一种多层链式铁电存储器制造技术

本实用新型专利技术公开一种多层链式铁电存储器，通过叠层的结构，增加了存储密度，包括多个串联的栅极耦合至字线的晶体管，与晶体管串联的位选管，耦合至位选管栅极的源极选择线，耦合至位选管源极的位线，耦合至晶体管的板线以及耦合至晶体管源极和/或漏极的由多层电极及铁电材料交替沉积形成的电容结构。

【技术实现步骤摘要】
一种多层链式铁电存储器
本技术涉及半导体
，特别涉及一种多层链式铁电存储器。
技术介绍
铁电存储器(FeRANM或FRAM：FerroelectricRandomAccessMemeory)是将铁电薄膜与C晶体工艺集成所制成的非易失性存储器。铁电存储器利用了铁电材料的极化可随电场进行反转并在断电时仍可保持的特性，因此具有RAM高速度的同时，也具有ROM的非易失性。铁电存储器可以在非常低的电能需求下进行快速的存储，相较于EEPROM及FLASH，其信息写入速度快100倍以上，然而功耗要低50-100倍，同时可擦写次数要高出106倍。基于上述特性，铁电存储器可广泛应用于小型智能设备中，例如手机、智能卡、ATM机、POS机已经门禁系统等。传统的铁电存储器的结构及电路结构如图1及图2所示，包括板线(PL：PlateLine)101、字线(WL：WordLine)102、位线(BL：BitLine)103、铁电电容104以及场效应管(晶体管)105。对于这种结构来说，在制造过程中，为了达到一定的铁电性，所述铁电电容104必须要达到一定的面积，这就限制了铁电存储器集成度的提高。随着技术的发展，消费者对于设备集成度的要求越来越高，如何在尽可能减小单元面积的同时提高存储密度，成为铁电存储器研究的重要方向。
技术实现思路
为了提高铁电存储器的集成度，本技术提供一种多层链式铁电存储器，所述存储器包括：N个串联的存储单元，其中，任一所述存储单元包括：晶体管，包括栅极、源极及漏极，所述栅极与所述存储单元的字线连接；以及铁电电容，包括上电极、下电极以及位于所述上电极及下电极之间的铁电材料层，其中，所述上电极与晶体管的源极或漏极连接，所述下电极与晶体管的漏极或源极连接，且所述下电极与相邻的存储单元的铁电电容的上电极共用；以及位选管，与所述存储结构串联，所述位选管包括栅极、源极及漏极，其中所述栅极耦合至源极选择线。进一步地，所述晶体管的源极与相邻存储单元的晶体管的漏极共用。进一步地，所述存储结构最外侧存储单元的晶体管的漏极耦合至板线。进一步地，所述位选管的漏极与所述存储结构未与板线连接一侧的晶体管的源极共用，所述位选管的源极耦合至位线。进一步地，所述位选管的源极与所述存储结构未与板线连接一侧的晶体管的源极共用，所述位选管的漏极耦合至位线。进一步地，所述各铁电电容的电极长度不同，每个电极均有部分暴露面，所述暴露面通过导电材料与对应晶体管的源极或漏极连接。进一步地，所述暴露面位于各上电极及下电极的边缘，各存储单元的铁电电容的电极呈阶梯状排布。进一步地，所述字线和/或所述板线和/或所述源极选择线和/或所述位线的材料为铂、铜、钨和/或其合金和/或其它导电材料和/或其组合。进一步地，所述电极的材料为多晶硅或导电金属。进一步地，所述铁电材料为锆钛酸铅或层状钙钛矿结构的钛酸铋系材料或钽酸锶铋系材料或高K铁电材料。本技术提供的一种多层链式铁电存储器，通过叠层的结构，在相同的面积上形成了多个铁电电容，相邻的铁电电容的电极形成阶梯排布的暴露面，通过暴露面与对应的晶体管连接，实现了存储密度的增加，同时降低了铁电存储器的存储单元的生产成本。附图说明为进一步阐明本技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出现有技术中铁电存储器的结构示意图；图2示出现有技术中铁电存储器的电路结构示意图；图3示出本技术一个实施例的一种多层链式铁电存储器的结构示意图；以及图4示出本技术一个实施例的一种多层链式铁电存储器的电路结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本技术。应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。在本技术中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。在本技术中，各实施例仅仅旨在说明本技术的方案，而不应被理解为限制性的。