器件10因此形成了具有大量存儲元件4(圖1中只示出其中一個)的半導體存儲器。
在該實例的器件10中，在另外的連接導體5(此處是鉑層5)和鐵電層2之間形成肖特基結，此處該鐵電層2是Zn含量x大約為40at.％的ZnxCd1-xS層2。通過充當壘的薄(此處為10nm)Ti層15，鉑5與晶體管6的源區(qū)7形成歐姆接觸。連接導體3(此處包含Ag)與鐵電層2形成歐姆接觸。這些層的厚度是ZnxCd1-xS層2，100nm；Pt層5，50nm；Ag層3，50nm。在該實例中存儲元件4的橫向尺寸是1μm×1μm。對于ZnxCd1-xS層適當的厚度為25nm～500nm。一方面，選擇ZnxCd1-xS層的摻雜濃度足夠高以便能夠在另外的連接導體5和鐵電層2之間建立歐姆接觸。另一方面，也不應選擇該摻雜濃度高到使得在操作期間處于導電狀態(tài)的鐵電層2中的電場強度不足以關閉該存儲元件。下面將參照圖2說明器件10，尤其是存儲元件4的操作。
圖2示出了該實例的器件10的存儲元件4的電流-電壓特性。在原點，此處元件4處于低阻抗狀態(tài)，電流I按照曲線21隨電壓V的升高而增加。在點A，此處電壓近似為+0.3伏特，ZnxCd1-xS層2改變其極化并且元件4轉變到高阻抗狀態(tài)。電壓V進一步的升高沒有進一步的效應。如果電壓V降低，元件V保持在曲線22所示的高阻抗狀態(tài)直到在大約-0.1伏達到反向轉變電壓(在圖中通過點B表示)。從那一刻開始，該元件(再次)處于曲線21所示的低阻抗狀態(tài)。電壓V進一步減少到-0.4伏特，沒有進一步的效應。器件10的操作通常如下利用+0.4V的短電壓脈沖使元件4達到高阻抗狀態(tài)(“0”)，以及利用短電壓脈沖使元件4達到低阻抗狀態(tài)(“1”)。在低電壓下讀取元件4的阻抗，所述低電壓是例如其絕對值小于大約0.1V的電壓V。如上所述，器件10包括大量存儲元件4，圖3示出了其中4個。
圖3概略地示出了該實例的器件10的電路。器件10包括大量(例如100個)第一導體跡線20，圖3示出了其中2個，以及大量(此處也為100)個第二導體跡線，圖3示出了其中2個。每個元件4經由連接導體3連接到第一導體跡線20之一且經由另外的連接導體5連接到晶體管6的源區(qū)7。晶體管6的漏區(qū)8連接到地連接40，而晶體管6的柵電極9連接到第二導體跡線30之一。因此，通過向柵電極9施加電壓，可能通過晶體管6選擇相關聯的元件4來調整和/或讀取阻抗狀態(tài)。
以如下方式通過根據本發(fā)明的方法制造該實例的器件10。從具有低摻雜濃度的p型摻雜的(100)硅襯底1開始(見圖1)。在所述襯底中用傳統工藝以本身已知的方式形成N-MOS晶體管6，該晶體管6具有被LOCOS(＝硅的局部氧化)包圍的n型源區(qū)7和漏區(qū)8。在它們下面在漏區(qū)8一側，在這種情況下可見n型區(qū)13的一部分，其中形成互補P-MOS晶體管(未示出)。柵電極由n型多晶硅制成并且被包含二氧化硅和/或氮化硅的隔離層14包圍。通過例如濺射將鈦層15和鉑層5施加到源區(qū)7和漏區(qū)8上并與所述區(qū)域形成歐姆接觸。局部地(此處在源區(qū)7的位置)通過濺射在其上提供ZnxCd1-xS層。該技術特別適合施加化學計量組分包含40at.％Cd的ZnxCd1-xS。在源區(qū)7的位置，圖形化的ZnxCd1-xS層2提供有銀層3，其與該ZnxCd1-xS層2形成歐姆接觸。通過二氧化硅層(未示出)將導電層3、5與第一和第二導電跡線20、30分開，所述二氧化硅層通過例如CVD(＝化學氣相沉積)提供。相同的方法應用于第一和第二導體跡線20、30之間的相互絕緣，如圖3所示，所述第一和第二導體跡線20、30連接到每個晶體管6和每個存儲元件4。通過提供氮化硅保護層(未示出)完成制造工藝，在此之后通過退火工藝將器件10在含氫的氣氛中退火。
