[发明专利]一种非易失性铁电存储器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种非易失性铁电存储器及其制备方法，所述铁电存储器包括铁电存储层、第一电极和第二电极，所述铁电存储层中的电畴的极化方向基本不平行所述铁电存储层的法线方向；所述第一电极和第二电极结构相同，均包括在所述铁电存储层的表层中构图形成的埋入式导电层以及形成在所述埋入式导电层上的电极层；在所述第一电极和第二电极之间施加在某一方向上的写信号时使能位于一对埋入式导电层之间的部分铁电存储层的电畴反转，以至于能够建立连接第一电极和第二电极的畴壁导电通道。与现有技术相比，本发明能够避免刻蚀过程容易对铁电材料产生的破坏，提高铁电存储器的存储性能，在数据保持性能、开态读电流等方面表现优异。

技术领域

本发明属于铁电存储技术领域，涉及一种包含有在铁电存储层的表层中构图形成的埋入式导电层的非易失性(Non-volatile)铁电存储器，还涉及该种铁电存储器的制备方法。

背景技术

随着信息技术的高速发展，信息的处理能力不断增强，数据量急剧增长，云计算、云存储、物联网等新技术层出不穷，对存储器性能的要求不断提高，特别是在低能耗、高容量、长时间的数据保持等方面。

经过三十多年的快速发展，基于浮栅结构的闪存器件在市场上取得了巨大的成功。但是，随着半导体工艺技术节点发展的不断推进，闪存器件的可缩微性面临着严峻的挑战，目前已经逼近了物理尺寸极限。发展可缩微的新型非易失存储器已经成为目前信息技术发展的热点。

铁电存储器的存储介质层即为具有可反转(或称为“翻转”)的电畴的铁电薄膜层，目前，实验室内可测出的电畴反转的最快速度可达到0.2ns，实际上它还可以更快。通常地，电畴的反转速度决定了存储器的读写时间，电畴反转的矫顽电压决定了器件的读写电压，它会随着薄膜厚度的降低而几乎呈等比例地减小。因此，铁电存储器具有数据读速度快、驱动电压低和存储密度高等优点，近年来得到了广泛的关注和较快的发展。

江安全等人提出了公开号为WO2017/177376A1、名称为“大电流读出铁电单晶薄膜存储器及其制备方法和操作方法”的专利申请，以及公开号为 WO2019/047489A1、名称为“铁电存储集成电路及其操作方法和制备方法”的专利申请，上述专利申请揭示了独特的非破坏读出(NDRO)的铁电存储器，其利用畴壁的直流导电特性存储信息。并且，上述专利申请还具体地揭示了一种畴壁导电通道形成于编程凸块内的具体铁电存储器件结构，其中，利用例如半导体刻蚀工艺铁电薄膜或铁电基体表面构图形成该编程凸块结构。

申请人发现，上述专利申请在构图形成编程凸块结构的铁电存储单元过程中，通常采用半导体制造工艺中的离子刻蚀工艺来对铁电材料进行刻蚀，从形成编程凸块结构；但是，该刻蚀过程容易对铁电材料(特别是对编程凸块周边的铁电材料的晶体结构)产生破坏，从而导致铁电性能下降、铁电存储层中电畴的信息保持能力下降、开态读电流减小，进而大大影响了铁电存储器性能。目前铁电存储器的存储性能还存在不足，需要进一步优化。

发明内容

本发明的目的在于提高基于畴壁导电通道存储信息的铁电存储器的存储性能而提供一种非易失性铁电存储器及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种非易失性铁电存储器，包括铁电存储层、第一电极和第二电极，所述铁电存储层中的电畴的极化方向基本不平行所述铁电存储层的法线方向；

所述第一电极和第二电极结构相同，均包括在所述铁电存储层的表层中构图形成的埋入式导电层以及形成在所述埋入式导电层上的电极层；在所述第一电极和第二电极之间施加在某一方向上的写信号时使能位于一对埋入式导电层之间的部分铁电存储层的电畴反转，以至于能够建立连接第一电极和第二电极的畴壁导电通道。

进一步地，所述埋入式导电层与电极层形成欧姆接触。

优选地，所述埋入式导电层是通过对所述铁电存储层的表面局部地进行黑化处理、扩散处理或离子注入处理来形成的。