專(zhuān)利名稱(chēng)：憶容器裝置、場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置、非易失性存儲(chǔ)器陣列及編程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所揭示的實(shí)施例涉及憶容器裝置、場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置、非易失性存儲(chǔ)器陣列及編程方法。
背景技術(shù)：
電容器及場(chǎng)效應(yīng)晶體管是用于集成電路中(例如邏輯電路及存儲(chǔ)器電路中)的兩種類(lèi)型的電子組件。電容器的一個(gè)性質(zhì)是其電容，其受 例如大小、構(gòu)造及制造材料的若干個(gè)變量影響。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)性質(zhì)是其閾值電壓。其為電流穿過(guò)溝道區(qū)在一對(duì)源極/漏極區(qū)之間流動(dòng)所需的最小柵極電壓的度量。影響閾值電壓的因素還包含大小、構(gòu)造及制造材料。制造后的電容器及晶體管通常分別具有固定電容及固定閾值電壓，此與可變、可調(diào)整或可編程電容及閾值電壓相對(duì)
發(fā)明內(nèi)容


圖I是呈一種經(jīng)編程狀態(tài)且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的憶容器裝置的圖解性截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例呈另一經(jīng)編程狀態(tài)的圖I憶容器裝置的視圖。圖3是呈一種經(jīng)編程狀態(tài)且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的憶容器裝置的圖解性截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例呈另一經(jīng)編程狀態(tài)的圖3憶容器裝置的視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器陣列的圖解性俯視圖或示意圖。圖6是圖5存儲(chǔ)器陣列中的相關(guān)聯(lián)的呈一種經(jīng)編程狀態(tài)且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置的圖解性截面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例呈另一經(jīng)編程狀態(tài)的圖6場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置的視圖。
具體實(shí)施例方式圖I及2中展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)例性憶容器裝置10。此些圖展示呈兩種不同經(jīng)編程狀態(tài)的憶容器裝置10?？墒褂锰娲?或額外經(jīng)編程狀態(tài)。參考圖I,憶容器裝置10包括一對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極12及14。其可由任何適合導(dǎo)電材料(例如元素金屬、元素金屬的合金、導(dǎo)電金屬化合物及/或?qū)щ姄诫s的半導(dǎo)電材料)構(gòu)成。電極12及14可具有相同或不同厚度。實(shí)例性厚度范圍是從3納米到100納米。此外，導(dǎo)電電極12及14可相對(duì)于彼此具有相同或不同的組成，且不管如何都可為同質(zhì)或可不為同質(zhì)的。在一個(gè)實(shí)例中，其基本上可由元素鉬組成。在相對(duì)導(dǎo)電電極12與14之間接納至少兩種材料16及18。材料16為包括接納于電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的靜態(tài)可編程半導(dǎo)電材料。其可在由不同電容值表征的至少兩種不同狀態(tài)之間靜態(tài)編程。所述狀態(tài)中的至少一者包含局部化或聚集所述移動(dòng)摻雜劑，以便在材料16內(nèi)形成電介質(zhì)區(qū)。可使用兩種以上可編程狀態(tài)。在本文件的上下文中，“移動(dòng)摻雜劑”是半導(dǎo)電材料的一組分(除自由電子以外)，所述組分可在于至少兩種不同靜態(tài)狀態(tài)之間重復(fù)地編程所述裝置的正常裝置操作期間通過(guò)將電壓差施加到所述對(duì)電極而移動(dòng)到所述電介質(zhì)內(nèi)的不同位置。實(shí)例包含在以其它方式化學(xué)計(jì)量的材料中的原子空位以及原子間隙。特定實(shí)例性移動(dòng)摻雜劑包含非晶或結(jié)晶氧化物或其它含氧材料中的氧原子空位、非晶或結(jié)晶氮化物或其它含氮材料中的氮原子空位、非晶或結(jié)晶氟化物或其它含氟材料中的氟原子空位及非晶或結(jié)晶氧化物中的間隙金屬原子。在圖式中通過(guò)點(diǎn)/點(diǎn)畫(huà)圖解性地描繪材料16的移動(dòng)摻雜劑。圖式中的給定區(qū)域/體積中的點(diǎn)/點(diǎn)畫(huà)的密度指示移動(dòng)摻雜劑密度的程度，其中較多點(diǎn)/點(diǎn)畫(huà)指示較高移動(dòng)摻雜劑密度且較少點(diǎn)/點(diǎn)畫(huà)指示較低移動(dòng)摻雜劑密度?？墒褂靡环N以上類(lèi)型的移動(dòng)摻雜劑作為材料16的一部分。對(duì)于材料16，其中接納移動(dòng)摻雜劑的實(shí)例性電介質(zhì)包含基于所述移動(dòng)摻雜劑的充分高的數(shù)量及濃度而能夠具有局部化導(dǎo)電性的適合氧化物、氮化物及/或氟化物。其內(nèi)接 納移動(dòng)摻雜劑的電介質(zhì)可為或可不為同質(zhì)，此與對(duì)移動(dòng)摻雜劑的考慮無(wú)關(guān)。特定實(shí)例性電介質(zhì)包含TiO2、AlN及/或MgF2。在一個(gè)實(shí)施例中，包括氧空位作為移動(dòng)摻雜劑的材料16可包括呈取決于氧空位的位置及其中接納所述氧空位的位置中的氧空位的數(shù)量的至少一種經(jīng)編程狀態(tài)的TiO2與Ti02_x的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，包括氮空位作為移動(dòng)摻雜劑的材料16可包括呈取決于氮空位的位置及其中接納所述氮空位的位置中的氮空位的數(shù)量的至少一種經(jīng)編程狀態(tài)的AlN與AlNh的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，包括氟空位作為移動(dòng)摻雜劑的材料16可包括呈取決于氟空位的位置及其中接納所述氟空位的位置中的氟空位的數(shù)量的至少一種經(jīng)編程狀態(tài)的MgF2與MgF2_x的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)摻雜劑包括在含氮材料中的鋁原子間隙。材料16可具有可取決于電介質(zhì)的組成、移動(dòng)摻雜劑的組成及/或材料16中移動(dòng)摻雜劑的數(shù)量的任何適合厚度。實(shí)例性厚度包含從4納米到50納米，且在一個(gè)實(shí)施例中包含不大于120納米的厚度。