圖4示出了上述實例的器件10的存儲元件4的另一個修改的電流-電壓特性。在該實例中，存儲元件4包括含有Cu2S作為無氧鐵電材料的鐵電層2。在該實例中連接導體3和另外的連接導體5分別包含Cu和W。該修改的器件的一個很重要的優(yōu)點在于其包含的元件是無毒的或者至少不是毒性很強。因此，在其使用壽命之后該器件被丟棄時環(huán)境的負擔以及其在生產環(huán)境中的容許性大大改善。圖4中示出的圖基本與圖2所示的相對應。對于根據本發(fā)明的器件的這種修改的操作參見圖2的描述。其中制造根據本發(fā)明的器件的制造環(huán)境的安全性提高了。
在圖4所示的器件中，優(yōu)選(像在該修改中一樣)通過部分地將Cu層轉變?yōu)镃u2S形成Cu2S。在這種情況下，通過使用K2Sx水溶液處理Cu層來進行該轉變，其中x＞1。這樣的優(yōu)點在于與無氧鐵電層同時由剩余的Cu層(在這種情況下)形成了兩個連接導體中的一個。
可以通過選擇不同的無氧鐵電材料用于鐵電層2簡單地形成根據本發(fā)明的器件的其它修改，所述鐵電材料尤其是例如包括被稱為picnide、硫族化物和鹵化物的化合物的組中的鐵電材料，即一個或多個元素的化合物，其該一個或多個元素來自元素周期表的主族V、VI(除了氧之外)和VII，以及它們的混合晶體。理論上適合的無氧鐵電材料是例如Al5C3N、Al7C3N3、Sb2S3、Bi2S3、Bi2S、Bi0.5Sb1.5S2、TaInS2、TaNbSe2、TlSbSe2、Bi0.5Sb1.5S2、GaxGe1-xTe(其中0＜x＜1)、SbSI、Cs3BiCl6、AMX3(其中A＝Cs或Rb且M＝Ca、Cr、Ti、V或Cu且X＝F、Cl、Br或I)、BaMF4(其中M＝Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn)、SrAlF5、K2MF6(其中M＝Mn、Cr、Ti或Pd)、A3M3F19(其中A＝Sr、Ba、Pb且M＝Al、Ti、V、Cr、Fe或Ga)。這些無氧體鐵電材料中，Bi2S3和SbSI具有相當低的居里溫度，這限制了這些材料的實際使用。對于鉈的化合物也是如此，因為這些化合物的毒性。從Cs3BiCl6開始的上面列出的化合物的實際使用可能受太高的離子電導度限制，太高的離子電導度會導致存儲的數據丟失。
使用在鉑層和銀層之間的包含ZnCdS的鐵電層實現了根據本發(fā)明的鐵電器件的例子，其中有源元件是類似二極管的器件。當鐵電半導體層薄和/或具有矯頑場(coercive field)和/或接近操作溫度的居里溫度時，獲得尤其低的(正向)電壓。矯頑場(kV/cm)、膜厚(nm)以及切換電壓(V)的典型值分別是20kV/cm、30nm和0.06V，或者分別是30kV/cm、30nm和0.06V，或者分別是40kV/cm、15nm和0.06V。
本發(fā)明不限于上述實例，且在本發(fā)明的范圍內，對于本領域的技術人員很多變化和修改是可能的。例如，可以制造具有不同幾何結構和/或不同尺寸的器件。尤其是對于連接導體，也可以采用不同的材料，例如碳化鉿或其它二元材料。
關于該器件的以上描述也應用于其制造。以及用于涂敷鐵電層的上述技術，也可以使用MBE(＝分子束外延)、(MO)VPE(＝(金屬有機物)氣相外延或CVD(＝化學氣相沉積)或PLD(脈沖激光沉積)。
還應當注意，該器件可以包括另外的有源和無源半導體元件，例如二極管和/或晶體管、電阻器和/或電容器。這使得能夠有利地實現能夠實現另外的功能的另外的電路。
