半导体装置及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939111A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202210836293.1(22)申请日2022.07.15(30)优先权数据10-2021-01320062021.10.05KR(71)申请人爱思开海力士有限公司地址韩国京畿道(72)发明人具元泰徐东益(74)专利代理机构北京弘权知识产权代理有限公司11363专利代理师许伟群李少丹(51)Int.Cl.H01L23/64(2006.01)H01G4/005(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图12页(54)发明名称半导体装置及其制造方法(57)摘要根据本发明实施例的半导体装置包括：衬底、设置在衬底上的第一外延电极层、设置在第一外延电极层上的铁电外延层、设置在铁电外延层上的电介质外延层以及设置在电介质外延层上的第二外延电极层。铁电外延层实现负电容。第一外延电极层和第二外延电极层中的每一个包括导电烧绿石氧化物。铁电外延层和电介质外延层串联电连接。包括铁电外延层和电介质外延层的电介质结构是非铁电的。CN115939111ACN115939111A权利要求书1/3页1.一种半导体装置，包括：衬底；第一外延电极层，其设置在所述衬底上；铁电外延层，其设置在所述第一外延电极层上；电介质外延层，其设置在所述铁电外延层上；以及第二外延电极层，其设置在所述电介质外延层上，其中，所述第一外延电极层和所述第二外延电极层中的每一个包括导电烧绿石氧化物，其中，所述铁电外延层和所述电介质外延层串联电连接，以及其中，包括所述铁电外延层和所述电介质外延层的电介质结构是非铁电的。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述铁电外延层具有负电容。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述导电烧绿石氧化物包括选自以下的至少一种：氧化铅铱(Pb2Ir2O7)、氧化镧铱(La2Ir2O7)、氧化铈铱(Ce2Ir2O7)、氧化镨铱(Pr2Ir2O7)、氧化钕铱(Nd2Ir2O7)、氧化钐铱(Sm2Ir2O7)、氧化钆铱(Gd2Ir2O7)、氧化镱铱(Yb2Ir2O7)、氧化镧钌(La2Ru2O7)、氧化铈钌(Ce2Ru2O7)、氧化镨钌(Pr2Ru2O7)、氧化钕钌(Nd2Ru2O7)、氧化钐钌(Sm2Ru2O7)、氧化钆钌(Gd2Ru2O7)、氧化镱钌(Yb2Ru2O7)、氧化铋钌(Bi2Ru2O7‑δ，0<δ<1)、氧化铅钌(Pb2Ru2O7‑δ，0<δ<1)、氧化铊钌(Tl2Ru2O7‑δ，0<δ<1)、氧化铋铱(Bi2Ir2O7‑δ，0<δ<1)、氧化铅铱(Pb2Ir2O7‑δ，0<δ<1)以及氧化铊铱(Tl2Ir2O7‑δ，0<δ<1)。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述铁电外延层包括氧化铪锆。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，所述铁电外延层包括掺杂在所述氧化铪锆中的掺杂剂，以及其中，所述掺杂剂包括选自以下的至少一种：碳(C)、硅(Si)、镁(Mg)、铝(Al)、钇(Y)、氮(N)、锗(Ge)、锡(Sn)、锶(Sr)、铅(Pb)、钙(Ca)、钡(Ba)、钛(Ti)、锆(Zr)、钆(Gd)和镧(La)。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述电介质外延层包括选自氧化铪、氧化锆和掺杂锆(Zr)的氧化铪锆中的至少一种，以及其中，所述电介质外延层是非铁电的。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述铁电外延层具有正交晶系的晶体结构，以及其中，所述电介质外延层具有单斜晶系或四方晶系的晶体结构。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述铁电外延层和所述电介质外延层中的每一个具有1纳米至3纳米的厚度。9.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括设置在所述铁电外延层与所述电介质外延层之间的第一阻挡绝缘层。10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，所述第一阻挡绝缘层包括选自氧化铝、氧化钇和氧化镁中的至少一种。11.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括设置在所述第一外延电极层与所述铁电外延层之间的第二阻挡绝缘层和设置在所述电介质外延层与所述第二外延电极层之间的第三阻挡绝缘层中的至少一个。12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述衬底包括氧化钇稳定的氧化锆或氧2CN115939111A权利要求书2/3页化锶锡。13.一种半导体装置，包括：衬底；第一外延电极层，其设置在所述衬底上；电介质外延层，其设置在所述第一外延电极层上；铁电外延层，其设置在所述电介质外延层上；以及第二外延电极层，其设置在所述铁电外延层上，其中，所述第一外延电极层和所述第二外延电极层中的每一个包括导电烧绿石氧化物，其中，所述电介质外延层和所述铁电外延层串联电连接，以及其中，包括所述电介质外延层和所述铁电外延层的电介质结