抗疲劳的铁电电容器、铁电存储电路、铁电存储器及芯片制造技术

本发明专利技术属于存储器领域，具体涉及一种抗疲劳的铁电电容器、铁电存储电路、铁电存储器及芯片。铁电电容器包括：上电极层、顶电极层、铁电介质层和底电极层，铁电介质层的材料采用ZrO<subgt;2</subgt;、HfO<subgt;2</subgt;或Hf<subgt;x</subgt;Zr<subgt;1‑x</subgt;O<subgt;2</subgt;；顶电极层和铁电介质层之间还包括一个非晶保护层；非晶保护层采用与铁电介质层相同的基体，并在其中掺杂预设量的Al、Si、La、Y、Nb、Ce或Er元素，以使得非晶保护层达到非晶体状态；非晶保护层的厚度为铁电介质层厚度的10％‑40％。利用该铁电电容器可以制备FeFET和FRAM等器件。本发明专利技术的非晶保护层阻断了晶界的连通，减小了整体的漏电，抑制了氧空位导电细丝的形成，进而克服了传统器件抗疲劳特性不足的缺陷，延长了铁电存储器的存储寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于存储器领域，具体涉及一种抗疲劳的铁电电容器、一种铁电存储电路、一种铁电存储器及非易失性存储芯片。

技术介绍

1、随着大数据、云计算、物联网、ai等的发展，存储器在整个互联网生态产业链中扮演的角色愈发重要。然而动态随机存储器(dram)、闪存(nandflash)等传统存储器在数据爆炸式增长的现在面临极大挑战，依据传统摩尔定律微缩的半导体技术所面临几何尺寸微缩到极致的困境、其制备所需要的成本越来越高、实现的存储性能提高也趋于放缓。传统存储器在耗电量、数据访问速度、存储密度等方面受限于工艺制程的一些问题，无法与时俱进。在此背景下，多种新型存储器应运而生，例如，铁电存储器(fefet)等，铁电存储器利用了铁电材料的铁电性质，即断电后依然具有极化残留的特性，实现了信息的存储与读取。

2、在铁电存储器中，铪锆氧基(hzo)fefet具有读写速度快、非易失、功耗低、易于cmos集成的优势，是新型内存突破的不二之选。与传统的钙钛矿氧化物(如pb(zr，ti)o3(pzt))铁电材料相比，hzo系统具有几个优点：高缩放能力，即厚度低至10nm以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种抗疲劳的铁电电容器，按照从上至下的顺序，其包括：上电极层、顶电极层、铁电介质层和底电极层，其特征在于：所述铁电介质层的材料采用萤石结构材料ZrO2、HfO2或HfxZr1-xO2；所述顶电极层和铁电介质层之间还包括一个非晶保护层；所述非晶保护层采用与铁电介质层相同的萤石结构基体，并在其中掺杂预设量的Al、Si、La、Y、Nb、Ce、或Er元素，以使得所述非晶保护层达到非晶体状态；所述非晶保护层的厚度为铁电介质层厚度的10％-40％。

2.如权利要求1所述的抗疲劳的铁电电容器，其特征在于：所述非晶保护层采用原子层沉积技术生成；将掺杂材料与铁电介质层材料按照预设的顺序和比...

【技术特征摘要】

1.一种抗疲劳的铁电电容器，按照从上至下的顺序，其包括：上电极层、顶电极层、铁电介质层和底电极层，其特征在于：所述铁电介质层的材料采用萤石结构材料zro2、hfo2或hfxzr1-xo2；所述顶电极层和铁电介质层之间还包括一个非晶保护层；所述非晶保护层采用与铁电介质层相同的萤石结构基体，并在其中掺杂预设量的al、si、la、y、nb、ce、或er元素，以使得所述非晶保护层达到非晶体状态；所述非晶保护层的厚度为铁电介质层厚度的10％-40％。

2.如权利要求1所述的抗疲劳的铁电电容器，其特征在于：所述非晶保护层采用原子层沉积技术生成；将掺杂材料与铁电介质层材料按照预设的顺序和比例交替沉积，得到所需的预设厚度的非晶保护层。

3.如权利要求2所述的抗疲劳的铁电电容器，其特征在于：所述非晶保护层的生长方法如下：

4.如权利要求1所述的抗疲劳的铁电电容器，其特征在于：所述顶电极层和顶电极层的材料均采用tin，并通过等离子体增强原子沉积工艺生成；其中，顶电极层的厚度为10-20nm；底电...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光伟，唐心怡，吕頔，白卫平，龙世兵，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：