最后，再次注意，根據本發(fā)明的器件也可有利地包括非單晶襯底的襯底。也可以有利地應用導體(例如金屬)襯底、或者絕緣體(例如玻璃)襯底、陶瓷或合成樹脂襯底。
權利要求
1.一種鐵電器件(10)，其具有包括襯底(1)和鐵電層(2)的主體(11)，在遠離襯底(1)的一側為該鐵電層(2)提供連接導體(3)，該鐵電層包含無氧鐵電材料并用于形成有源電元件(4)，其特征在于導電層(5)位于襯底(1)和鐵電層(2)之間，該導電層形成該鐵電層(2)的另外的連接導體(5)，且作為該鐵電層(2)與連接導體(3、5)中的至少一個形成肖特基結這一事實的結果，形成有源電元件(4)。
2.如權利要求1的鐵電器件(10)，其特征在于有源電元件(4)是存儲元件(4)。
3.如權利要求2的鐵電器件(10)，其特征在于主體(11)包括半導體主體(11)，且襯底(1)包括優(yōu)選單晶半導體襯底(1)。
4.如權利要求3的鐵電器件(10)，其特征在于半導體主體(11)包括具有源區(qū)(7)、漏區(qū)(8)和柵電極(9)的場效應晶體管(6)，且該另外的連接導體(5)位于該場效應晶體管的源或漏區(qū)(7)上并且也充當源區(qū)或漏區(qū)(8)的連接導體(5)。
5.如權利要求4的鐵電器件(10)，其特征在于從投影方向看，存儲元件(4)和源或漏區(qū)(7)顯示為重疊。
6.如權利要求4或5的鐵電器件(10)，其特征在于在該另外的連接導體(5)和鐵電層(2)之間形成肖特基結，并且該另外的連接導體(5)與場效應晶體管(6)的源或漏區(qū)(7)形成歐姆接觸，而連接導體(3)與鐵電層(2)形成歐姆接觸。
7.如前述任一項權利要求的鐵電器件(10)，其特征在于選擇硫族化物作為鐵電材料。
8.如權利要求7的鐵電器件(10)，其特征在于所選的硫族化物是ZnxCd1-xS，優(yōu)選是Zn含量x為0.3～0.5的ZnxCd1-xS。
9.如權利要求8的鐵電器件(10)，其特征在于選擇Pt或Au作為一個連接導體(3)的材料，以及選擇Ag或Al作為另一個連接導體(5)的材料。
10.如權利要求7的鐵電器件(10)，其特征在于選擇Cu2S作為硫族化物。
11.如權利要求10的鐵電器件(10)，其特征在于選擇Cu作為一個連接導體(3)的材料，以及選擇W作為另一個連接導體(5)的材料。
12.如權利要求2、3、4、5或6中任一項的鐵電器件(10)，其特征在于無氧鐵電材料的摻雜濃度很高，使得在連接導體(3)或另外的連接導體(5)和鐵電層(2)之間形成歐姆接觸，以及使得在操作期間處于導電狀態(tài)的鐵電層(2)中的電場足夠高以關閉存儲元件(4)。
13.如權利要求12的鐵電器件(10)，其特征在于所述鐵電器件包括N×M存儲元件(4)的矩陣，其中N和M是自然數，且每個存儲元件(4)的兩邊連接到電連接(20、30)。
14.如權利要求13的鐵電器件(10)，其特征在于，每個存儲元件耦合到相關聯的具有源區(qū)(7)、漏區(qū)(8)和柵電極(9)的場效應晶體管(6)，且該器件設有N個第一導體跡線(20)、M個第二導體跡線(30)以及設有地連接(40)，且每個存儲元件(4)經由連接導體(3)連接到該N個第一導體跡線之一并經由另外的連接導體(5)連接到場效應晶體管(6)的源或漏區(qū)(7)，其另外的漏或源區(qū)(8)連接到地連接(40)，而場效應晶體管(6)的柵電極(9)連接到M個第二導體跡線(30)之一。
15.如權利要求1的鐵電器件(10)，其特征在于有源電元件(4)是二極管。
