將鐵電材料應(yīng)用于存儲(chǔ)器,是利用了鐵電材料本身的極化特性還不大,詳細(xì)的說好宣講,是利用的鐵電材料在外加電場(chǎng)下具有極化的特性,利用正向極化到Psat和反向極化到-Psat 的相反特性可以分別存儲(chǔ)‘0’和‘1’保障性。并且由于在撤除外部電場(chǎng)后不斷進步,其極化強(qiáng)度會(huì)得到一定程度的保留(即剩余極化強(qiáng)度Pr),使得鐵電存儲(chǔ)器擁有非易失的存儲(chǔ)特性領先水平。
而具體的將鐵電材料用于存儲(chǔ)器的方法則是先將鐵電材料制備成為鐵電薄膜認為,再將鐵電薄膜制備成為鐵電電容,通過將鐵電電容的上下極板分別接通不同的電壓效率,便可將電容中間的鐵電薄膜極化良好,從而達(dá)到存儲(chǔ)信息的目的,可以說增強,鐵電電容就是鐵電存儲(chǔ)器的重要的部分倍增效應。
一般來說,在芯片制備工藝中戰略布局,我們采用金屬-鐵電材料-金屬的三層薄膜結(jié)構(gòu)組成 MFM 型鐵電電容重要意義,如圖2-2(a)所示,兩層金屬層為鐵電電容的上下極板講道理,外部電路可以通過給上下兩個(gè)極板施加電壓來將中間的鐵電材料極化引領。
但是,有時(shí)為了獲得良好的電容特性置之不顧,獲取小的漏電流和穩(wěn)定的界面狀態(tài)等多樣性,MFM 結(jié)構(gòu)型鐵電電容可能就不是*好的選擇,于是便有了針對(duì)該類型鐵電電容的改進(jìn)試驗,比如向鐵電電容中間加入絕緣材料規模,如 Al2O3 等,于是就產(chǎn)生了如圖2-2(b~d)所示的幾種其他類型的電容結(jié)構(gòu)新格局。其中 MFIM 型電容是在下層金屬極板和鐵電層之間加入一層絕緣層作用,而MFIFM型電容則是將中間的鐵電層一分為二,再在兩層鐵電層之間加入一層絕緣層對外開放。而為了增加鐵電材料在半導(dǎo)體工藝中的集成度互動式宣講,一些學(xué)者拋棄鐵電電容的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)而?出鐵電柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。具體來說就是將場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電介材料換為鐵電材料用的舒心,這種晶體管的柵極和溝道之間的結(jié)構(gòu)構(gòu)成 MFIS 型結(jié)構(gòu)結構,即金屬-鐵電材料-絕緣層-半導(dǎo)體襯底的機(jī)構(gòu)深入交流研討,這種結(jié)構(gòu)的目的是直接讓鐵電材料的極化狀態(tài)影響半導(dǎo)體襯底中載流子狀態(tài)。
由于鐵電電容在存儲(chǔ)器中承擔(dān)存儲(chǔ)信息的作用效果較好,所以鐵電電容必然是鐵電存儲(chǔ)器的核心所在集聚效應,鐵電電容本身的特性可以影響鐵電存儲(chǔ)器的特性。而鐵電電容的特性主要有以下幾個(gè)因素所決定:鐵電電容面積廣泛應用、鐵電薄膜厚度提升、鐵電材料的種類以及金屬極板的材料等。其中鐵電電容面積直接影響鐵電電容的飽和極化強(qiáng)度情況,也就是影響了鐵電電容在極化時(shí)所釋放出的電荷量,在本文后面的討論中即可得知,釋放出的電荷量的多少將直接影響存儲(chǔ)陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及靈敏放大器設(shè)計(jì)等等等多個領域。而鐵電薄膜厚度互動講、鐵電材料的種類同樣決定鐵電電容的大極化強(qiáng)度,但是他們也同時(shí)影響鐵電材料的飽和極化電壓 Vsat哪些領域,這也將影響板線驅(qū)動(dòng)電路和靈敏放大器的設(shè)計(jì)的特點。而金屬極板的材料則會(huì)影響鐵電材料與半導(dǎo)體工藝的匹配程度。一般來說研究與應用,我們?cè)阼F電存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該將上述幾種因素確定,然后通過電路設(shè)計(jì)來對(duì)鐵電電容進(jìn)行匹配迎難而上,而本文的鐵電存儲(chǔ)器及其讀寫電路設(shè)計(jì)便是遵循以上思路有效保障,先確定鐵電材料,再進(jìn)行設(shè)計(jì)更高效。
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