材料18為移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料。其可為同質(zhì)或非同質(zhì)的。移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18的特征在于或與材料16內(nèi)的電介質(zhì)的區(qū)別在于既不讓移動(dòng)摻雜劑移動(dòng)到材料18內(nèi)，也不讓其中固有的任何摻雜劑進(jìn)行位置改變移動(dòng)。半導(dǎo)電材料16及勢(shì)壘電介質(zhì)材料18可相對(duì)于彼此具有至少由至少一種不同原子元素表征的不同組成。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18包括金屬氧化物且在材料16中其內(nèi)接納移動(dòng)摻雜劑的電介質(zhì)包括另一金屬氧化物，其中材料18的金屬兀素不同于材料16的電介質(zhì)的金屬兀素。不管如何，實(shí)例性移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料都包含Zr02、Si02、Si3N4、GeN及SrTiO3中的至少一者。在一個(gè)實(shí)施例中，勢(shì)壘電介質(zhì)材料基本上由化學(xué)計(jì)量金屬氧化物(例如，ZrO2及SrTiO3中的任一者或其組合)組成。材料16及移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18可相對(duì)于彼此具有相同或不同厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18不比材料16厚，且在一個(gè)所示實(shí)施例中比材料16薄。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18具有從I納米到7納米的等效氧化物厚度，且在一個(gè)實(shí)施例中具有不大于10納米的等效氧化物厚度。在本文件的上下文中，“等效氧化物厚度”是產(chǎn)生與正使用的移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料相同的介電效應(yīng)將需要多厚的未經(jīng)摻雜二氧化硅的線性尺寸。在正使用的移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料是未經(jīng)摻雜二氧化硅或具有與未經(jīng)摻雜二氧化硅的電容率相等的電容率的材料的情況下，“等效氧化物厚度”與正使用的移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料的厚度將相同。半導(dǎo)電材料16及勢(shì)壘電介質(zhì)材料18中的一者比半導(dǎo)電材料16及勢(shì)壘電介質(zhì)材料18中的另一者更靠近電極12、14對(duì)中的一者。對(duì)應(yīng)地，半導(dǎo)電材料16及勢(shì)壘電介質(zhì)材料18中的另一者更靠近電極12、14對(duì)中的另一者。在所描繪的實(shí)施例中，材料16及移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18彼此物理觸及接觸。此外，在所描繪的實(shí)施例中，除材料16及移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18外在所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極12、14之間不接納其它材料。圖I及2描繪呈兩種不同靜態(tài)經(jīng)編程狀態(tài)的憶容器裝置10。圖2圖解性地描繪實(shí)例性最高電容狀態(tài)且圖I描繪實(shí)例性最低電容狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)且僅以實(shí)例方式，圖I將材 料16描繪為包括由移動(dòng)摻雜劑的相應(yīng)不同平均濃度表征的區(qū)20及22。區(qū)22圖解性地展示其中有顯著較低數(shù)量的移動(dòng)摻雜劑，使得區(qū)22實(shí)際上是電介質(zhì)。在區(qū)22內(nèi)可為大于零的某一數(shù)量的移動(dòng)摻雜劑，只要區(qū)22可以電介質(zhì)容量發(fā)揮作用。不管如何，區(qū)20都具有比區(qū)22內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的任何濃度高的適合平均移動(dòng)摻雜劑濃度。接納于區(qū)20或區(qū)22中的任一者內(nèi)的任何移動(dòng)摻雜劑可或可不同質(zhì)地分布于相應(yīng)區(qū)20或22內(nèi)。不管如何，區(qū)20都是導(dǎo)電的，借此通過(guò)材料12與區(qū)20的組合有效地提供較厚導(dǎo)電電容器電極。另一方面，區(qū)22為電介質(zhì)，借此增加移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18的有效電介質(zhì)厚度。參考圖2，其展示貫穿所有材料16充分接納移動(dòng)摻雜劑，使得其整個(gè)厚度基本上是導(dǎo)電的。因此，導(dǎo)電電容器電極中的一者有效地構(gòu)成材料12與16的組合。此外，在此狀態(tài)中，僅移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18構(gòu)成導(dǎo)電電容器電極12與14之間的所有電介質(zhì)厚度。借此，圖2的經(jīng)編程狀態(tài)具有比圖I中所描繪的電容高的電容。進(jìn)一步考慮或換句話說(shuō)，不管憶容器裝置10在任何給定時(shí)刻實(shí)際保持的電荷量如何，圖I經(jīng)編程狀態(tài)中的電容都低于圖2經(jīng)編程狀態(tài)中的電容。憶容器裝置10是不帶電荷、部分帶電荷還是完全帶電荷確定了憶容器裝置10的電荷狀態(tài)，但不影響憶容器裝置10的電容。因此，如本文中所使用，電荷狀態(tài)是指電容器在給定時(shí)刻實(shí)際保持的電荷量。如本文中所使用，電容是指不管電容器的電荷狀態(tài)如何所述電容器都能夠保持的每伏庫(kù)侖數(shù)。在圖2高電容狀態(tài)中，移動(dòng)摻雜劑可或可不貫穿材料16同質(zhì)地分布。此外且不管如何，可實(shí)現(xiàn)超出最高及最低電容狀態(tài)或除最高及最低電容狀態(tài)之外的不同可選擇經(jīng)編程電容狀態(tài)。不管如何，憶容器裝置10都至少部分地由在提供經(jīng)編程狀態(tài)的動(dòng)作被移除之后保持其經(jīng)編程電容狀態(tài)來(lái)表征。作為特定實(shí)例性電容器裝置10，導(dǎo)電電容器電極12及14各自基本上由具有5納米的厚度的元素鉬組成。移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料18為具有3納米的厚度的Zr02。半導(dǎo)電材料16為T(mén)iO2與Ti02_x的組合且具有4納米的總體厚度。在圖I中，區(qū)22具有2納米的厚度且是具有使區(qū)22不導(dǎo)電的充分小于5 X IO18氧空位/cm3的Ti02。區(qū)20具有2納米的厚度及使區(qū)20導(dǎo)電的充分大于5X IO18空位/cm3的總體平均氧空位密度。在圖2中，區(qū)16可被視為具有足以使所有區(qū)16導(dǎo)電的充分大于5X IO18空位/cm3的總體平均氧空位密度的Ti02_x。圖I中的區(qū)20中的總體平均氧空位密度大于圖2中的區(qū)16中的總體平均氧空位密度。
