[发明专利]铁电存储集成电路及其操作方法和制备方法

权利要求书

1.一种铁电存储集成电路，包括：

铁电存储器阵列，其具有在铁电单晶层上形成的存储单元阵列；和

硅基读写电路；

其中，所述存储单元阵列中的每个存储单元相应地设置有第一电极和第二电极，所述铁电单晶层的电畴的极化方向不平行所述铁电单晶层的法线方向，在所述第一电极和第二电极之间施加电信号时，能够使位于所述第一电极和第二电极之间的用于形成所述存储单元的铁电单晶层的电畴发生反转，从而能够建立连接所述第一电极和第二电极的畴壁导电通道；

其中，所述铁电存储器阵列的每个铁电存储器单元主要由存储单元阵列中的一个存储单元形成、或者主要由存储单元阵列中的一个存储单元以及该存储单元电连接的形成于所述硅基读写电路的硅基上的一个晶体管形成，

其中，所述铁电存储集成电路通过下述步骤构成：

提供单晶硅衬底；

在所述单晶硅衬底上形成所述硅基读写电路和位线；

在所述硅基读写电路和位线之上生长绝缘层；

在所述绝缘层中形成第一电极；

通过SOI工艺或外延生长方法在所述绝缘层的上方形成用作铁电单晶层的铁电单晶薄膜层；和

在所述铁电单晶薄膜层之上构图形成与所述第一电极上下对齐的所述第二电极以及与所述第二电极连接的板线，

其中，所述第一电极与所述第二电极之间的部分铁电单晶薄膜层构成存储单元。

2.如权利要求1所述的铁电存储集成电路，其中，所述铁电存储集成电路为面内读写铁电存储电路，其中，所述第一电极和第二电极布置在所述存储单元的左右两侧，所述存储单元的电畴的极化方向在所述第一电极和第二电极的连线方向上有分量。

3.如权利要求1所述的铁电存储集成电路，其中，所述铁电存储集成电路为面外读写铁电存储电路，其中，所述第一电极和第二电极布置在所述存储单元的上下两侧，所述存储单元的电畴的极化方向在所述第一电极和第二电极的连线方向上有分量。

4.如权利要求1所述的铁电存储集成电路，其中，所述铁电存储集成电路还包括位于所述硅基读写电路和所述铁电单晶层之间的绝缘层，所述绝缘层中形成有接触孔。

5.如权利要求1所述的铁电存储集成电路，其中，所述铁电单晶层为铁电单晶基片或铁电单晶薄膜层。

6.如权利要求2所述的铁电存储集成电路，其中，每个铁电存储器单元主要由存储单元阵列中的所述一个存储单元形成时，所述铁电单晶层为铁电单晶基片，所述硅基读写电路形成于所述铁电单晶基片上方；其中，所述铁电存储集成电路还包括：

与所述铁电存储器阵列的相应行的铁电存储器单元的存储单元的第一电极/第二电极电连接的板线；和

与所述铁电存储器阵列的相应列的铁电存储器单元的存储单元的第二电极/第一电极电连接的位线。

7.如权利要求2所述的铁电存储集成电路，其中，每个铁电存储器单元主要由所述一个存储单元以及所述一个晶体管形成时，所述铁电单晶层为铁电单晶基片，所述硅基读写电路形成于所述铁电单晶基片上方；其中，所述铁电存储集成电路还包括：

与所述铁电存储器阵列的相应列的铁电存储器单元的存储单元的第一电极/第二电极电连接的板线；

与所述铁电存储器阵列的相应行的铁电存储器单元的晶体管的栅极电连接的字线；和

与所述铁电存储器阵列的相应列的铁电存储器单元的晶体管的源极/漏极电连接的位线。

8.如权利要求6所述的铁电存储集成电路，其中，所述板线构图形成于所述铁电单晶基片之上，所述位线构图形成在所述硅基读写电路的上方，所述位线通过接触孔与相应列的铁电存储器单元的存储单元的第二电极/第一电极电连接。

9.如权利要求7所述的铁电存储集成电路，其中，所述板线构图形成于所述铁电单晶基片之上，所述位线构图形成在所述硅基读写电路的上方，所述晶体管的漏极/源极通过接触孔与相应列的铁电存储器单元的存储单元的第二电极/第一电极电连接。