一种亚纳米级铁电存储计算一体器件及阵列制造技术

本实用新型专利技术提出一种亚纳米级铁电存储计算一体器件及阵列，涉及半导体芯片技术领域，铁电存储计算一体器件包括铁电存储器和MOSFET晶体管，铁电存储器从上到下依次为：金属电极、顶电极、铁电层、底电极和隔离层；铁电存储器采用低维材料制作底电极。铁电存储器底电极与作为铁电存储计算一体器件的基体的MOSFET晶体管的栅极直接连接；铁电存储器的有效工作区的线宽尺寸为亚纳米级别。铁电存储器结构为纵向垂直布置，使得铁电存储器的有效工作区域通过控制底电极厚度来确定，能够更好与的现有晶体管纳米级别工艺技术相匹配，实现最佳写入和读出性能的同时，解决芯片尺寸微困难的问题，保证铁电存储器的有效工作区线宽尺寸为亚纳米级。为亚纳米级。为亚纳米级。

【技术实现步骤摘要】
一种亚纳米级铁电存储计算一体器件及阵列


[0001]本技术属于半导体芯片
，尤其涉及一种亚纳米级铁电存储计算一体器件及阵列。

技术介绍

[0002]随着人工智能时代的到来，数据的深度处理和存储要求更高的运算速度和更低的能耗，传统的冯诺依曼架构的计算和存储单元是分离的，面临着速度瓶颈与功耗浪费的问题，因此新型计算存储一体化技术成为研究的重要方向。
[0003]铁电存储计算一体具备读写速度快、抗疲劳性能突出、功耗低以及结构简单等优势具有重大的应用前景。目前的铁电存储计算一体器件主要包括FeFET、 MFMFET、FeRAM、FTJ等，其中，FeFET高的写入电压和与Si通道的非理想界面限制了它的循环稳定性能，而FeRAM及FTJ做存储计算一体应用时需额外接入晶体管，且由于器件与外接晶体管源漏电级直接接触，不能进行多值运算。相比之下，MFMFET在FE铁电层和晶体管栅氧层之间插入额外的电极层，不仅避免了Si通道的非理想界面，缓解了逻辑与存储器之间的设计冲突，提高了循环稳定性能，而且能够进行多值运算。此外，通过调整铁电存储器MFM(AFE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚纳米级铁电存储计算一体器件，其特征在于，所述铁电存储计算一体器件上到下依次包括铁电存储器、隔离层(1)和MOSFET晶体管；所述铁电存储器作为数据存储元件，数据计算功能由所述MOSFET晶体管实现；所述铁电存储器从上到下依次包括：金属电极(5)、顶电极(4)、铁电层(3)和底电极(2)；其中，所述铁电存储器的底电极(2)采用低维材料制作，所述MOSFET晶体管作为所述铁电存储计算一体器件的基体,所述铁电存储器的底电极(2)和隔离层(1)与所述MOSFET晶体管的栅极直接连接；将所述铁电存储器布置为垂直方向结构，以使得所述铁电存储器的有效工作区域的尺寸仅由底电极(2)的厚度方向相对于铁电层(3)的宽度来确定，以将所述铁电存储器有效工作区的线宽尺寸限定在亚纳米级别。2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述隔离层(1)位于铁电存储器和所述MOSFET晶体管栅极之间，用于实现所述铁电存储器和所述MOSFET晶体管之间的隔离。3.如权利要求2所述的器件，其特征在于，所述隔离层(1)被制作成一个台阶状，该台阶状包括位于左边的台阶上层部分和位于右边的台阶下层部分，该隔离层(1)位于所述MOSFET晶体管的栅极之上，所述隔离层(1)的台阶上层部分的位置与所述栅极的中间区域相对应；所述隔离层(1)的台阶下层部分的位置与所述栅极的右侧区域相对应。4.如权利要求3所述的器件，其特征在于，所述底电极(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚佳斌，刘力荣，邱飞龙，李忠贤，赵毅，
申请(专利权)人：中国电子科技南湖研究院，
类型：新型
国别省市：