[發(fā)明專利]高速高密度鐵電存儲(chǔ)器及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310242062.2
• 申請(qǐng)日: 2023-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN116133437A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃芊芊;符芷源;黃如
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京超弦存儲(chǔ)器研究院;北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H10B53/30
• 分類號(hào): H10B53/30;H10B53/10;H10N97/00;G11C11/22
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 賈曉玲

1.一種交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器，其特征在于，該存儲(chǔ)器由多個(gè)存儲(chǔ)單元排成陣列，且存儲(chǔ)單元陣列兩側(cè)由實(shí)質(zhì)上正交的字線和位線相連，所述存儲(chǔ)單元為多層材料堆疊而成，從上到下依次為頂電極、變?nèi)萁橘|(zhì)層、中間金屬層、鐵電介質(zhì)層和底電極，通過對(duì)字/位線同時(shí)施加正/負(fù)半選電壓，同時(shí)連接該字/位線的存儲(chǔ)單元完成讀寫操作。

2.如權(quán)利要求1所述的交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述變?nèi)萁橘|(zhì)層采用基于HfO₂或TaO_x產(chǎn)生變?nèi)菪?yīng)的介質(zhì)材料與SiO₂金屬阻擋插層的組合。

3.如權(quán)利要求1所述的交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述鐵電介質(zhì)層采用鈣鈦礦型鐵電材料、鐵電聚合物材料或基于HfO₂在處理后產(chǎn)生鐵電性的鐵電材料。

4.如權(quán)利要求1所述的交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述頂電極采用Ag。

5.如權(quán)利要求1所述的交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述中間金屬層和底電極采用TiN、TaN、Pt、Mo、Ru或W。

6.如權(quán)利要求1所述的交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述頂電極、底電極或中間金屬層的厚度范圍為10～100nm。

7.如權(quán)利要求1所述的交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述變?nèi)萁橘|(zhì)層或鐵電介質(zhì)層厚度范圍為8～15nm。

8.一種交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器的制備方法，其步驟包括：

1)通過物理氣相沉積在襯底制備底電極材料；

2)通過光刻定義底電極圖形，并通過濕法腐蝕或干法刻蝕的方法形成底電極；

3)通過原子層沉積在底電極表面生長(zhǎng)鐵電介質(zhì)材料；

4)通過光刻定義中間層金屬圖形；

5)通過物理氣相沉積方法在圖形化的光刻膠上生長(zhǎng)中間金屬層；

6)通過去膠將中間層金屬剝離成型；

7)通過原子層沉積方法繼續(xù)生長(zhǎng)變?nèi)萁橘|(zhì)材料；

8)通過光刻定義頂電極圖形；

9)通過物理氣相沉積方法在圖形化的光刻膠上生長(zhǎng)頂電極金屬層；

10)通過去膠將頂電極剝離成型；

11)通過快速熱退火結(jié)晶，使變?nèi)萁橘|(zhì)材料結(jié)晶，鐵電介質(zhì)材料產(chǎn)生鐵電性；

12)光刻定義底電極接觸孔位置；

13)刻蝕暴露底電極用于接觸。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-7所述的交叉點(diǎn)陣鐵電電容存儲(chǔ)器。