本發(fā)明涉及微電子，具體涉及信息存儲(chǔ)，尤其涉及一種鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件。

背景技術(shù)：

1、目前，信息技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)信息存儲(chǔ)和處理系統(tǒng)提出了越來越高的要求。龐大的數(shù)據(jù)量，需要更快的信息處理速度，更大的存儲(chǔ)空間與更低的單元能量消耗，迫切需求一種具有非易失、超快、低能耗和高密度的存儲(chǔ)器件。其中，作為新興存儲(chǔ)器件原理之一，鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器因?yàn)槠滂F電存儲(chǔ)的原理，在非易失、快速度、低功耗方面極具優(yōu)勢(shì)。

2、現(xiàn)有信息存儲(chǔ)技術(shù)，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及單元尺寸微縮，單層中二維平面型存儲(chǔ)器集成密度及單元尺寸逐漸接近其極限。并且伴隨著尺寸微縮對(duì)相關(guān)微納加工技術(shù)提出更高的要求，器件的制造成本越來越高昂。同時(shí)，尺寸微縮下，鐵電隧道結(jié)因?yàn)槠漭^低的讀取電流密度，也使其不能較好地使用到單層平面結(jié)構(gòu)高密度存儲(chǔ)中。因此，目前迫切需要一種低功耗、易讀取、可進(jìn)一步高密度集成的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件，能夠?qū)崿F(xiàn)多層堆疊，具有低功耗、易讀取高密度集成的優(yōu)勢(shì)，具有良好的實(shí)用性。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件，包括第一介質(zhì)層100及在其上呈陣列排列的場(chǎng)效應(yīng)管單體1陣列；

4、所述的場(chǎng)效應(yīng)管單體1包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2、場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3及場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；所述的效應(yīng)晶體管源極2在第一介質(zhì)層100上呈六角密堆陣列排列；

5、所述的第一介質(zhì)層100上設(shè)置漏極條狀電極5或柵極條狀電極6；漏極條狀電極5連接同一行或列的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；柵極條狀電極6連接同一行或列的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3；

6、所述的第一介質(zhì)層100上再設(shè)置第二介質(zhì)層200，覆蓋場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4與漏極條狀電極5或柵極條狀電極6；

7、所述的第二介質(zhì)層200上再設(shè)置柵極條狀電極6或漏極條狀電極5；柵極條狀電極6連接同一列或行的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3；漏極條狀電極5連接同一列或行的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；

8、所述的第二介質(zhì)層200再設(shè)置第三介質(zhì)層300，覆蓋場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3與柵極條狀電極6或漏極條狀電極5；

9、所述的第三介質(zhì)層300上對(duì)應(yīng)下方的場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2處向上設(shè)置連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2的鐵電隧道結(jié)第一電極8陣列；鐵電隧道結(jié)第一電極8表面再設(shè)置鐵電介電隧穿層9；

10、在當(dāng)前器件上表面整體設(shè)置鐵電隧道結(jié)第二電極10；再在上表面整體覆蓋第四介質(zhì)層400。

11、優(yōu)選的，所述的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件多層堆疊；下層的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件所述的第四介質(zhì)層400作為上一層的第一介質(zhì)層100；在其上依序設(shè)置場(chǎng)效應(yīng)管單體1、漏極條狀電極5或柵極條狀電極6、上一層的第二介質(zhì)層200、柵極條狀電極6或漏極條狀電極5、上一層的第三介質(zhì)層300、鐵電隧道結(jié)第一電極8、鐵電介電隧穿層9、鐵電隧道結(jié)第二電極10與上一層的第四介質(zhì)層400；形成至少兩層的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件多層堆疊結(jié)構(gòu)。

12、優(yōu)選的，所述的第一介質(zhì)層100、第二介質(zhì)層200、第三介質(zhì)層300與第四介質(zhì)層400中上層介質(zhì)層的長度或?qū)挾瘸叽缰换蛉啃∮谙聦咏橘|(zhì)層；形成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件多層堆疊結(jié)構(gòu)；錯(cuò)開的層邊緣處漏出各層的電極，用于電極引線。

13、優(yōu)選的，所述的鐵電隧道結(jié)第一電極8為柱狀電極；包括：

14、單體電極，包括由鐵電隧道結(jié)電極材料801單獨(dú)形成的柱狀電極，或者；

15、雙層電極，包括柱狀電極內(nèi)芯802與包覆于電極內(nèi)芯802外的鐵電隧道結(jié)電極材料801的電極層，形成雙層柱狀電極，或者；

16、三層電極，包括柱狀電極內(nèi)芯802，柱狀電極內(nèi)芯802包覆緩沖電極材料層803，電極材料層803外包覆鐵電隧道結(jié)電極材料801的電極層，形成三層柱狀電極。

17、優(yōu)選的，所述的鐵電介電隧穿層9包括：

18、單層鐵電層901，或者；

19、至少一層鐵電層901與至少一層介電層902組成的兩層或兩層以上的層疊結(jié)構(gòu)。

20、優(yōu)選的，所述的場(chǎng)效應(yīng)管單體1包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3及場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；組成共用漏極的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的條狀的場(chǎng)效應(yīng)管單體1。

21、優(yōu)選的，所述的條狀的場(chǎng)效應(yīng)管單體1傾斜設(shè)置與漏極條狀電極5呈30～75度角。

22、優(yōu)選的，所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2上方刻蝕去除第二介質(zhì)層200與第三介質(zhì)層300成通孔，通孔內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電體7，連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2與鐵電隧道結(jié)第一電極8。

23、一種鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件，包括第一介質(zhì)層100并在上表面刻蝕呈六角密堆陣列排列的盲孔槽；再在上表面與盲孔槽內(nèi)表面上整體設(shè)置一層鐵電隧道結(jié)第二電極10；

24、在盲孔槽內(nèi)的鐵電隧道結(jié)第二電極10內(nèi)盲孔內(nèi)表面上設(shè)置鐵電介電隧穿層9；上表面與鐵電隧道結(jié)第二電極10齊平；

25、在鐵電介電隧穿層9內(nèi)盲孔內(nèi)內(nèi)填充設(shè)置鐵電隧道結(jié)第一電極8；上表面與鐵電隧道結(jié)第二電極10齊平；

26、在當(dāng)前器件上表面整體設(shè)置第二介質(zhì)層200；

27、在第二介質(zhì)層200對(duì)應(yīng)下方鐵電隧道結(jié)第一電極8處向上設(shè)置場(chǎng)效應(yīng)管單體1陣列；

28、所述的場(chǎng)效應(yīng)管單體1包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2、場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3及場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；鐵電隧道結(jié)第一電極8分別對(duì)應(yīng)連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2；所述的效應(yīng)晶體管源極2在第二介質(zhì)層200上呈六角密堆陣列排列；

29、所述的第二介質(zhì)層200上設(shè)置漏極條狀電極5或柵極條狀電極6；漏極條狀電極5連接同一行或列的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；柵極條狀電極6連接同一行或列的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3；

30、所述的第二介質(zhì)層200上再設(shè)置第三介質(zhì)層300，覆蓋場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4與漏極條狀電極5或柵極條狀電極6；

31、所述的第三介質(zhì)層300上再設(shè)置柵極條狀電極6或漏極條狀電極5；柵極條狀電極6連接同一列或行的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3；極條狀電極5連接同一列或行的場(chǎng)效應(yīng)管單體1的場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；

32、所述的第三介質(zhì)層300再設(shè)置第四介質(zhì)層400，覆蓋場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3與柵極條狀電極6或漏極條狀電極5。

