[发明专利]一种低功耗三维非易失性存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种低功耗三维非易失性存储器，其特征在于，包括：

堆叠式的铁电存储单元阵列：其中，所述铁电存储单元为铁电材料，且铁电存储单元两侧存在实质上正交的字线和位线；多个铁电存储单元阵列在若干层级处通过绝缘材料而分离；所述铁电存储单元极化方向与所施加的读写电场方向不垂直；所述铁电存储单元为在外加电场下铁电材料发生极化反转的部分；

参考单元，所述铁电存储单元至少一侧与参考单元相接。

2.如权利要求1所述的低功耗三维非易失性存储器，其特征在于，所述铁电材料为铁电单晶片或者铁电薄膜材料。

3.如权利要求2所述的低功耗三维非易失性存储器，其特征在于，包括：

多个铁电薄膜材料401；

存储单元阵列402，在铁电薄膜材料表面刻蚀形成铁电凸块阵列，其电畴极化方向不平行于所述铁电薄膜材料的法线方向；

在所述铁电凸块下方的剩余薄膜作为参考单元；

堆叠结构，通过绝缘材料形成沿着铁电薄膜材料法线方向彼此隔离的铁电薄膜材料401的堆叠；其中每个铁电薄膜材料进一步包括一个字线层403，每个字线层具有沿着第一方向排列的多条字线，且每条字线与多个存储单元电性连接；所述第一方向与存储单元电畴极化的方向存在一夹角，该夹角的度数大于或等于0且小于90；

位线阵列404，位线与多个存储单元的一侧电性连接，所述位线延伸穿过多个铁电薄膜材料，且所述多个位线实质上与多个铁电薄膜材料垂直；

位元线层405，位元线层位于多个字线层403的上方，且具有沿着第二方向排列的多条位元线，该第二方向与第一方向实质上正交；其中至少一个位线耦合到多个位元线中的一者。

4.如权利要求2所述的低功耗三维非易失性存储器，其特征在于，包括：

多个铁电薄膜材料501；

存储单元阵列502，在铁电薄膜材料表面刻蚀形成铁电凸块阵列，其电畴极化方向不平行于所述铁电薄膜材料的法线方向；

在所述铁电凸块下方的剩余薄膜作为参考单元；

堆叠结构，通过绝缘材料形成沿着铁电薄膜材料法线方向彼此隔离的铁电薄膜材料501的堆叠；其中每个铁电薄膜材料进一步包括一个字线层503，每个字线层具有沿着第一方向排列的多条字线，且每条字线与多个存储单元电性连接；所述第一方向与存储单元电畴极化的方向存在一夹角，该夹角的度数大于或等于0且小于90；

位线阵列504，位线与多个存储单元的一侧电性连接，所述位线延伸穿过多个铁电薄膜材料，且所述多个位线实质上与多个铁电薄膜材料垂直，位线阵列进一步的分为位线504a与位线504b；

位元线层505，位元线层分为顶位元线层505a与底位元线层505b，其中顶位元线层505a位于多个字线层503的上方，且具有沿着第二方向排列的多条位线，底位元线层505b位于多个铁电薄膜材料501的下方，且具有沿着第二方向排列的多条位元线，该第二方向与第一方向实质上正交；其中顶位元线层505a与多个位线504a电性连接，底位元线层505b与多个位线504b电性连接。

5.如权利要求2所述的低功耗三维非易失性存储器，其特征在于，包括：

铁电单晶片或者铁电薄膜材料601；

堆叠结构，设置于铁电单晶片或者铁电薄膜材料601上，且包括多个字线层603与多个绝缘层606沿着铁电单晶片或者铁电薄膜材料法线方向交替排列，其中多个字线层被绝缘层隔离；此外每个字线层具有沿着第一方向排列的多条字线；所述第一方向与存储单元电畴极化的方向存在一夹角，该夹角的度数大于或等于0且小于90；

位线阵列604，位线阵列延伸插入铁电单晶片或者铁电薄膜材料中，该位线阵列包含多个位线，且所述多个位线实质上与多个字线层603垂直；

存储单元阵列602，存储单元定位于多个位线中一者与多个字线中一者的实质上正交位置处，位线与绝缘层实质上正交的位置为存储单元的参考单元；

位元线层605，位元线层位于多个字线层603的上方，且具有沿着第二方向排列的多条位元线，该第二方向与第一方向实质上正交；其中至少一个位线耦合到至少多个位元线中至少一者。