在本技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。在此还应当指出，在本技术的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本技术的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。在此还应当指出，在本技术的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本技术中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。为增加存储密度，本技术提供一种多层链式铁电存储器，包括N个串联的存储单元及与所述存储单元连接的位选管，其中：任一存储单元包括：晶体管，包括源极、漏极和栅极，其中所述栅极与存储单元的字线连接；铁电电容，包括下电极、上电极和位于下电极和上电极之间的铁电材料层，其中所述下电极与所述晶体管的源极或漏极连接，所述上电极与所述晶体管的漏极或源极连接；所述位选管包括栅极、源极及漏极，其中所述栅极耦合至源极选择线；所述N个存储单元的铁电电容堆叠设置，且相邻的铁电电容共用一个电极。下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本技术。图3示出本技术一个实施例的一种多层链式铁电存储器的结构示意图。如图3所示，一种多层链式铁电存储器，包括板线301，字线302，位线303，电容结构304、晶体管结构305以及源极选择线306，其中：所述晶体管结构305包括：晶体管阵列，包括N个串联的晶体管；以及位选管，所述位选管串联至所述晶体管阵列的一端，在本技术的一个实施例中，所述位选管的漏极与所述晶体管阵列一端的晶体管的源极为共用区域，所述位选管的源极耦合至位线303；在本技术的又一个实施例中，所述位选管的源极与所述晶体管阵列一端的晶体管的源极为共用区域，所述位选管的漏极耦合至位线303；在本技术的一个实施例中，所述位线303的材料为铂、铜、钨和/或其合金和/或其它导电材料和/或其组合；所述板线301耦合至所述晶体管阵列未与所述位选管连接的一端；在本技术的一个实施例中，所述板线301的材料为铂、铜、钨和/或其合金和/或其它导电材料和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层链式铁电存储器，包括N个串联的存储单元及与所述存储单元连接的位选管，其中：/n任一存储单元包括：/n晶体管，包括源极、漏极和栅极，其中所述栅极与存储单元的字线连接；/n铁电电容，包括下电极、上电极和位于下电极和上电极之间的铁电材料层，其中所述下电极与所述晶体管的源极或漏极连接，所述上电极与所述晶体管的漏极或源极连接；/n所述位选管包括栅极、源极及漏极，其中所述栅极耦合至源极选择线；/n其特征在于，所述N个存储单元的铁电电容堆叠设置，且相邻的铁电电容共用一个电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层链式铁电存储器，包括N个串联的存储单元及与所述存储单元连接的位选管，其中：
任一存储单元包括：
晶体管，包括源极、漏极和栅极，其中所述栅极与存储单元的字线连接；
铁电电容，包括下电极、上电极和位于下电极和上电极之间的铁电材料层，其中所述下电极与所述晶体管的源极或漏极连接，所述上电极与所述晶体管的漏极或源极连接；
所述位选管包括栅极、源极及漏极，其中所述栅极耦合至源极选择线；
其特征在于，所述N个存储单元的铁电电容堆叠设置，且相邻的铁电电容共用一个电极。


2.如权利要求1所述的存储器，其特征在于，各铁电电容的电极长度不同，每个电极均有部分暴露面，所述暴露面通过导电材料与对应晶体管的源极或漏极连接。


3.如权利要求2所述的存储器，其特征在于，所述暴露面位于各上电极及下电极的边缘，各存储单元的铁电电容的电极呈阶梯状排布。


4.如权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述晶体管的源极与相...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓望，刘藩东，
申请(专利权)人：珠海拍字节信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44