33、優(yōu)選的，所述的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件多層堆疊；下層的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件所述的第四介質(zhì)層400作為上一層的第一介質(zhì)層100；在其上依序設(shè)置鐵電隧道結(jié)第二電極10、鐵電介電隧穿層9、鐵電隧道結(jié)第一電極8、上一層的第二介質(zhì)層200、場(chǎng)效應(yīng)管單體1、漏極條狀電極5或柵極條狀電極6、上一層的第三介質(zhì)層300、柵極條狀電極6或漏極條狀電極5與上一層的第四介質(zhì)層400；形成至少兩層的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件多層堆疊結(jié)構(gòu)。

34、優(yōu)選的，所述的第一介質(zhì)層100、第二介質(zhì)層200、第三介質(zhì)層300與第四介質(zhì)層400中上層介質(zhì)層的長度或?qū)挾瘸叽缰换蛉啃∮谙聦咏橘|(zhì)層；形成梯臺(tái)結(jié)構(gòu)的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件多層堆疊結(jié)構(gòu)；錯(cuò)開的層邊緣處漏出各層的電極，用于電極引線。

35、優(yōu)選的，所述的鐵電隧道結(jié)第一電極8為柱狀電極；包括：

36、單體電極，包括由鐵電隧道結(jié)電極材料801單獨(dú)形成的柱狀電極，或者；

37、雙層電極，包括柱狀電極內(nèi)芯802與包覆于電極內(nèi)芯802外的鐵電隧道結(jié)電極材料801的電極層，形成層柱狀電極，或者；

38、三層電極，包括柱狀電極內(nèi)芯802，柱狀電極內(nèi)芯802包覆緩沖電極材料層803，電極材料層803外包覆鐵電隧道結(jié)電極材料801的電極層，形成層柱狀電極。

39、優(yōu)選的，所述的鐵電介電隧穿層9包括：

40、單層鐵電層901，或者；

41、至少一層鐵電層901與至少一層介電層902組成的兩層或兩層以上的層疊結(jié)構(gòu)。

42、優(yōu)選的，所述的場(chǎng)效應(yīng)管單體1包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極3及場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極4；組成共用漏極的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的條狀的場(chǎng)效應(yīng)管單體1。

43、優(yōu)選的，所述的條狀的場(chǎng)效應(yīng)管單體1傾斜設(shè)置與漏極條狀電極5呈10～75度角。

44、優(yōu)選的，所述的條狀的場(chǎng)效應(yīng)管單體1傾斜設(shè)置與漏極條狀電極5呈60度角。

45、優(yōu)選的，所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2上方刻蝕去除第二介質(zhì)層200成通孔，通孔內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電體7，連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極2與鐵電隧道結(jié)第一電極8。

46、基于上述方案，本發(fā)明所提供的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件可實(shí)現(xiàn)兩層及兩層以上高密度堆疊的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件結(jié)構(gòu)，其有益效果包括：三維柱狀鐵電隧道結(jié)在有限面內(nèi)尺寸增大了單元面積，提升讀取電流，從而可以實(shí)現(xiàn)鐵電隧道結(jié)面內(nèi)尺寸的微縮，提高存儲(chǔ)密度；利用隔絕每個(gè)信息存儲(chǔ)陣列層及避免器件串聯(lián)導(dǎo)致器件失效所填充的絕緣阻隔介質(zhì)層，實(shí)現(xiàn)堆疊集成，提高存儲(chǔ)密度；同一層內(nèi)鐵電隧道結(jié)可布置為六角密排方式，提高存儲(chǔ)密度；單元鐵電隧道結(jié)為電極/鐵電介電隧穿層/電極結(jié)構(gòu)，鐵電介電隧穿層至少包含一層鐵電層及可選的介電層，可選的一層或多層介電層可以為整個(gè)鐵電隧道結(jié)器件帶來更大的不對(duì)稱性利于實(shí)現(xiàn)高開關(guān)比，并且有益于降低鐵電矯頑場(chǎng)和操作電壓。

47、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的鐵電隧道結(jié)存儲(chǔ)器器件，能夠?qū)崿F(xiàn)多層堆疊，具有低功耗、易讀取高密度集成的優(yōu)勢(shì)，具有良好的實(shí)用性。