反铁电类材料在非易失性存储器件中的应用制造技术

本发明专利技术公开了反铁电类材料在非易失性存储器件中的应用。公开了在电容器或晶体管堆栈中包括箍缩磁滞环(PHL)材料的集成器件。PHL材料包括场诱导铁电(FFE)材料、反铁电(AFE)材料和弛豫型铁电(RFE)材料。每个集成器件包括具有设置在两个电极之间的PHL材料层的材料堆栈。该材料的应用取决于在堆栈上电场偏置的诱导。根据一个选项，可以采用具有不同功函数值的电极来诱导所需的内建偏置场并且使得能够使用PHL材料。根据另一选项，将PHL材料和电荷(例如电荷中间层)设置在两个电极之间，使得出现诱导的内建偏置场。采用PHL材料堆栈的集成器件包括存储器、晶体管以及压电和热电器件。

【技术实现步骤摘要】
反铁电类材料在非易失性存储器件中的应用
技术介绍
铁电(FE)材料是表现出自发电极化的电解质晶体。自发极化的方向可以通过施加外部电场在两个晶体定义的状态之间反转。两种明显不同状态的这种材料性质可以用于存储器应用以储存信息，即，两个二进制状态0和1的表示。仅在居里温度Tc以下(这在文献中也被称为相变温度)，铁电材料表现出铁电性。由于相变温度是材料性质，它的价值涵盖了大范围的温度。高于该温度，该材料表现出顺电性质和行为。铁电钛酸钡(BaTiO3)的发现触发了对铁电材料的研究的增加，因为广泛认识到，稳健的、化学稳定的和相对惰性的铁电晶体的存在提供了电可切换的双态器件。此类器件的主要优点通过其编码对于二进制计算机存储器的布尔代数所需的1和0状态的能力来表示。在铁电存储器件中，极化状态决定要储存的信息，其中二进制状态通过极化的正和负极化状态表示。铁电随机存取存储器(FeRAM)的构思被用作由其电介质是铁电的一个晶体管和一个电容器(1T-1C)配置组成的基本非易失性存储器单元。这里，与标准DRAM电容器(其中由通过存取晶体管的泄漏电流引起不可避免的放电)相比，FeRAM不随时间表现出存储损耗，因为信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路元件，包括：第一电极；第二电极；以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间并且包含具有带有两个磁滞环的电荷‑电压特性的箍缩磁滞环(PHL)材料的层，所述储存层具有内部偏置场，所述内部偏置场使所述箍缩磁滞环(PHL)材料的所述电荷‑电压特性偏移，以使所述两个磁滞环中的一者与零电压状态对准，使得所述箍缩磁滞环(PHL)材料能够在外部电场不存在的情况下保持在选定的极化状态。

【技术特征摘要】
2016.03.01 US 15/057,8841.一种集成电路元件，包括：第一电极；第二电极；以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间并且包含具有带有两个磁滞环的电荷-电压特性的箍缩磁滞环(PHL)材料的层，所述储存层具有内部偏置场，所述内部偏置场使所述箍缩磁滞环(PHL)材料的所述电荷-电压特性偏移，以使所述两个磁滞环中的一者与零电压状态对准，使得所述箍缩磁滞环(PHL)材料能够在外部电场不存在的情况下保持在选定的极化状态。2.根据权利要求1所述的集成电路元件，其中，所述第一电极和所述第二电极具有导致所述第一电极和所述第二电极之间的功函数值差异的不同组成，所述功函数值差异诱导所述内部偏置场。3.根据权利要求2所述的集成电路元件，其中，所述第一电极和所述第二电极的功函数值差异在0.7eV至1.5eV的范围内。4.根据权利要求1所述的集成电路元件，其中，所述层还包含诱导所述内部偏置场的固定电荷。5.根据权利要求1所述的集成电路元件，其中，所述层还包括设置在所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个中间层。6.根据权利要求5所述的集成电路元件，其中，所述至少一个中间层包含诱导所述内部偏置场的固定电荷。7.根据权利要求5所述的集成电路元件，其中，所述至少一个中间层包含具有高结晶温度或高带隙的材料。8.根据权利要求5所述的集成电路元件，其中，所述至少一个中间层包含Al2O3、SrO或另一种稀土氧化物。9.根据权利要求1所述的集成电路元件，其中，所述PHL材料包含场诱导铁电(FFE)材料。10.根据权利要求9所述的集成电路元件，其中，所述场诱导铁电(FFE)材料包含ZrO2或ZraXbO2，其中X为元素周期表的元素，并且a>0，b>0。11.根据权利要求9所述的集成电路元件，其中，所述场诱导铁电(FFE)材料包含ZrO2或ZraXbO2，其中a>0，b>0，并且X为以下各项之一：Hf、Si、Al、Ge、元素周期表的第二族的元素。12.根据权利要求9所述的集成电路元件，其中，所述场诱导铁电(FFE)材料包含HfaXbO2，其中X为元素周期表的元素，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌韦·施勒德尔，米兰·佩希奇，
申请(专利权)人：纳姆实验有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE