铁电互补开关器件、制备方法、控制方法及三维存储器技术

一种铁电互补开关器件能够通过第一电极及第二电极在铁电层上施加电压，从而在铁电层内产生面内电场，通过改变电压方向而改变所述面内电场的方向，以控制所述第一裂纹及所述第二裂纹择一分离，通过第一裂纹的闭合及分离实现第一导电层的电连接与电绝缘，通过第二裂纹的闭合及开启实现第二导电层的电与电绝缘，从而实现铁电互补开关器件的功能。本公开铁电互补开关器件具有更高的速度、更低的能耗和更小的芯片面积，且制造工艺简单，与Fe

【技术实现步骤摘要】
铁电互补开关器件、制备方法、控制方法及三维存储器


[0001]本公开涉集成电路领域，尤其涉及一种铁电互补开关器件、制备方法、控制方法及三维存储器。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的发展，集成电路上晶体管的特征尺寸不断趋近于物理极限，如果进一步减小器件尺寸，就会存在严重的漏电问题。而基于电
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机械耦合的功能器件由于具有机械的“开”和“关”特性，因此就有效避免了“关”状态下漏电的问题。同时，相对于传统的半导体器件，微机电器件还存在开关比大、功耗低、结构及工艺简单等优点，这在开发高密度、低功耗、高稳定性的存储器、晶体管以及逻辑器件方面，具有巨大的发展潜力和应用价值。

