[發明專利]鐵電浮柵存儲器單元串及制備方法

有效

• 申請號: 202011397046.3
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112490248B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 馮超;趙妙;陳朝暉;彭崇梅;王宇豪
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L27/11524
• 分類號: H01L27/11524;H01L27/1159
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

1.一種鐵電浮柵存儲器單元串，其特征在于，包括：

絕緣襯底；

所述絕緣襯底上側設置有溝道層，所述溝道層上設置有隧穿介質層，所述隧穿介質層上側設置有復合單元；

所述復合單元包括由下至上依次設置的浮柵金屬層、鐵電介質層和第一控制柵極金屬層，其中，所述浮柵金屬層的兩端和第一控制柵極金屬層的兩端均設置有第一絕緣介質層，所述鐵電介質層為經過10²-10⁵次鐵電疇翻轉預循環處理，具有穩定的鐵電極化效應的鋯摻雜二氧化鉿Hf_xZr_(1-x)O₂材料；

所述絕緣襯底上側兩端嵌裝有源電極金屬層和漏電極金屬層，且所述源電極金屬層和所述漏電極金屬層均與位于上方的所述溝道層接觸；

其中，所述溝道層與所述絕緣襯底、所述源電極金屬層、所述漏電極金屬層以及所述隧穿介質層的接觸方式均為范德華接觸。

2.如權利要求1所述的鐵電浮柵存儲器單元串，其特征在于，所述浮柵金屬層為氮化鈦或鎢；所述隧穿介質層為二氧化鉿或氧化鋁；所述溝道層為單層或多層過渡金屬硫化物；所述第一絕緣介質層為氧化鋁或二氧化硅。

3.如權利要求1所述的鐵電浮柵存儲器單元串，其特征在于，所述源電極金屬層和漏電極金屬層均為鈦鉑金合金或鈦金合金，所述第一控制柵極金屬層為鈦金合金。

4.如權利要求1所述的鐵電浮柵存儲器單元串，其特征在于，所述第一控制柵極金屬層上連接有字線，所述源電極金屬層上連接有源線，所述漏電極金屬層上連接有位線。

5.一種如權利要求1-4任一項所述的鐵電浮柵存儲器單元串的制備方法，其特征在于，包括：

在所述絕緣襯底上利用鈦鉑金合金或鈦金合金制備所述源電極金屬層和所述漏電極金屬層；

制備所述溝道層，并將所述溝道層轉移至所述絕緣襯底上側，且所述源電極金屬層和所述漏電極金屬層均與位于上方的所述溝道層接觸；

在所述溝道層上制備所述隧穿介質層；

將氮化鈦或鎢圖形化，在所述隧穿介質層上方利用圖形化的氮化鈦或鎢制備所述浮柵金屬層；

在所述浮柵金屬層上方制備所述鐵電介質層，其中，所述鐵電介質層高溫退火后進行10²-10⁵次鐵電疇翻轉預循環處理，所述鐵電介質層為具有穩定的鐵電極化效應的鋯摻雜二氧化鉿Hf_xZr_(1-x)O₂材料；

將鈦金合金圖形化，在所述鐵電介質層上方利用圖形化的鈦金合金制備所述第一控制柵極金屬層；

在所述溝道層上側兩端制備第一絕緣介質層；

其中，所述溝道層與所述絕緣襯底、所述源電極金屬層、所述漏電極金屬層以及所述隧穿介質層的接觸方式均為范德華接觸。

6.一種如權利要求1-4任一項所述的鐵電浮柵存儲器單元串的電子控制方法，其特征在于，包括：

所述第一控制柵極金屬層接收字線電壓信號；

位于所述第一控制柵極金屬層下方的鐵電介質層在鐵電極化效應的作用下在鐵電介質層中產生內建極化電場；

位于鐵電介質層下方的浮柵金屬層根據所述第一控制柵極金屬層接收的字線電壓信號以及所述鐵電介質層的內建極化電場產生感應電壓；

所述浮柵金屬層根據所述感應電壓控制電子行為，其中，控制電子行為包括：控制電子從所述溝道層穿過位于溝道層和浮柵金屬層之間的隧穿介質層進出所述浮柵金屬層。