[發明專利]鐵電存儲集成電路及其操作方法和制備方法

有效

• 申請號: 201880003413.1
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN109791785B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 江安全;張巖;白子龍
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G11C11/22
• 分類號: G11C11/22;H10B53/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 唐立;劉春元

1.一種鐵電存儲集成電路，包括：

鐵電存儲器陣列，其具有在鐵電單晶層上形成的存儲單元陣列；和

硅基讀寫電路；

其中，所述存儲單元陣列中的每個存儲單元相應地設置有第一電極和第二電極，所述鐵電單晶層的電疇的極化方向不平行所述鐵電單晶層的法線方向，在所述第一電極和第二電極之間施加電信號時，能夠使位于所述第一電極和第二電極之間的用于形成所述存儲單元的鐵電單晶層的電疇發生反轉，從而能夠建立連接所述第一電極和第二電極的疇壁導電通道；

其中，所述鐵電存儲器陣列的每個鐵電存儲器單元主要由存儲單元陣列中的一個存儲單元形成、或者主要由存儲單元陣列中的一個存儲單元以及該存儲單元電連接的形成于所述硅基讀寫電路的硅基上的一個晶體管形成，

其中，所述鐵電存儲集成電路通過下述步驟構成：

提供單晶硅襯底；

在所述單晶硅襯底上形成所述硅基讀寫電路和位線；

在所述硅基讀寫電路和位線之上生長絕緣層；

在所述絕緣層中形成第一電極；

通過SOI工藝或外延生長方法在所述絕緣層的上方形成用作鐵電單晶層的鐵電單晶薄膜層；和

在所述鐵電單晶薄膜層之上構圖形成與所述第一電極上下對齊的所述第二電極以及與所述第二電極連接的板線，

其中，所述第一電極與所述第二電極之間的部分鐵電單晶薄膜層構成存儲單元。

2.如權利要求1所述的鐵電存儲集成電路，其中，所述鐵電存儲集成電路為面內讀寫鐵電存儲電路，其中，所述第一電極和第二電極布置在所述存儲單元的左右兩側，所述存儲單元的電疇的極化方向在所述第一電極和第二電極的連線方向上有分量。

3.如權利要求1所述的鐵電存儲集成電路，其中，所述鐵電存儲集成電路為面外讀寫鐵電存儲電路，其中，所述第一電極和第二電極布置在所述存儲單元的上下兩側，所述存儲單元的電疇的極化方向在所述第一電極和第二電極的連線方向上有分量。

4.如權利要求1所述的鐵電存儲集成電路，其中，所述鐵電存儲集成電路還包括位于所述硅基讀寫電路和所述鐵電單晶層之間的絕緣層，所述絕緣層中形成有接觸孔。

5.如權利要求1所述的鐵電存儲集成電路，其中，所述鐵電單晶層為鐵電單晶基片或鐵電單晶薄膜層。

6.如權利要求2所述的鐵電存儲集成電路，其中，每個鐵電存儲器單元主要由存儲單元陣列中的所述一個存儲單元形成時，所述鐵電單晶層為鐵電單晶基片，所述硅基讀寫電路形成于所述鐵電單晶基片上方；其中，所述鐵電存儲集成電路還包括：

與所述鐵電存儲器陣列的相應行的鐵電存儲器單元的存儲單元的第一電極/第二電極電連接的板線；和

與所述鐵電存儲器陣列的相應列的鐵電存儲器單元的存儲單元的第二電極/第一電極電連接的位線。

7.如權利要求2所述的鐵電存儲集成電路，其中，每個鐵電存儲器單元主要由所述一個存儲單元以及所述一個晶體管形成時，所述鐵電單晶層為鐵電單晶基片，所述硅基讀寫電路形成于所述鐵電單晶基片上方；其中，所述鐵電存儲集成電路還包括：

與所述鐵電存儲器陣列的相應列的鐵電存儲器單元的存儲單元的第一電極/第二電極電連接的板線；

與所述鐵電存儲器陣列的相應行的鐵電存儲器單元的晶體管的柵極電連接的字線；和

與所述鐵電存儲器陣列的相應列的鐵電存儲器單元的晶體管的源極/漏極電連接的位線。

8.如權利要求6所述的鐵電存儲集成電路，其中，所述板線構圖形成于所述鐵電單晶基片之上，所述位線構圖形成在所述硅基讀寫電路的上方，所述位線通過接觸孔與相應列的鐵電存儲器單元的存儲單元的第二電極/第一電極電連接。

9.如權利要求7所述的鐵電存儲集成電路，其中，所述板線構圖形成于所述鐵電單晶基片之上，所述位線構圖形成在所述硅基讀寫電路的上方，所述晶體管的漏極/源極通過接觸孔與相應列的鐵電存儲器單元的存儲單元的第二電極/第一電極電連接。