存储器单元、电容存储器结构及其方法技术

根据各个方面，提供了一种存储器单元，该存储器单元包括：第一电极；第二电极；以及设置在第一电极与第二电极之间的存储器结构，第一电极、第二电极和存储器结构形成存储器电容器，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括：包括具有第一微结构的第一材料的第一电极层；与第一电极层直接接触的功能层；以及与功能层直接接触的第二电极层，第二电极层包括具有不同于第一微结构的第二微结构的第二材料。有不同于第一微结构的第二微结构的第二材料。有不同于第一微结构的第二微结构的第二材料。

【技术实现步骤摘要】
存储器单元、电容存储器结构及其方法


[0001]各个方面涉及一种存储器单元及其方法，例如用于处理存储器单元的方法。

技术介绍

[0002]总体上，在半导体行业中已经开发了各种计算机存储器技术。计算机存储器的基本构建块可被称为存储器单元。存储器单元可以是被配置为(例如，按位)存储至少一条信息的电子电路。作为示例，存储器单元可具有表示例如逻辑“1”和逻辑“0”的至少两个存储器状态。通常，信息可保持(存储)在存储器单元中，直至例如以受控方式修改存储器单元的存储器状态为止。可通过确定存储器单元处于哪个存储器状态来获得存储器单元中存储的信息。目前，可使用各种类型的存储器单元来存储数据。例如，存储器单元的类型可包括铁电材料薄膜，其极化状态可以以受控方式改变，从而例如以非易失性方式将数据存储在存储器单元中。存储器单元可与一个或多个逻辑电路一起集成在例如晶圆或芯片上。
附图说明
[0003]在附图中，相同的附图标记在不同视图中通常表示相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点通常放在示出本专利技术的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述本专利技术的各个方面，其中：
[0004]图1示意性地示出根据各个方面的场效应晶体管结构；
[0005]图2示意性地示出根据各个方面的存储器单元的等效电路图；
[0006]图3A至图3E各自示意性地示出根据各个方面的存储器单元；
[0007]图4A示意性地示出根据各个方面的存储器电容器；
[0008]图4B示意性地示出根据各个方面的存储器单元；
[0009]图5A至图5D各自示意性地示出根据各个方面的电极；
[0010]图6A和图6B各自示意性地示出根据各个方面的存储器电容器的一部分；
[0011]图7示出根据各个方面的形成存储器电容器的方法的示意性流程图；并且
[0012]图8示出根据各个方面的形成存储器电容器的方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0013]下面的详细描述参考附图，这些附图通过说明的方式示出可实施本专利技术的具体细节和方面。这些方面被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本专利技术。在不脱离本专利技术的范围的情况下，可利用其他方面并可进行结构、逻辑和电气改变。各个方面不一定是相互排斥的，因为一些方面可与一个或多个其他方面结合以形成新的方面。结合方法描述了各个方面，并且结合器件(例如，存储器单元或存储器电容器)描述了各个方面。然而，可理解，结合方法描述的方面可类似地应用于器件，反之亦然。
[0014]术语“至少一个”和“一个或多个”可理解为包括大于或等于一的任何整数，即一、二、三、四、[
……
]等。术语“多个”或“多重”可理解为包括大于或等于二的任何整数，即二、
三、四、五、[
……
]等。
[0015]关于一组元素，短语“至少一个”在本文中可用于表示来自由这些元素组成的组中的至少一个元素。例如，关于一组元素，短语“至少一个”在本文中可用于表示以下选择：所列举的元素之一、多个所列举的元素之一、多个单独的所列举的元素或多个所列举的元素的倍数。
[0016]在半导体行业中，非易失性存储器技术的集成可用于诸如微控制器(MCU)等片上系统(SoC)产品。根据各个方面，非易失性存储器可被集成在处理器的处理器核附近。作为另一示例，一个或多个非易失性存储器可用作大容量存储器件的一部分。在一些方面中，非易失性存储器技术可基于至少一个场效应晶体管(FET)结构。在一些方面中，存储器单元可包括场效应晶体管结构和耦合至场效应晶体管结构的栅极电极的电容存储器结构(在本文中也被称为存储器电容器)。存储在电容存储器结构中的电荷量会影响场效应晶体管结构的一个或多个阈值电压。场效应晶体管结构的一个或多个阈值电压可限定存储器单元所处于的存储器状态。在一些方面中，电容存储器结构可以是耦合至场效应晶体管结构的栅极电极的铁电电容器结构(FeCAP)，以提供铁电场效应晶体管(FeFET)结构。由于铁电材料可以具有至少两个稳定的极化状态，因此它可用于以非易失性方式转换场效应晶体管的阈值电压；因此，铁电材料可用于将场效应晶体管转变为基于非易失性场效应晶体管的存储器结构。铁电材料可将铁电电容器结构转变为基于非易失性电容器的存储器结构，例如，通过控制存储在电容器结构中的电荷量。在其他方面中，非易失性存储器技术可基于至少一种电容存储器结构。电容存储器结构可以是或可包括铁电电容器结构。存储在电容存储器结构中的电荷量可由合适的电子读取电路读出，例如通过电荷电压转换器，通过确定电容存储器结构的切换电流。