結(jié)合圖I及2模型的相應(yīng)電容可表征為
權(quán)利要求
1.一種憶容器裝置，其包括 一對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極；及 包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料及移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料，其接納于所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極之間，所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料相對(duì)于彼此具有至少由至少一種不同原子元素來(lái)表征的不同組成，所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的一者比所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的另一者更靠近所述對(duì)電極中的一者，所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述另一者比所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述一者更靠近所述對(duì)電極中的另一者。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑包括含氧材料中的氧原子空位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑包括含氮材料中的氮原子空位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑包括含氟材料中的氟原子空位。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑包括含氮材料中的鋁原子間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中其內(nèi)接納所述移動(dòng)摻雜劑的所述電介質(zhì)包括氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料包括呈至少一種經(jīng)編程狀態(tài)的TiO2與Ti02_x的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料包括金屬氧化物，且其內(nèi)接納所述移動(dòng)摻雜劑的所述電介質(zhì)包括金屬氧化物，所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料的所述金屬氧化物的金屬不同于所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料的所述金屬氧化物的金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中其內(nèi)接納所述移動(dòng)摻雜劑的所述電介質(zhì)包括氮化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料包括呈至少一種經(jīng)編程狀態(tài)的AlN與AlNh的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中其內(nèi)接納所述移動(dòng)摻雜劑的所述電介質(zhì)包括氟化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料包括呈至少一種經(jīng)編程狀態(tài)的MgF2與MgF2_x的組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料是同質(zhì)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料包括Zr02、Si02、Si3N4、GeN及SrTiO3中的至少一者。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料與所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料彼此物理觸及接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中除所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料及所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料外，所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極之間不接納其它材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料不比所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料厚。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料比所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料厚。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料具有不大于120納米的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料具有不大于10納米的等效氧化物厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料具有從4納米到50納米的厚度，所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料具有從I納米到7納米的等效氧化物厚度，且所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料不比所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料厚。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料比所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料厚，所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料具有不大于120納米的等效氧化物厚度，且所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料具有不大于10納米的厚度。
