高速高密度铁电存储器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高速高密度铁电存储器及其制备方法和应用，属于半导体存储器领域。该存储器由多个存储单元排成阵列，且存储单元阵列两侧由实质上正交的字线和位线相连，本发明专利技术的存储单元采用顶电极、变容介质层、中间金属层、铁电介质层和底电极叠加结构，在电学上等同于一个铁电电容与一个变容选择器串联，通过调控存储单元分压关系来降低未选中单元中铁电电容的分压，使其扰动降低；并且利用电容串联降低了存储单元的RC延迟，提升存储器访问速度。因此，本发明专利技术在没有增加额外面积开销的情况下降低了未选中单元的扰动，提升了存储器的存储窗口，并降低了存储器的误码率，提升了存储器访问速度。存储器访问速度。存储器访问速度。

【技术实现步骤摘要】
高速高密度铁电存储器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体存储器领域，特别涉及一种高速高密度铁电存储器。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术的不断推进，对低功耗、大容量的存储器需求不断上升。传统闪存存储器(Flash)利用电荷存储原理，采用热电子注入与FN隧穿的擦写方式，带来较大的功耗和较长的擦写时间；而传统动态随机存储器(DRAM)则由于晶体管漏电，导致存储器保持时间较短，需要高频刷新，带来较大的动态功耗。如今，随着智能物联网，人工智能与大数据的不断发展，这些问题将变得愈发严重。
[0003]铁电介质材料由于其存在非对称晶格结构，材料整体表现为具有可以由电场控制的自发极化电荷，且极化翻转速度取决于晶格弛豫时间，因此基于铁电材料设计的存储器具有低功耗与高速的优势。然而基于钙钛矿结构的传统铁电材料(例如PZT、BTO等)由于组分复杂，CMOS工艺兼容性低；且尺寸效应明显，无法在先进工艺节点中集成，导致基于传统铁电材料的存储器只在某些特殊的边缘应用中发挥作用。
[0004]近年来，研究者发现CMOS兼容的氧化铪(H本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交叉点阵铁电电容存储器，其特征在于，该存储器由多个存储单元排成阵列，且存储单元阵列两侧由实质上正交的字线和位线相连，所述存储单元为多层材料堆叠而成，从上到下依次为顶电极、变容介质层、中间金属层、铁电介质层和底电极，通过对字/位线同时施加正/负半选电压，同时连接该字/位线的存储单元完成读写操作。2.如权利要求1所述的交叉点阵铁电电容存储器的存储单元，其特征在于，所述变容介质层采用基于HfO2或TaO
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产生变容效应的介质材料与SiO2金属阻挡插层的组合。3.如权利要求1所述的交叉点阵铁电电容存储器的存储单元，其特征在于，所述铁电介质层采用钙钛矿型铁电材料、铁电聚合物材料或基于HfO2在处理后产生铁电性的铁电材料。4.如权利要求1所述的交叉点阵铁电电容存储器的存储单元，其特征在于，所述顶电极采用Ag。5.如权利要求1所述的交叉点阵铁电电容存储器的存储单元，其特征在于，所述中间金属层和底电极采用TiN、TaN、Pt、Mo、Ru或W。6.如权利要求1所述的交叉点阵铁电电容存储器的存储单元，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄芊芊，符芷源，黄如，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：