铁电开关器件、制备方法、控制方法及三维存储器技术

一种铁电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连接与电绝缘，从而实现铁电开关器件的功能。本公开铁电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]本公开实施例提供了一种铁电开关器件，其包括：铁电层；第一电极及第二电极，设置在所述铁电层上且沿第一方向排布，所述第一电极包括第一桥，所述第二电极包括第二桥；层间绝缘层，至少覆盖所述第一桥及所述第二桥；第一导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第一桥对应；第二导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第二桥对应；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桥、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；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桥、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。
[0005]在一实施例中，所述第一裂纹未贯穿或贯穿所述铁电层，和/或，所述第二裂纹贯穿或未贯穿所述铁电层。
[0006]在一实施例中，所述第一电极及所述第二电极以第一间隙为中心对称设置。
[0007]在一实施例中，所述第一电极还包括第一主体，所述第一主体被分为两部分，分别与所述第一桥的两端连接，在所述第一方向上，所述第一主体的宽度大于所述第一桥的宽度；所述第二电极还包括第二主体，所述第二主体被分为两部分，分别与所述第二桥的两端连接，在所述第一方向上，所述第二主体的宽度大于所述第二桥的宽度。
[0008]在一实施例中，在所述第一方向上，所述第一主体与所述第二主体之间的第一间隙的宽度大于所述第一桥与所述第二桥之间的第一间隙的宽度。
[0009]在一实施例中，所述层间绝缘层覆盖所述第一主体及所述第二主体的部分表面，在位于所述第一桥其中一端且未被所述层间绝缘层覆盖的所述第一主体的表面设置有第一导电端子，在位于所述第二桥其中一端且未被所述层间绝缘层覆盖的所述第二主体的表
面设置有第二导电端子。
[0010]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。
[0011]在一实施例中，所述层间绝缘层包括：第一绝缘层，至少设置在所述第一桥上，所述第一导电层设置在所述第一绝缘层上；第二绝缘层，至少设置在所述第二桥上，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。
[0012]在一实施例中，所述第一导电层及所述第二导电层沿所述第一方向排布，且所述第一导电层及所述第二导电层均沿第二方向延伸；所述第一信号输送端与所述第二信号输送端沿第二方向排布，所述第一裂纹沿所述第一方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所述第二方向排布，所述第二裂纹沿所述第一方向延伸并贯穿所述第二导电层；所述第一方向与所述第二方向相交。
[0013]在一实施例中，在所述第一桥在所述铁电层上的正投影区域，所述第一桥的正投影覆盖所述第一导电层的正投影，和/或，在所述第二桥在所述铁电层上的正投影区域，所述第二桥的正投影覆盖所述第二导电层的正投影。
[0014]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，和/或，所述第二电极的材料与所述第二导电层的材料相同，和/或，所述第一电极的材料与所述所述第二电极的材料相同。
[0015]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，构成所述铁电开关器件的信号输出端。
[0016]本公开实施例提供一种铁电开关器件的制备方法，其包括：提供衬底；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，所述第一电极包括第一桥，所述第二电极包括第二桥，所述第一导电层至少与所述第一桥对应，所述第二导电层至少与所述第二桥对应，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；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一桥、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桥、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。
[0017]在一实施例中，所述第一裂纹未贯穿或贯穿所述铁电层，或/和，所述第二裂纹贯穿或未贯穿所述铁电层。
[0018]在一实施例中，形成所述第一裂纹及第二裂纹的方法包括：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，形成设定的铁电畴极化方向；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；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。
[0019]本公开实施例还提供一种如上所述的铁电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二电极向所述铁电层施加第二电压，控制所述第一裂纹的闭合及第二裂纹的分离，实现所述第一信号输送端与所述第二信号输送端的电导通及所述第三信号输送端与所述第四信号输送端的电绝缘，其中，所述第一电压与所述第二电压极性相反。
[0020]在一实施例中，受输入信号控制，经所述第一电极与第二电极向所述铁电层施加第一电压或第二电压，通过设置所述第一信号输送端及所述第三信号输送端的电平，实现逻辑电路功能。
[0021]本公开实施例还提供一种三维存储器，包括如上所述的铁电开关器件。
[0022]本公开实施例提供的铁电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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电开关器件，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沿第一方向排布，所述第一电极包括第一桥，所述第二电极包括第二桥；层间绝缘层，至少覆盖所述第一桥及所述第二桥；第一导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第一桥对应；第二导电层，设置在所述层间绝缘层上，且与所述第二桥对应；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桥、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；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桥、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。2.根据权利要求1所述的铁电开关器件，其特征在于，所述第一裂纹未贯穿或贯穿所述铁电层，和/或，所述第二裂纹贯穿或未贯穿所述铁电层。3.根据权利要求1所述的铁电开关器件，其特征在于，所述第一电极及所述第二电极以第一间隙为中心对称设置。4.根据权利要求1所述的铁电开关器件，其特征在于，所述第一电极还包括第一主体，所述第一主体被分为两部分，分别与所述第一桥的两端连接，在所述第一方向上，所述第一主体的宽度大于所述第一桥的宽度；所述第二电极还包括第二主体，所述第二主体被分为两部分，分别与所述第二桥的两端连接，在所述第一方向上，所述第二主体的宽度大于所述第二桥的宽度。5.根据权利要求4所述的铁电开关器件，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一主体与所述第二主体之间的第一间隙的宽度大于所述第一桥与所述第二桥之间的第一间隙的宽度。6.根据权利要求4所述的铁电开关器件，其特征在于，所述层间绝缘层覆盖所述第一主体及所述第二主体的部分表面，在位于所述第一桥其中一端且未被所述层间绝缘层覆盖的所述第一主体的表面设置有第一导电端子，在位于所述第二桥其中一端且未被所述层间绝缘层覆盖的所述第二主体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。8.根据权利要求1所述的铁电开关器件，其特征在于，所述层间绝缘层包括：第一绝缘层，至少设置在所述第一桥上，所述第一导电层设置在所述第一绝缘层上；第二绝缘层，至少设置在所述第二桥上，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。9.根据权利要求1所述的铁电开关器件，其特征在于，所述第一导电层及所述第二导电层沿所述第一方向排布，且所述第一导电层及所述第二导电层均沿第二方向延伸；所述第一信号输送端与所述第二信号输送端沿第二方向排布，所述第一裂纹沿所述第一方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所述第二方向排
布，所述第二裂纹沿所述第一方向延伸并贯穿所述第二导电层；所述第一方向与所述第二方向相交。10.根据权利要求1所述的铁电开关器件，其特征在于，在所述第一桥在所述铁电层上的正投影区域，所述第一桥的正投影覆盖所述第一导...

【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：