23.一種憶容器裝置，其包括 一對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極； 結(jié)晶半導(dǎo)電含金屬物質(zhì)，其接納于所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極之間且其是總體化學(xué)計(jì)量陽(yáng)離子缺乏的而在空間晶格中形成移動(dòng)陽(yáng)離子空位；及 勢(shì)壘電介質(zhì)材料，其與所述結(jié)晶半導(dǎo)電含金屬物質(zhì)物理觸及接觸地接納于所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極之間且不讓所述移動(dòng)陽(yáng)離子空位從所述物質(zhì)移動(dòng)到所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中，所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料相對(duì)于彼此具有至少由至少一種不同原子元素來(lái)表征的不同組成，所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的一者比所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的另一者更靠近所述對(duì)電極中的一者，所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述另一者比所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述一者更靠近所述對(duì)電極中的另一者。
24.一種憶容器裝置，其包括 一對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極； 結(jié)晶半導(dǎo)電金屬氧化物物質(zhì)，其接納于所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極之間且其是總體化學(xué)計(jì)量氧原子缺乏的而在空間晶格中形成移動(dòng)氧空位；及 勢(shì)壘電介質(zhì)材料，其與所述結(jié)晶半導(dǎo)電金屬氧化物物質(zhì)物理觸及接觸地接納于所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極之間且不讓所述移動(dòng)氧空位從所述物質(zhì)移動(dòng)到所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中，所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料相對(duì)于彼此具有至少由至少一種不同原子元素來(lái)表征的不同組成，所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的一者比所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的另一者更靠近所述對(duì)電極中的一者，所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述另一者比所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述一者更靠近所述對(duì)電極中的另一者。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料包括金屬氧化物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料的所述金屬氧化物的金屬不同于所述金屬氧化物物質(zhì)的金屬。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料包括ZrO2，且所述結(jié)晶半導(dǎo)電金屬氧化物物質(zhì)包括TiO2與Ti02_x的組合。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料基本上由化學(xué)計(jì)量金屬氧化物組成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述化學(xué)計(jì)量金屬氧化物的金屬不同于所述金屬氧化物物質(zhì)的金屬。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述化學(xué)計(jì)量金屬氧化物包括ZrO2,且所述結(jié)晶半導(dǎo)電金屬氧化物物質(zhì)包括呈至少一種經(jīng)編程狀態(tài)的TiO2與Ti02_x的組合。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述化學(xué)計(jì)量金屬氧化物基本上由ZrO2組成。
32.—種在由不同電容表征的不同靜態(tài)可編程狀態(tài)之間編程電容器的方法，所述方法包括在兩個(gè)導(dǎo)電電容器電極之間施加電壓差以致使移動(dòng)摻雜劑從接納于所述兩個(gè)導(dǎo)電電容器電極之間的半導(dǎo)電物質(zhì)朝向接納于所述兩個(gè)導(dǎo)電電容器電極之間的移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料移動(dòng)，以使所述電容器的電容從較低電容狀態(tài)增加到較高電容狀態(tài)，所述半導(dǎo)電物質(zhì)及所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料相對(duì)于彼此具有至少由至少一種不同原子元素來(lái)表征的不同組成，所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料通過(guò)所述電壓的施加而固有地屏蔽移動(dòng)摻雜劑以免移動(dòng)到所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料中。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其包括隨后在所述兩個(gè)導(dǎo)電電容器電極之間施加不同電壓差以致使所述移動(dòng)摻雜劑遠(yuǎn)離所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料而移動(dòng)，以降低所述電容器的電容且借此將所述電容器編程為所述不同靜態(tài)可編程狀態(tài)中的一者。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述一種可編程狀態(tài)為所述較高電容狀態(tài)。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述一種可編程狀態(tài)不同于所述較高電容狀態(tài)。
