发明名称 铁电式电晶体,具有此种铁电式电晶体之记忆体单胞配置及其制造方法
摘要 一种适合作为记忆元件用之铁电式电晶体在源极/汲极(12)之间于半导体基板(ll)之表面上具有第一闸极中间层(13)和第一闸极电极(14),其中第一闸极中间层(13)含有至一层铁电层(132)。在第一闸极中间层(13)旁在源极/汲极(12)区之间配置第二闸极中间层(16)和第二闸极电极(17),其中第二闸极中间层(16)含有一层介电层。第一闸极电极(14)和第二闸极电极(17)经由二极体结构而互相连接。
申请公布号 TW439128 申请公布日期 2001.06.07
申请号 TW088114248 申请日期 1999.08.20
申请人 西门斯股份有限公司 发明人 汤姆士彼得汉德;汉斯瑞辛格;雷哈德斯腾格;哈雷德贝奇郝弗;贺曼威德特;伍夫根郝雷恩
分类号 H01L21/28 主分类号 H01L21/28
代理机构 代理人 何金涂 台北巿大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种铁电式电晶体,其特征为:-在半导体基板(11)中设有二个源极/汲极区(12),-在源极/汲极区(12)之间在半导体基板(11)之表面上配置第一闸极中间层(13)和第一闸极电极(14),其中第一闸极中间层(13)含有至少一层铁电层(132),-在源极/汲极区(12)之间在此二区域(12)之间的连接线之方向中在第一闸极中间层(13)旁侧配置第二闸极中间层(16)及第二闸极电极(17),其中第二闸极中间层(16)含有介电层(16),-第一闸极电极(14)和第二闸极电极(17)经由二极体结构而互相连接。2.如申请专利范围第1项之铁电式电晶体,其中-第二闸极中间层(16)和第二闸极电极(17)分别由二个部份结构所组成,此二个部份结构对第一闸极中间层(13)以镜面对称方式配置着,-第二闸极电极(17)之此二个部份结构在电性上互相连接。3.如申请专利范围第1或第2项之铁电式电晶体,其中第一闸极中间层(13)含有介电层(131),其配置在半导体基板(11)之表面和铁电层(132)之间。4.如申请专利范围第3项之铁电式电晶体,其中第一闸极中间层之介电层(26)和第二闸极中间层之介电层(26)构成连续之介电层(26)。5.如申请专利范围第1项之铁电式电晶体,其中第一闸极电极(14)及/或第二闸极(17)是二极体结构之一部份。6.如申请专利范围第5项之铁电式电晶体,其中-第一闸极电极(14)含有多晶矽,其是以第一导电型来掺杂,-第二闸极电极(17)含有多晶矽,其是以和第一导电型相反之第二导电型来掺杂;-第一闸极电极(14)邻接于第二闸极电极(17)。7.如申请专利范围第1项之铁电式电晶体,其中在铁电层(132)和第一闸极电极(14)之间设置一种补助层(15)。8.如申请专利范围第1项之铁电式电晶体,其中-第一闸极中间层含有CeO2,ZrO2或Y2O3,SrTiO3,-第二闸极中间层(16)含有SiO2,CeO2,ZrO2或SrTiO3,-铁电层(132)含有钽酸铋锶(SBT)钛酸锆铅(PZT),铌酸锂(LiNbO3)或钛酸锶钡(BST)。-半导体基板(11)含有单晶矽。9.一种记忆体单胞配置,其含有复数个记忆体单胞(或称记忆胞),这些记忆胞分别含有申请专利范围第1至第8项中任一项之铁电式电晶体(FT),其特征为:-设有字线(WL),位元线(BL)及电源线(VL),其中字线(WL)是与电源线和位元线相交,-每一记忆胞除了铁电式电晶体(FT)之外加具有一种选择电晶体(AT),其含有一个控制电极,-记忆胞之铁电式电晶体(FT)连接在相邻之位元线(BL)之间,-选择电晶体(AT)连接在铁电式电晶体(FT)之第二闸极电极和电源线(VL)之间,-选择电晶体(AT)之控制电极是与一条字线(WL)相连接。10.一种铁电式电晶体之制造方法,其特征为:-在半导体基板(21)之表面上施加一种介电层(26),铁电层(23)以及第一电极层(24'),-第一电极层(24')和铁电层(23)一起被结构化,藉此产生第一闸极电极(24),-施加第二电极层(27')且使其结构化,以便产生第二闸极电极(27),其邻接于第一闸极电极(24)且在侧边重叠于第一闸极电极(24)上,-第一闸极电极(24)和第二闸极电极(27)之材料须互相调整,使第一闸极电极(24)和第二闸极电极(27)形成一个二极体结构。11.一种铁电式电晶体制造方法,其特征为:-在半导体基板(21)之表面上施加第一闸极中间层(26),铁电层(23)以及第一电极层(24'),-第一电极层(24'),铁电层(23)和第一闸极中间层(26)一起被结构化,藉此产生第一闸极电极(24),-在第一闸极中间层(26)侧面产生第二闸极中间层(16),其具有一种介电层,-施加一种第二电极层(27'),且使其结构化,以便产生第二闸极电极(27),其邻接于第一闸极电极(24)且在侧面重叠于第一闸极电极(24)上,-第一闸极电极(24)和第二闸极电极(27)之材料须互相调整,使第一闸极电极(24)和第二闸极电极(27)形成一种二极体结构。12.如申请专利范围第10或11项之方法,其中在铁电层(23)和第一电极层(24')之间施加一种辅助层(25),其与铁电层(23)和第一电极层(24')一起被结构化。图式简单说明:第一图铁电式电晶体之切面。第二图铁电式电晶体之切面,其中第一闸极中间层和第二闸极中间层具有一种连续之介电层。第三图至第五图制造第二图中所示铁电式电晶体时之各步骤。第六图一种记忆胞配置之电路图。
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