[0017]基于铁电场效应晶体管(FeFET)的存储器单元可包括两个元件——晶体管和铁电电容器(FeCAP)。提高FeFET性能可包括对FeCAP层堆叠的一项或多项调整。FeCAP层堆叠可包括可适于增加铁电性并减少寄生效应的不同材料。在一些方面中，可通过修改电极材料以及电极晶体结构来减少FeCAP层堆叠泄漏，以在铁电材料中引起不同的晶体行为。
[0018]根据各个方面，存储器单元的存储器层(例如，电容存储器结构的存储器层)可包括极化材料或可由其制成，例如，自发极化材料(诸如反铁电和/或铁电材料，作为示例)。反铁电材料可能在(电压相关)极化中表现出滞后现象，然而，在反铁电材料上未发生电压降的情况下，没有或基本没有剩余的剩余极化。铁电材料可能在(电压相关)极化中表现出滞后现象，然而，在铁电材料上未发生电压降的情况下，剩余极化或实质性剩余极化仍然存在。自发极化(例如剩余或非剩余自发极化)可通过分析一个或多个滞后测量值(例如滞后曲线)来评估，例如在极化P对电场E的图中，其中，材料被极化成相反的方向。材料的极化能力(介电极化、自发极化和极化的剩磁特性)可使用电容谱进行分析，例如，通过静态(C
‑
V)和/或时间解析测量或通过极化
‑
电压(P
‑
V)或正
‑
上
‑
负
‑
下(PUND)测量。在本说明书中，可关于作为存储器单元的存储器层(例如电容存储器结构的存储器层)的示例性配置的例如包括铁电材料的剩余极化层来描述各个方面。然而，应当理解，本文描述的方面通常可适用于作为存储器单元的存储器层的自发极化层。
[0019]术语“自发极化的”或“自发极化”可在本文中例如关于超出介电极化的材料的极化能力使用。“自发地极化”(或“自发极化”)材料可以是或可包括表现出剩磁的自发极化材
料，例如铁电材料，和/或不表现出剩磁的自发极化材料，例如反铁电材料。材料的矫顽力可以是去除剩余极化可能需要的反向极化电场强度的量度。根据各个方面，矫顽电场E
C
(也被称为矫顽场)可以是或表示使剩余极化层去极化所需的电场。
[0020]根据各个方面，铁电材料可以是在自发极化层(例如，在剩余极化层)中使用的材料的示例。根据各个方面，铁电层可以是自发极化层(例如，剩余极化层)的示例。
[0021]在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器单元，包括：第一电极；第二电极；以及存储器结构，所述存储器结构设置在所述第一电极与所述第二电极之间，所述第一电极、所述第二电极和所述存储器结构形成存储器电容器，其中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个包括：第一电极层，所述第一电极层包括具有第一微结构的第一材料；功能层，所述功能层与所述第一电极层直接接触；以及第二电极层，所述第二电极层与所述功能层直接接触，所述第二电极层包括具有不同于所述第一微结构的第二微结构的第二材料。2.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述第一微结构与所述第二微结构在以下各项中的至少一个方面不同：粒度、平均粒径、粒径分布、晶界数量、晶界空间密度、晶界形状、晶界化学组分、两个相邻晶粒之间的区域、缺陷含量、缺陷类型、结晶织构和/或缺陷化学组分。3.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述第一电极层的所述第一材料包括具有第一平均粒径、第一结晶织构和/或第一粒径分布的多个晶粒，其中，所述第二电极层的所述第二材料包括具有第二平均粒径、第二结晶织构和/或第二粒径分布的多个晶粒，并且其中，所述第一平均粒径不同于所述第二平均粒径，所述第一结晶织构不同于所述第二结晶织构，并且/或者所述第一粒径分布不同于所述第二粒径分布。4.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述第一电极层的所述第一材料具有第一氧重量百分比，并且所述第二电极层的所述第二材料具有不同于所述第一氧重量百分比的第二氧重量百分比。5.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述第一电极层的所述第一材料包括第一主要组分，并且所述第二电极层的所述第二材料包括不同于所述第一主要组分的第二主要组分。6.根据权利要求5所述的存储器单元，其中，所述第一材料具有第一化学组分并且所述第二材料具有第二化学组分，并且其中，所述第一化学组分在参与元素的含量和/或掺杂中的至少一个方面不同于所述第二化学组分。7.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述第一电极层的所述第一材料具有第一晶体结构，并且所述第二电极层的所述第二材料具有不同于所述第一晶体结构的第二晶体结构。8.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述第一电极层的所述第一材料包括以下各项中的至少一种：铂、钽、铟、铱、铼、铑、钌、钛、锇、钼、铬、钨、铝、钴。9.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述第二电极层的所述第二材料包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：铁电存储器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：