[发明专利]具有椭圆形电容单元阵列的存储器及其制造方法在审

专利信息
申请号: 202010780691.7 申请日: 2020-08-06
公开(公告)号: CN111900169A 公开(公告)日: 2020-11-06
发明(设计)人: 华文宇;陶谦;刘藩东;夏季 申请(专利权)人: 无锡拍字节科技有限公司
主分类号: H01L27/11504 分类号: H01L27/11504;H01L27/11507;H01L27/11514;H01L49/02
代理公司: 上海智晟知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 31313 代理人: 李镝的
地址: 214135 江苏省无锡市新吴*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 具有 椭圆形 电容 单元 阵列 存储器 及其 制造 方法
【说明书】:

发明涉及一种椭圆形电容单元阵列,包括:衬底,其被配置为承载电容单元;以及多个电容单元,其在衬底中在第一方向上延伸,其中所述电容单元在横向于第一方向的第二方向上的横截面为椭圆,并且所述电容单元在衬底中被布置为使得相邻电容单元之间的最小间距不小于最小间距阈值。本发明还涉及该电容单元阵列的制造方法。通过本发明,可以显著提高电容的性能、尤其是铁电性,由此显著提高存储器、尤其是铁电存储器的性能。

技术领域

本发明总的来说涉及半导体领域,更具体而言,涉及一种具有椭圆形电容单元阵列的存储器。此外,本发明还涉及一种用于制造这样的椭圆形电容单元阵列存储器的方法。

背景技术

近年来,铁电存储器作为一种高写入速度和高读写次数的新型存储器,受到越来越多的关注。铁电存储器是一种特殊工艺的非易失性的存储器。当电场被施加到铁电晶体管时,中心原子顺着电场停留在第一低能量状态,而当电场反转被施加到同一铁晶体管时,中心原子顺着电场的方向在晶体里移动并停留在第二低能量状态。大量中心原子在晶体单胞中移动并耦合形成铁电畴,铁电畴在电场作用下形成极化电荷。铁电畴在电场下反转所形成的极化电荷较高,铁电畴在电场下无反转所形成的极化电荷较低,这种铁电材料的二元稳定状态使得铁电可以用作存储器。

当移去电场以后,中心原子保持在低能量状态,存储器的状态也得以保存不会消失,因此可通过铁电畴在电场下反转形成的高极化电荷或者无反转形成的低极化电荷来判断存储单元是处于“1”还是“0”状态。铁电畴的反转不需要高电场,而是仅用一般的工作电压就可以改变存储单元的“1”或“0”的状态;也不需要电荷泵来产生高电压以进行数据擦除,因而没有擦写延迟。这种特性使得铁电存储器在掉电后仍能够继续保存数据,并且写入速度快且具有无限次写入寿命,不容易写坏。而且,与现有的非易失性内存技术相比,铁电存储器具有更高的写入速度和更长的读写寿命。

铁电存储器的核心组件是铁电电容。铁电电容的性能直接决定了存储器的性能。如何提高铁电电容的性能是业界研究的重点。

发明内容

本发明的任务是提供一种具有椭圆形电容单元阵列及其制造方法,通过该阵列和/或该方法,可以显著提高电容的性能,由此显著提高电容、尤其是铁电电容的性能。

在本发明的第一方面,该任务通过一种椭圆形电容单元阵列来解决,该阵列包括:

衬底,其被配置为承载电容单元;以及

多个电容单元,其在衬底中在横向于衬底的表面的方向上延伸,其中所述电容单元在与所述表面平行的方向上的横截面为椭圆,并且所述电容单元在衬底中被布置为使得相邻电容单元之间的最小间距不小于最小间距阈值。

在此,术语“衬底”是指后续材料层所添加到的材料。衬底本身可以被图案化。添加到衬底之上的材料可以被图案化,或者可保持未经图案化。此外,衬底可包括多种多样的半导体材料、如硅、锗、砷化镓、磷化铟等。可替代地,衬底也可由电学非导电材料、如玻璃、塑料、或蓝宝石晶片制成。

在此,术语“椭圆”不仅涵盖了严格满足椭圆定义的几何形状,而且涵盖了基本为椭圆的形状、例如与椭圆形状仅存在局部偏差的几何形状。术语“长半径”是指椭圆上两个相距最远的点之间的连线(即长轴) 的一半,而“术语短半径”是指椭圆上两个相距最近的点之间的连线(即短轴)的一半。

在本发明的一个扩展方案中规定,所述电容单元包括横向排列的多行和纵向排列的多列,其中每行和每列分别包括多个电容单元。在此,纵向和横向是指彼此垂直的两个方向。在此,在本发明的教导下,其它排列形式也是可设想的,例如彼此不垂直的行列。

在本发明的一个优选方案中规定,每行的电容单元的椭圆的中心和每列的电容单元的椭圆的中心分别对齐,并且其中每个电容单元的椭圆的长轴与每行的电容单元的椭圆的中心连线成45°。通过该优选方案,在无需进行列偏移的情况下即可实现椭圆形的电容单元,而且相邻电容单元之间能够满足最小间距不小于最小间距阈值。

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