[發(fā)明專利]非揮發(fā)性鐵電存儲器件及其驅(qū)動方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810157460.3 | 申請日： | 2018-02-24 |
| 公開（公告）號： | CN110189777A | 公開（公告）日： | 2019-08-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 黃哲盛 | 申請（專利權(quán)）人： | 首爾大學校產(chǎn)學協(xié)辦團 |
| 主分類號： | G11C11/22 | 分類號： | G11C11/22 |
| 代理公司： | 北京鍾維聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11579 | 代理人： | 羅銀燕 |
| 地址： | 韓國首爾市冠*** | 國省代碼： | 韓國;KR |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 非揮發(fā)性鐵電存儲器 電層 半導(dǎo)體活性層 存儲單元 鐵電層 電荷捕獲 控制電路 柵極結(jié)構(gòu) 電介質(zhì) 非揮發(fā)性存儲器件 選擇存儲單元 讀取 驅(qū)動 電容效應(yīng) 控制柵極 電荷 堆棧 生鐵 鐵電 編程 捕獲 串聯(lián) 配置 | ||
1.一種非揮發(fā)性鐵電存儲器件，作為非揮發(fā)性存儲器件，包括半導(dǎo)體活性層、多個存儲單元以及控制電路，上述多個存儲單元在上述半導(dǎo)體活性層上串聯(lián)結(jié)合，上述控制電路對上述多個存儲單元中的選擇存儲單元執(zhí)行讀取工作及編程工作，上述非揮發(fā)性鐵電存儲器件的特征在于，各個存儲單元具有柵極結(jié)構(gòu)，上述柵極結(jié)構(gòu)包括：
上述半導(dǎo)體活性層上的順電層；
電介質(zhì)堆棧，具有鐵電層及電荷捕獲點，上述鐵電層層疊于上述順電層上，上述電荷捕獲點通過配置于上述順電層與上述鐵電層之間的界面來借助所捕獲的電荷而產(chǎn)生上述鐵電層的負電容效應(yīng)；以及
上述鐵電層上的控制柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，上述存儲單元的亞閾值擺幅值的大小在60nmV/dec以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，上述控制電路以分別與在上述電荷捕獲點所捕獲的電荷的兩種極性相對應(yīng)的方式分配消除狀態(tài)及編程狀態(tài)中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，當上述控制電路對上述選擇存儲單元執(zhí)行讀取工作時，使上述非選擇存儲單元的鐵電層內(nèi)的極化產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，以便打開和上述選擇存儲單元共享位線的至少一個非選擇存儲單元，使得上述非選擇存儲單元的電荷捕獲點內(nèi)的多個電荷維持捕獲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，通過在上述電荷捕獲點內(nèi)捕獲的多個電荷和上述鐵電層的被反轉(zhuǎn)的極化，來誘導(dǎo)上述鐵電層的去極化現(xiàn)象。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，當上述控制電路對上述選擇存儲單元結(jié)束讀取工作時，電荷捕獲點內(nèi)的多個電荷維持捕獲，通過上述鐵電層的去極化現(xiàn)象來使上述鐵電層內(nèi)的被反轉(zhuǎn)的極化恢復(fù)到之前的極化。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，當上述控制電路對上述選擇存儲單元執(zhí)行編程工作時，使上述選擇存儲單元的鐵電層內(nèi)的極化產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，并使上述選擇存儲單元的電荷捕獲點內(nèi)的多個電荷向上述選擇存儲單元的半導(dǎo)體活性層的通道移動，使上述選擇存儲單元的半導(dǎo)體活性層的通道內(nèi)的其他多個電荷在上述電荷捕獲點被捕獲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，
上述存儲單元的傳遞特性通過消除狀態(tài)的第一電壓電流曲線和編程狀態(tài)的第二電壓電流曲線顯示，
在上述讀取工作過程中，上述控制電路向上述選擇存儲單元的控制柵極施加讀取電壓，向和上述選擇存儲單元共享位線的至少一個非選擇存儲單元的控制柵極施加流動電壓，
上述讀取電壓由第一閾值電壓與第二閾值電壓之間的電壓來確定，上述第一閾值電壓以上述第一電壓電流曲線來定義，上述第二閾值電壓以上述第二電壓電流曲線定義，并小于上述第一閾值電壓，
上述流動電壓由上述第二電流電壓曲線重疊的重疊區(qū)域內(nèi)的電壓來確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，
當執(zhí)行上述編程工作時，上述控制電路向上述選擇存儲單元的控制柵極施加編程電壓，
上述編程電壓由上述重疊區(qū)域內(nèi)的大于上述流動電壓的電壓來確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，上述鐵電層包含氧化物鐵電、氟化物鐵電、鐵電半導(dǎo)體、高分子鐵電或它們的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，上述順電層和上述鐵電層具有相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非揮發(fā)性鐵電存儲器件，其特征在于，上述結(jié)晶結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。
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