CN114695364A - 一种记忆装置及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的记忆装置及其制造方法中铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于所述多个位线与所述多个字线及所述极板线的交叉部、一个电极与所述极板线连接，该存储器单元晶体管源极与所述铁电电容器的另一电极连接、漏极与所述位线连接、栅极与所述字线连接，负载电容调节单元，其由负载电容和垂直纳米GAA场效应晶体管构成，其中，该负载电容配置于所述多个位线与所述位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该垂直纳米GAA场效应晶体管源极与所述负载电容的另一电极连接、漏极与所述位线连接、栅极与所述位线控制线连接，能够减少FeRAM(铁电存储器)单元面积。

Description

一种记忆装置及制造方法
【技术领域】
本发明涉及存储装置领域，尤其涉及一种记忆装置及制造方法。
【背景技术】
各种类型的内存设备存在,包括随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),动态随机存取存储器(DRAM),同步动态随机存取存储器(SDRAM),铁电存储器(FeRAM),磁性随机存取存储器(MRAM),电阻RAM(RRAM)、闪存等。存储设备可以是易失的，也可以是非易失的。非易失性存储器，例如闪存，即使在没有外部电源的情况下，也可以将数据存储更长的时间。不稳定的存储设备，例如DRAM，可能会随着时间的推移失去它们的存储状态，除非它们被外部电源定期刷新。例如，二进制存储装置可以包括一个充电或放电的电容器。然而，一个充电的电容器可能随着时间的推移通过泄漏电流放电，导致存储的信息丢失。易失性内存的某些特性可能提供性能优势，如更快的读写速度，而非易失性内存的某些特性，如不定期刷新数据的能力，则可能具有优势。
铁电存储器(FeRAM)由于具有非挥发性、低功耗、高读写次数、高存取速度、高密度存储、抗辐射、与集成电路(IC)工艺兼容等突出优点,而被公认为是下一代最具潜力的存储器之一,在计算机、航空航天和军工等领域具有广阔的应用前景。作为铁电薄膜存储器的关键性信息功能材料,新型无铅、无疲劳Bi4Ti3O12(BIT)基铁电薄膜材料因其在非挥发性铁电随机存储器方面的潜在应用而受到广泛关注。湘潭大学低维材料及其应用技术实验室的论文《铁电薄膜及铁电存储器的研究进展》揭示了将铁电随机读写存储器所具有的良好特性。铁电薄膜及器件的3种主要失效机制是疲劳、印记失效、保持性能损失。论文中提出的双界面层模型仿真出的电滞回线具有电场偏移、回线倾斜、矫顽场变化、形状改变等印记属性。通过模型的理论，该论文分析提出减小印记失效的可行性方法:形成互补的上下界面层使其具有反相相等的电导率。但该论文所提出的方法仅限于实验室环境中。
FeRAM(铁电存储器)可以使用与易失性存储器类似的设备结构，但由于使用铁电电容器作为存储设备，它可能具有非易失性特性。
例如，与其他非易失性ram相比，FeRAM(铁电存储器)具有更快的写入性能、更持久的重复内存访问能力和更低的功耗等优点。
FeRAM(铁电存储器)可以提供非易失性的功能，可与闪存相比，在速度和架构上可与动态随机存取存储器(DRAM)相媲美。
因此，与其他非易失性和易失性存储器设备相比，FeRAM(铁电存储器)设备可能因此具有改进的性能。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种记忆装置及制造方法，用以减少FeRAM(铁电存储器)单元面积。
一方面，本发明实施例提供了一种记忆装置，包括：
铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于多个位线与多个字线及极板线的交叉部、一个电极与极板线连接，该存储器单元晶体管源极与铁电电容器的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与字线连接；
负载电容调节单元，其由负载电容和垂直纳米GAA场效应晶体管构成，其中，该负载电容配置于多个位线与位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该垂直纳米GAA场效应晶体管源极与负载电容的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与位线控制线连接。
在一种可选地实施方式中，铁电电容器具备多个铁电薄膜。
在一种可选地实施方式中，铁电薄膜包括HfO2或2D铁电材料。
在一种可选地实施方式中，铁电电容器还包括：上极板和下极板；
铁电薄膜设置在上极板与下极板之间。
在一种可选地实施方式中，铁电存储器单元内的数据由充电在铁电电容器的电荷或铁电薄膜内部的残留极化电荷保持。
在一种可选地实施方式中，负载电容调节单元，在读出铁电存储器单元内的数据时，按由充电在铁电电容器的充电电荷保持的情况，和由铁电薄膜内部的残留极化电荷保持的情况，切换位线的电容。
一方面，本发明实施例提供了一种记忆装置制造方法，包括：
提供一衬底；
在衬底上依次设置介质层、和铁电层；
对介质层和铁电层进行蚀刻，以暴露出衬底的第一区域和第二区域；
对衬底的第一区域和第二区域进行掺杂，形成源区域和漏区域；
在源区域上设置源极结构；
在漏区域上设置漏极结构；
在铁电层背离辅栅层的一侧设置主栅层；
将隐埋字线接入垂直纳米GAA场效应晶体管。
本发明实施例提供的记忆装置及其制造方法中铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于多个位线与多个字线及极板线的交叉部、一个电极与极板线连接，该存储器单元晶体管源极与铁电电容器的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与字线连接，负载电容调节单元，其由负载电容和垂直纳米GAA场效应晶体管构成，其中，该负载电容配置于多个位线与位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该垂直纳米GAA场效应晶体管源极与负载电容的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与位线控制线连接，能够减少FeRAM(铁电存储器)单元面积。。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一实施例提供的一种记忆装置侧视图；
图2为本发明实施例提供的一实施例提供的一种记忆装置前视图；