16.制造如前述任一權利要求中的鐵電器件(10)的方法，其中形成包括襯底(1)的主體(11)，且器件(10)提供有鐵電層(2)，在遠離襯底(1)的一側為該鐵電層(2)提供連接導體(3)，選擇無氧鐵電材料作為用于形成有源電元件(4)的鐵電層的材料，其特征在于在襯底(1)和鐵電層(2)之間提供導電層，該導電層形成鐵電層(2)的另外的連接導體，以及通過在鐵電層(2)與連接導體(3、5)中的至少一個之間形成肖特基結獲得存儲元件(4)。
17.根據權利要求16的方法，其特征在于有源電元件(4)形成為存儲元件(4)。
18.根據權利要求17的方法，其特征在于主體(11)形成為半導體主體(11)，且選擇半導體襯底(1)作為襯底(1)。
19.根據權利要求17的方法，其特征在于在半導體主體(11)中形成具有源區(qū)(7)、漏區(qū)(8)和柵電極(9)的場效應晶體管(6)，并且在場效應晶體管(6)的源或漏區(qū)(7)上形成該另外的連接導體(5)，且該另外的連接導體(5)形成為源區(qū)或漏區(qū)(7)的連接導體(5)。
20.根據權利要求17、18或19的方法，其特征在于在該另外的連接導體(5)和鐵電層(2)之間形成肖特基結，并且在連接導體(3)和鐵電層(2)之間以及該另外的連接導體(5)和場效應晶體管(6)的源或漏區(qū)(7)之間形成歐姆接觸。
21.根據權利要求17、18、19或20的方法，其特征在于通過將導電層的一部分轉變?yōu)殍F電材料形成鐵電層(2)，由該導電層的剩余部分形成連接導體(3、5)之一。
22.如權利要求17-21中任一項的方法，其特征在于形成N×M存儲元件的矩陣，其中N和M是自然數且在每個存儲元件(4)的兩側提供電連接。
23.如權利要求22的方法，其特征在于每個存儲元件(4)耦合到形成在該器件(10)內且與所述存儲元件(4)相關的場效應晶體管(6)，該場效應晶體管包括源區(qū)(7)、漏區(qū)(8)和柵電極(9)，并且該器件(10)提供有N個第一導體跡線(20)、M個第二導體跡線(30)以及提供有地連接(40)，每個存儲元件(4)經由連接導體(3)連接到N個第一導體跡線(20)之一且經由該另外的連接導體(5)連接到相關場效應晶體管(6)的源或漏區(qū)(7)，該晶體管(6)的另一漏或源區(qū)(8)連接到地連接(40)，而柵電極(9)連接到M個第二導體跡線(30)之一。
24.操作如權利要求15的鐵電器件(10)的方法，其特征在于在鐵電存儲效應發(fā)生的電壓區(qū)域之外操作該鐵電器件(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及鐵電器件(10)，其具有包括襯底(1)和鐵電層(2)的主體(11)，在遠離襯底(1)的一側為該鐵電層(2)提供連接導體(3)，該鐵電層包含無氧鐵電材料(2)并用于形成有源電元件(4)，特別是存儲元件(4)。這種器件形成有吸引力的非易失性存儲器件。根據本發(fā)明，在襯底(1)和鐵電層(2)之間存在導電層(5)，該導電層形成鐵電層(2)的另外的連接導體(5)，且作為該鐵電層(2)與連接導體(3、5)中的至少一個形成肖特基結這一事實的結果，形成有源電元件(4)。實踐中已經發(fā)現這種器件(10)包括性能優(yōu)越的存儲元件(4)，該存儲元件(4)可以容易地形成在優(yōu)選單晶硅襯底(1)上。優(yōu)選地，該器件(10)還包括場效應晶體管(6)，且優(yōu)選元件(4)位于該晶體管(6)的源或漏區(qū)(7)上。該有源元件也可以充當二極管。
文檔編號G11C11/36GK1675769SQ03819651
公開日2005年9月28日 申請日期2003年7月10日 優(yōu)先權日2002年8月20日
發(fā)明者M·H·R·蘭克霍斯特, P·范德斯魯伊斯, R·M·沃勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司