技术实现思路

[0003]本公开实施例所要解决的技术问题是，提供一种铁电互补开关器件、制备方法、控制方法及三维存储器。
[0004]本公开实施例一方面提供了一种铁电互补开关器件，其包括：
[0005]铁电层；
[0006]第一电极及第二电极，设置在所述铁电层上，且彼此独立，用于向所述铁电层施加电压；
[0007]层间绝缘层，设置在所述第一电极及所述第二电极上；
[0008]第一导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第一电极对应；
[0009]第二导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第二电极对应；
[0010]第一信号输送端及第二信号输送端，设置在所述第一导电层上；
[0011]第三信号输送端及第四信号输送端，设置在所述第二导电层上；
[0012]第一裂纹，自所述铁电层沿垂直所述铁电层的方向延伸并贯穿所述第一电极、所述层间绝缘层、及所述第一信号输送端与第二信号输送端之间的所述第一导电层，且所述第一裂纹未贯穿所述铁电层，所述第一导电层被所述第一裂纹分隔为彼此独立的两部分，所述第一信号输送端与第二信号输送端分别设置在所述第一导电层被所述第一裂纹分隔为彼此独立的两部分上；
[0013]第二裂纹，自所述铁电层沿垂直所述铁电层的方向延伸并贯穿所述第二电极、所述层间绝缘层、及所述第三信号输送端与第四信号输送端之间的所述第二导电层，且所述第二裂纹未贯穿所述铁电层，所述第二导电层被所述第二裂纹分隔为彼此独立的两部分，所述第三信号输送端与第四信号输送端分别设置在所述第二导电层被所述第二裂纹分隔为彼此独立的两部分上；
[0014]其中，改变施加在所述铁电层上的电压的方向控制所述第一裂纹及所述第二裂纹择一分离。
[0015]在一实施例中，所述第一裂纹未贯穿所述铁电层，或/和，所述第二裂纹未贯穿所述铁电层。
[0016]在一实施例中，所述第一信号输送端与所述第二信号输送端沿第一横向排布在所述第一导电层上，所述第一裂纹沿第二横向延伸并贯穿所述第一导电层；所述第三信号输送端与所述第四信号输送端沿第一横向排布在所述第二导电层上，所述第二裂纹沿第二横向延伸并贯穿所述第二导电层；所述第一横向与所述第二横向相交。
[0017]在一实施例中，所述层间绝缘层还覆盖所述第一电极与所述第二电极之间的铁电层区域。
[0018]在一实施例中，所述层间绝缘层包括：
[0019]第一绝缘层，设置在所述第一电极上，所述第一导电层设置在所述第一绝缘层上；
[0020]第二绝缘层，设置在所述第二电极上，所述第二导电层设置在所述第二绝缘层上，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层彼此独立。
[0021]在一实施例中，所述层间绝缘层覆盖所述第一电极及所述第二电极的部分表面，在所述第一电极未被所述层间绝缘层覆盖的表面设置有第一导电端子，在所述第二电极未被所述层间绝缘层覆盖的表面，设置有第二导电端子。
[0022]在一实施例中，所述第一电极在所述铁电层上的正投影覆盖所述第一导电层在所述铁电层上的正投影。
[0023]在一实施例中，所述第二电极在所述铁电层上的正投影覆盖所述第二导电层在所述铁电层上的正投影。
[0024]在一实施例中，所述第一电极的材料与所述第一导电层的材料相同。
[0025]在一实施例中，所述第二电极的材料与所述第二导电层的材料相同。
[0026]在一实施例中，所述第一导电层上的其中一个信号输送端与所述第二导电层上的其中一个信号输送端电连接，构成所述铁电互补开关器件的信号输出端。
[0027]在一实施例中，所述第一导电层上构成所述信号输出端的信号输送端相对所述第一导电层上另一个信号输送端靠近所述第二导电层，所述第二导电层上构成所述信号输出端的信号输送端相对所述第二导电层上另一个信号输送端靠近所述第一导电层。
[0028]本公开实施例还提供一种铁电互补开关器件的制备方法，其包括：
[0029]提供衬底；
[0030]在所述衬底表面依次形成铁电层、第一电极、第二电极、层间绝缘层、第一导电层、第二导电层、及第一信号输送端、第二信号输送端、第三信号输送端与第四信号输送端，所述第一导电层与所述第一电极对应，所述第二导电层与所述第二电极对应，所述第一信号输送端及第二信号输送端设置在所述第一导电层上，所述第三信号输送端及第四信号输送端设置在所述第二导电层上；
[0031]形成第一裂纹及第二裂纹，所述第一裂纹自所述铁电层沿垂直所述铁电层的方向延伸并贯穿所述第二电极、所述层间绝缘层、及所述第一信号输送端与第二信号输送端之间的所述第一导电层，且所述第一裂纹未贯穿所述铁电层，所述第一导电层被所述第一裂纹分隔为彼此独立的两部分，所述第一信号输送端与第二信号输送端分别设置在所述第一导电层被所述第一裂纹分隔为彼此独立的两部分上；所述第二裂纹自所述铁电层沿垂直所述铁电层的方向延伸并贯穿所述第二电极、所述层间绝缘层、及所述第三信号输送端与第
四信号输送端之间的所述第二导电层，且所述第二裂纹未贯穿所述铁电层，所述第二导电层被所述第二裂纹分隔为彼此独立的两部分，所述第三信号输送端与第四信号输送端分别设置在所述第二导电层被所述第二裂纹分隔为彼此独立的两部分上。
[0032]在一实施例中，在形成所述第一裂纹及第二裂纹之前，所述铁电层具有设定的铁电畴极化方向，形成所述第一裂纹及第二裂纹的方法包括：
[0033]经所述第一电极及所述第二电极向所述铁电层施加第一翻转电压，形成所述第一裂纹；
[0034]经所述第一电极及所述第二电极向所述铁电层施加第二翻转电压，形成所述第二裂纹，所述第二翻转电压与所述第一翻转电压极性相反。
[0035]在一实施例中，在所述衬底上形成所述铁电层之后还包括如下步骤，对所述铁电层施加极化电压，使所述铁电层的铁电畴极化方向与所述极化电压的方向相同，形成所述设定的铁电畴极化方向。
[0036]本公开实施例还提供一种如上所述的铁电互补开关器件的控制方法，包括：经所述第一电极与第二电极向所述铁电层施加第一电压，控制所述第一裂纹的分离及第二裂纹的闭合，实现所述第一信号输送端与所述第二信号输送端的电绝缘及所述第三信号输送端与所述第四信号输送端的电导通；经所述第一电极与第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电互补开关器件，其特征在于，包括：铁电层；第一电极及第二电极，设置在所述铁电层上，且彼此独立，用于向所述铁电层施加电压；层间绝缘层，设置在所述第一电极及所述第二电极上；第一导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第一电极对应；第二导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第二电极对应；第一信号输送端及第二信号输送端，设置在所述第一导电层上；第三信号输送端及第四信号输送端，设置在所述第二导电层上；第一裂纹，自所述铁电层沿垂直所述铁电层的方向延伸并贯穿所述第一电极、所述层间绝缘层、及所述第一信号输送端与第二信号输送端之间的所述第一导电层，所述第一导电层被所述第一裂纹分隔为彼此独立的两部分，所述第一信号输送端与第二信号输送端分别设置在所述第一导电层被所述第一裂纹分隔为彼此独立的两部分上；第二裂纹，自所述铁电层沿垂直所述铁电层的方向延伸并贯穿所述第二电极、所述层间绝缘层、及所述第三信号输送端与第四信号输送端之间的所述第二导电层，所述第二导电层被所述第二裂纹分隔为彼此独立的两部分，所述第三信号输送端与第四信号输送端分别设置在所述第二导电层被所述第二裂纹分隔为彼此独立的两部分上；其中，改变施加在所述铁电层上的电压的方向可控制所述第一裂纹及所述第二裂纹择一分离。2.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述第一裂纹未贯穿所述铁电层，或/和，所述第二裂纹未贯穿所述铁电层。3.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述第一信号输送端与所述第二信号输送端沿第一横向排布在所述第一导电层上，所述第一裂纹沿第二横向延伸并贯穿所述第一导电层；所述第三信号输送端与所述第四信号输送端沿第一横向排布在所述第二导电层上，所述第二裂纹沿第二横向延伸并贯穿所述第二导电层；所述第一横向与所述第二横向相交。4.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述层间绝缘层还覆盖所述第一电极与所述第二电极之间的铁电层区域。5.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述层间绝缘层包括：第一绝缘层，设置在所述第一电极上，所述第一导电层设置在所述第一绝缘层上；第二绝缘层，设置在所述第二电极上，所述第二导电层设置在所述第二绝缘层上，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层彼此独立。6.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述层间绝缘层覆盖所述第一电极及所述第二电极的部分表面，在所述第一电极未被所述层间绝缘层覆盖的表面设置有第一导电端子，在所述第二电极未被所述层间绝缘层覆盖的表面，设置有第二导电端子。7.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述第一电极在所述铁电层上的正投影覆盖所述第一导电层在所述铁电层上的正投影。8.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述第二电极在所述铁电层上的正投影覆盖所述第二导电层在所述铁电层上的正投影。
9.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述第一电极的材料与所述第一导电层的材料相同。10.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述第二电极的材料与所述第二导电层的材料相同。11.根据权利要求1所述的铁电互补开关器件，其特征在于，所述第一导电层上的其中一个信号输送端与所述第二导电层上的其中一个信号输送端电连接，构成所述铁电互补开关器件的信号输出端。12.根据权利要求11所述的铁电互...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：