[發明專利]可編程二極管的制備方法及鐵電存儲器

在審

• 申請號: 202011152398.2
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112259537A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 羅慶;呂杭炳;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L27/11507
• 分類號: H01L27/11507
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

一種可編程二極管的制備方法，包括以下步驟：采用標準CMOS工藝形成鎢栓塞；以所述鎢栓塞作為下電極，并在鎢栓塞上沉積功能層材料如鐵電薄膜；在所述功能層材料上沉積上電極；圖形化上電極和功能層，完成所述可編程二極管的制備。本發明還公開了一種采用如上所述的可編程二極管的制備方法所制備得到的可編程二極管的鐵電存儲器，本發明所提出的可編程二極管的制備方法，不需要生長下電極，降低了工藝的復雜度；本發明所提出的鐵電存儲器，由一個晶體管和一個可編程二極管構成，該設計是根據二極管的極性不同來存儲信息的，因此可以進一步縮小器件面積，提高存儲密度。

技術領域

本發明涉及存儲器架構設計技術領域，尤其涉及一種可編程二極管的制備方法及鐵電存儲器。

背景技術

鐵電材料在微電子制造及存儲器技術領域有著廣泛的應用。現有技術中，鐵電材料多用于鐵電存儲器，在傳統的鐵電存儲器的集成架構中，需要集成一個晶體管和一個鐵電電容(1T1C)，這種1T1C的結構中鐵電存儲器是基于該電容的電荷變化來存儲信息的，其單元面積太大不利于高密度集成，并且是破壞性讀取。因此，亟需一種有更小的器件面積、存儲密度更高的鐵電存儲器。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種可編程二極管的制備方法及鐵電存儲器，以期部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一方面，提供了一種可編程二極管的制備方法，包括以下步驟：

采用標準CMOS工藝形成鎢栓塞；

以所述鎢栓塞作為下電極，并在鎢栓塞上沉積功能層材料如鐵電薄膜；

在所述功能層材料上沉積上電極；

圖形化上電極和功能層，完成所述可編程二極管的制備。

其中，所述采用CMOS工藝形成鎢栓塞，具體包括：

通過光刻、刻蝕在MOS器件上方形成鎢栓孔洞；

沉積擴散阻擋層Ti/TiN，厚度范圍為3nm～50nm；

采用等離子體增強化學氣相沉積用鎢將孔洞填滿，鎢的厚度為50～5000nm；

經過化學機械拋光，形成鎢栓塞，鎢栓塞的直徑為20nm～90nm。

其中，所述鐵電薄膜通過電子束蒸發、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積或濺射方法中的一種工藝方法制備完成。

其中，所述上電極的材料包括W、Ru、Al、Ti和導電金屬化合物TiN、TaN、IrO₂、ITO、IZO。

其中，所述上電極通過電子束蒸發、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積或濺射方法中的一種工藝方法制備完成。

其中，所述上電極的厚度范圍為5nm～200nm。

作為本發明的另一方面，還提供了一種采用如上所述的制備方法所制備得到的可編程二極管。

作為本發明的再一方面，也提供了一種鐵電存儲器，包括如上所述的一可編程二極管和一晶體管。

基于上述技術方案可知，本發明的可編程二極管的制備方法及鐵電存儲器相對于現有技術至少具有如下有益效果之一或其中的一部分：

(1)本發明所提出的可編程二極管的制備方法，不需要生長下電極，降低了工藝的復雜度；

(2)本發明所提出的鐵電存儲器，由一個晶體管和一個可編程二極管構成，該設計是根據二極管的極性不同來存儲信息的，因此可以進一步縮小器件面積，提高存儲密度。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的可編程二極管的制備方法的流程示意圖；