图3为本发明实施例提供的一实施例提供的一种记忆装置制造方法流程示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1为本发明实施例提供的一实施例提供的一种记忆装置侧视图，图2为本发明实施例提供的一实施例提供的一种记忆装置前视图。如图1和图2所示，该装置包括：
铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于多个位线与多个字线及极板线的交叉部、一个电极与极板线连接，该存储器单元晶体管源极与铁电电容器的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与字线连接。
负载电容调节单元，其由负载电容和垂直纳米GAA场效应晶体管构成，其中，该负载电容配置于多个位线与位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该垂直纳米GAA场效应晶体管源极与负载电容的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与位线控制线连接。
在一些实施例中，Gate为漏极，Source为源极，Drain为源极，字线为wl，板线为pl，位线为bl。
在一些实施例中，铁电电容器具备多个铁电薄膜。
在一些实施例中，铁电薄膜包括HfO2或2D铁电材料。
在一些实施例中，铁电电容器还包括：上极板和下极板；
铁电薄膜设置在上极板与下极板之间。
在一些实施例中，铁电存储器单元内的数据由充电在铁电电容器的电荷或铁电薄膜内部的残留极化电荷保持。
在一些实施例中，负载电容调节单元，在读出铁电存储器单元内的数据时，按由充电在铁电电容器的充电电荷保持的情况，和由铁电薄膜内部的残留极化电荷保持的情况，切换位线的电容。
本发明实施例提供的记忆装置中铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于多个位线与多个字线及极板线的交叉部、一个电极与极板线连接，该存储器单元晶体管源极与铁电电容器的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与字线连接，负载电容调节单元，其由负载电容和垂直纳米GAA场效应晶体管构成，其中，该负载电容配置于多个位线与位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该垂直纳米GAA场效应晶体管源极与负载电容的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与位线控制线连接，能够减小费兰位单元面积。
图3为本发明实施例提供的一种记忆装置的制造方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括：
S301、提供一衬底。
S302、在衬底上依次设置介质层、和铁电层。
在一些实施例中，铁电层包括铁电薄膜，铁电薄膜包括HfO2或2D铁电材料。
S303、对介质层和铁电层进行蚀刻，以暴露出衬底的第一区域和第二区域。
S304、在源区域上设置源极结构。
S305、在漏区域上设置漏极结构。
S306、在铁电层背离辅栅层的一侧设置主栅层。
S307、将隐埋字线接入垂直纳米GAA场效应晶体管。
本发明实施例提供的记忆装置制造方法中铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于多个位线与多个字线及极板线的交叉部、一个电极与极板线连接，该存储器单元晶体管源极与铁电电容器的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与字线连接，负载电容调节单元，其由负载电容和垂直纳米GAA场效应晶体管构成，其中，该负载电容配置于多个位线与位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该垂直纳米GAA场效应晶体管源极与负载电容的另一电极连接、漏极与位线连接、栅极与位线控制线连接，能够减少FeRAM(铁电存储器)单元面积。。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种记忆装置，其特征在于，包括：
铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于所述多个位线与所述多个字线及所述极板线的交叉部、一个电极与所述极板线连接，该存储器单元晶体管源极与所述铁电电容器的另一电极连接、漏极与所述位线连接、栅极与所述字线连接；
负载电容调节单元，其由负载电容和垂直纳米GAA场效应晶体管构成，其中，该负载电容配置于所述多个位线与所述位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该垂直纳米GAA场效应晶体管源极与所述负载电容的另一电极连接、漏极与所述位线连接、栅极与所述位线控制线连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁电电容器具备多个铁电薄膜。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述铁电薄膜包括HfO2或2D铁电材料。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述铁电电容器还包括：上极板和所述下极板；
所述铁电薄膜设置在所述上极板与所述下极板之间。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁电存储器单元内的数据由充电在所述铁电电容器的电荷或所述铁电薄膜内部的残留极化电荷保持。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述负载电容调节单元，在读出所述铁电存储器单元内的数据时，按由充电在所述铁电电容器的充电电荷保持的情况，和由所述铁电薄膜内部的残留极化电荷保持的情况，切换所述位线的电容。
7.一种记忆装置的制造方法，其特征在于，方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次设置介质层、和铁电层；
对所述介质层和所述铁电层进行蚀刻，以暴露出所述衬底的第一区域和第二区域；
对所述衬底的第一区域和第二区域进行掺杂，形成源区域和漏区域；
在所述源区域上设置源极结构；
在所述漏区域上设置漏极结构；
在所述铁电层背离所述辅栅层的一侧设置主栅层；
将隐埋字线接入垂直纳米GAA场效应晶体管。
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