包括铁电层和电介质结构的半导体器件及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115867039A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202210991048.8(22)申请日2022.08.18(30)优先权数据10-2021-01267552021.09.24KR(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李世昊(74)专利代理机构北京弘权知识产权代理有限公司11363专利代理师王建国许伟群(51)Int.Cl.H10B51/30(2023.01)H10B51/00(2023.01)H10B51/10(2023.01)权利要求书3页说明书15页附图18页(54)发明名称包括铁电层和电介质结构的半导体器件及其制造方法(57)摘要本发明涉及一种半导体器件。所述半导体器件包括：第一电极；铁电层，该铁电层设置在第一电极上并且实现负电容；电介质结构，该电介质结构设置在铁电层上并包括交替叠置的第一电介质层和第二电介质层；以及第二电极，该第二电极设置在电介质结构上。铁电层和电介质结构被配置为彼此串联电连接。铁电层和电介质结构共同具有非铁电特性。CN115867039ACN115867039A权利要求书1/3页1.一种半导体器件，包括：第一电极；铁电层，所述铁电层设置在所述第一电极上，所述铁电层实现负电容；电介质结构，所述电介质结构设置在所述铁电层上，所述电介质结构包括第一电介质层和第二电介质层；以及第二电极，所述第二电极设置在所述电介质结构上，其中，所述铁电层和所述电介质结构彼此串联电连接，以及其中，所述铁电层和所述电介质结构共同具有非铁电特性。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中，在所述电介质结构中所述第一电介质层和所述第二电介质层被交替叠置。3.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述电介质结构包括多个单元叠置件，以及其中，所述多个单元叠置件中的每个单元叠置件包括一层的所述第一电介质层和一层的所述第二电介质层。4.如权利要求3所述的半导体器件，其中，所述电介质结构还包括设置在所述多个单元叠置件之间的内阻挡层。5.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一电介质层和所述第二电介质层中的每一者是外延生长层。6.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一电介质层和所述第二电介质层中的每一者具有5埃至20埃的厚度。7.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一电介质层和所述第二电介质层中的一者包括氧化铪，并且所述第一电介质层和所述第二电介质层中的另一者包括氧化锆。8.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述铁电层包括氧化铪和氧化锆中的至少一者。9.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述铁电层包括掺杂的氧化铪和掺杂的铪锆氧化物中的至少一者，以及其中，所述掺杂的氧化铪和所述掺杂的铪锆氧化物包括选自以下各者中的至少一种掺杂剂：碳、硅、镁、铝、钇、氮、锗、锡、锶、铅、钙、钡、钛、锆、钆以及镧。10.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述铁电层具有1纳米至4纳米的厚度，以及其中，所述电介质结构具有1纳米至4纳米的厚度。11.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一者包括选自以下各者中的至少一者：金、银、钨、钛、铜、铝、钌、铂、铱、氧化铱、氮化钨、氮化钛、氮化钽、碳化钨、碳化钛、硅化钨、硅化钛、硅化钽以及氧化钌。12.如权利要求1所述的半导体器件，还包括设置在所述铁电层与所述电介质结构之间的第一阻挡绝缘层。13.如权利要求12所述的半导体器件，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者。14.如权利要求12所述的半导体器件，还包括设置在所述电介质结构与所述第二电极之间的第二阻挡绝缘层。2CN115867039A权利要求书2/3页15.如权利要求12所述的半导体器件，还包括设置在所述电介质结构与所述第二电极之间的还原牺牲层。16.如权利要求15所述的半导体器件，其中，所述还原牺牲层包括氧化铌或氧化钛。17.如权利要求12所述的半导体器件，还包括结晶种子层，所述结晶种子层设置在所述第一电极与所述铁电层之间，所述结晶种子层诱导所述铁电层的结晶。18.如权利要求17所述的半导体器件，其中，所述结晶种子层包括氧化镁或氧化锆。19.如权利要求17所述的半导体器件，还包括设置在所述结晶种子层与所述第一电极之间的第二阻挡绝缘层。20.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述铁电层包括：第一子铁电层；内阻挡层，所述内阻挡层设置在所述第一子铁电层上；以及第二子铁电层，所述第二子铁电层设置在所述内阻挡层上。21.一种半导体器件，包括：衬底；储存节点电极，所述储存节点电极设置在所述衬底之上；板式电极，所述板式电极被设置为与所述储存节点电极间隔开；以及铁电层和电介质结构，所述铁电层