36.一種能夠重復(fù)地編程為至少兩種不同靜態(tài)閾值電壓狀態(tài)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置，其包括 一對(duì)源極/漏極區(qū)、所述對(duì)源極/漏極區(qū)之間的溝道區(qū)及可操作地接近所述溝道區(qū)的柵極構(gòu)造；且 所述柵極構(gòu)造包括導(dǎo)電柵極電極且包括包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料且包括接納于所述導(dǎo)電柵極電極與所述溝道區(qū)之間的移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料，所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料到所述溝道區(qū)比到所述導(dǎo)電柵極電極更近，所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料到所述導(dǎo)電柵極電極比到所述溝道區(qū)更近。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料相對(duì)于彼此具有至少由至少一種不同原子元素來(lái)表征的不同組成。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料不比所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料厚。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料比所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料厚。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料具有從4納米到100納米的厚度。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其中所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料具有不大于20納米的厚度。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料具有從I納米到12納米的等效氧化物厚度。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料具有不大于7納米的等效氧化物厚度。
44.一種編程場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置的方法，其包括在溝道區(qū)與柵極電極之間施加電壓差以致使接納于所述柵極電極與所述溝道區(qū)之間的材料內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑朝向所述柵極電極或所述溝道區(qū)中的一者移動(dòng)，以改變所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置的在移除所述所施加電壓差之后保持的靜態(tài)閾值電壓。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述施加使所述移動(dòng)摻雜劑朝向所述柵極電極移動(dòng)且增加所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述閾值電壓。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述施加使所述移動(dòng)摻雜劑朝向所述溝道區(qū)移動(dòng)且減小所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述閾值電壓。
47.一種非易失性存儲(chǔ)器陣列，其包括 多個(gè)字線； 多個(gè)位線； 多個(gè)存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)器單元中的個(gè)別者包括能夠重復(fù)地編程為至少兩種不同靜態(tài)閾值電壓狀態(tài)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管裝置包括 一對(duì)源極/漏極區(qū)、所述對(duì)源極/漏極區(qū)之間的溝道區(qū)及可操作地接近所述溝道區(qū)的柵極構(gòu)造；且 所述柵極構(gòu)造包括導(dǎo)電柵極電極且包括包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料且包括接納于所述導(dǎo)電柵極電極與所述溝道區(qū)之間的移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料，所述移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料到所述溝道區(qū)比到所述導(dǎo)電柵極電極更近，所述包括電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料到所述導(dǎo)電柵極電極比到所述溝道區(qū)更近； 所述導(dǎo)電柵極電極連接到所述字線中的一者；且 所述對(duì)源極/漏極區(qū)中的一者與所述位線中的一者連接。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的陣列，其中所述對(duì)源極/漏極區(qū)中的所述一者經(jīng)由其它存儲(chǔ)器單元中的一者或一者以上與所述位線中的所述一者間接連接。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的陣列，其進(jìn)一步包括經(jīng)配置以在將電壓施加到所述字線中的所述一者時(shí)使得電流能夠流動(dòng)穿過(guò)所述對(duì)源極/漏極區(qū)、所述溝道區(qū)及所述位線中的所述一者的電路。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的陣列，其中所述對(duì)源極/漏極區(qū)中的所述一者經(jīng)由所述其它存儲(chǔ)器單元中的一者或一者以上與所述位線中的所述一者間接連接。
全文摘要
一種憶容器裝置包含一對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極。包含電介質(zhì)內(nèi)的移動(dòng)摻雜劑的半導(dǎo)電材料及移動(dòng)摻雜劑勢(shì)壘電介質(zhì)材料接納于所述對(duì)相對(duì)導(dǎo)電電極之間。所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料相對(duì)于彼此具有至少由至少一種不同原子元素來(lái)表征的不同組成。所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的一者比所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的另一者更靠近所述對(duì)電極中的一者。所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述另一者比所述半導(dǎo)電材料及所述勢(shì)壘電介質(zhì)材料中的所述一者更靠近所述對(duì)電極中的另一者。本發(fā)明還揭示其它實(shí)施方案，包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管、存儲(chǔ)器陣列及方法。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK102763219SQ201180009465
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月15日
發(fā)明者古爾特杰·S·桑胡, 羅伊·E·米迪 申請(qǐng)人:美光科技公司