存储器器件、存储器器件的操作方法和存储器设备与流程

本公开内容涉及实施多位(多比特，multi-bit)的存储器器件、以及包括所述存储器器件的存储器设备。

背景技术：

1、铁电体是指具有铁电性以在没有从外部施加的电场的情况下通过对齐内部电偶极矩来保持自发极化的材料。近来，已经进行了通过将铁电体应用于存储器器件来实施多位的研究。

技术实现思路

1、提供实施多位的存储器器件和包括所述存储器器件的存储器设备。

2、另外的方面将部分地在随后的描述中阐述，并且将部分地从所述描述明晰，或可通过本公开内容的呈现的实施方式的实践来获悉。

3、根据本公开内容的一个方面，存储器器件包括：半导体基底(基板)，设置在所述半导体基底上的栅电极，以及在垂直于所述半导体基底的第一方向上层叠在所述半导体基底和所述栅电极之间并且包括至少一个第一铁电层和至少一个第二铁电层的多个铁电层(铁电性层)，其中所述第一铁电层具有其中掺杂浓度在所述第一方向上增加的掺杂浓度梯度，并且所述第二铁电层具有其中掺杂浓度在所述第一方向上减少的掺杂浓度梯度，并且其中所述存储器器件配置成根据操作电压来实施多位。

4、第一铁电层和第二铁电层可分别在(+)电压方向和(-)电压方向上印刻(imprint)。

5、多个铁电层可包括n个铁电层以实施具有至少(n+1)级(阶，层次，level)的多级(多阶，多层次)的多位。

6、存储器器件可进一步包括设置在多个铁电层之间的顺电层(顺电性层)。

7、顺电层可包括sio2、al2o3、la2o3和y2o3的至少一种。

8、存储器器件可进一步包括分别设置在第一铁电层的上表面和下表面上并且包括彼此不同的顺电材料(顺电性材料)的第一界面层和第二界面层，以及分别设置在第二铁电层的上表面和下表面上并且包括彼此不同的顺电材料的第三界面层和第四界面层。

9、第一界面层和第四界面层可包括相同的材料，并且第二界面层和第三界面层可包括相同的材料。

10、第一铁电层和第二铁电层可各自包括注入有掺杂剂的铪氧化物。所述掺杂剂可包括zr、la、al、si和y的至少一种。

11、第一铁电层和第二铁电层可各自包括注入有掺杂剂的铝氮化物。所述掺杂剂可包括b和sc的至少一种。

12、多个铁电层可进一步包括设置在第一铁电层和第二铁电层之间的未印刻的第三铁电层。

13、根据本公开内容的另一方面，提供存储器器件的操作方法，所述存储器器件包括半导体基底，设置在所述半导体基底上的栅电极，以及在垂直于所述半导体基底的第一方向上层叠在所述半导体基底和所述栅电极之间并且包括至少一个第一铁电层和至少一个第二铁电层的多个铁电层，其中所述第一铁电层具有其中掺杂浓度在所述第一方向上增加的掺杂浓度梯度，并且所述第二铁电层具有其中掺杂浓度在所述第一方向上减少的掺杂浓度梯度，所述操作方法包括通过基于由所述多个铁电层形成的磁滞曲线(滞后曲线，hysteresis curve)调节操作电压获得在彼此不同的极化状态下的多级。

14、调节操作电压可通过改变最大施加电压来进行。

15、多个铁电层可包括n个铁电层以实施具有至少(n+1)级的多级的多位。

16、根据本公开内容的另一方面，存储器设备包括：在垂直于基底的方向上层叠的多个栅电极，设置在所述多个栅电极上并且包括至少一个第一铁电层和至少一个第二铁电层的多个铁电层，以及设置在所述多个铁电层上的沟道层，其中所述第一铁电层具有其中掺杂浓度在所述第一方向上增加的掺杂浓度梯度，并且所述第二铁电层具有其中掺杂浓度在所述第一方向上减少的掺杂浓度梯度，并且其中所述存储器器件配置成根据操作电压实施多位。

17、可在垂直于基底的方向上在多个栅电极中形成通孔，并且多个铁电层和沟道层可在平行于基底的方向上顺序地设置在通孔的内壁上。

18、第一铁电层和第二铁电层各自可在垂直于基底的方向上延伸，并且所述第一方向可平行于基底。

19、存储器设备可进一步包括设置在多个铁电层之间的顺电层。

20、存储器设备可进一步包括分别设置在第一铁电层的一个表面和另一表面上并且包括彼此不同的顺电材料的第一界面层和第二界面层，以及分别设置在第二铁电层的一个表面和另一个表面上并且包括彼此不同的顺电材料的第三界面层和第四界面层。

技术特征：

1.存储器器件，包括：

2.根据权利要求1所述的存储器器件，其中所述第一铁电层和所述第二铁电层分别在(+)电压方向及(-)电压方向上印刻。

3.根据权利要求1所述的存储器器件，其中所述多个铁电层包括n个铁电层以实施具有至少(n+1)级的多级的多位。

4.根据权利要求1所述的存储器器件，进一步包括设置在所述多个铁电层之间的顺电层。

5.根据权利要求4所述的存储器器件，其中所述顺电层包括sio2、al2o3、la2o3和y2o3的至少一种。

6.根据权利要求1所述的存储器器件，进一步包括：

7.根据权利要求6所述的存储器器件，其中所述第一界面层和所述第四界面层包括相同的材料，并且所述第二界面层和所述第三界面层包括相同的材料。

8.根据权利要求1所述的存储器器件，其中所述第一铁电层和所述第二铁电层各自包括注入有掺杂剂的铪氧化物。

9.根据权利要求8所述的存储器器件，其中所述掺杂剂包括zr、la、al、si和y的至少一种。

10.根据权利要求1所述的存储器器件，其中所述第一铁电层和所述第二铁电层各自包括注入有掺杂剂的铝氮化物。

11.根据权利要求10所述的存储器器件，其中所述掺杂剂包括b和sc的至少一种。

12.根据权利要求1所述的存储器器件，其中所述多个铁电层进一步包括设置在所述第一铁电层与所述第二铁电层之间的未印刻的第三铁电层。

13.根据权利要求1-12任一项所述的存储器器件的操作方法，

14.根据权利要求13所述的操作方法，其中所述操作电压的调节通过改变最大施加电压来进行。

15.存储器设备，包括：

16.根据权利要求15所述的存储器设备，其中在垂直于所述基底的方向上在所述多个栅电极中形成通孔，并且所述多个铁电层和所述沟道层在平行于所述基底的方向上顺序地设置在所述通孔的内壁上。

17.根据权利要求16所述的存储器设备，其中所述第一铁电层和所述第二铁电层各自在垂直于所述基底的方向上延伸，并且所述第一方向与所述基底平行。

18.根据权利要求15所述的存储器设备，进一步包括设置在所述多个铁电层之间的顺电层。

19.根据权利要求15所述的存储器设备，进一步包括：

技术总结提供存储器器件、存储器器件的操作方法和存储器设备。存储器器件包括半导体基底、设置在半导体基底上的栅电极、以及在垂直于半导体基底的第一方向上层叠在半导体基底和栅电极之间并且包括至少一个第一铁电层和至少一个第二铁电层的多个铁电层。第一铁电层具有其中掺杂浓度在第一方向上增加的掺杂浓度梯度，并且第二铁电层具有其中掺杂浓度在第一方向上减少的掺杂浓度梯度。存储器器件配置为根据操作电压实施多位。技术研发人员：崔德铉,许镇盛,李泫宰,南胜杰,朴允相,柳时正受保护的技术使用者：三星电子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/7/29