本發(fā)明涉及半導體，具體而言涉及一種hzo鐵電電容。

背景技術：

1、鐵電存儲器基于鐵電體材料的自發(fā)極化和非易失特性，無需刷新電路即可存儲數(shù)據(jù)，是一種具備高速讀寫，低功耗和高可靠性的新興存儲器，已在各個領域得到廣泛應用。

2、鐵電存儲器的核心部分是鐵電電容，鐵電電容一般是mfm結構，即上下兩層金屬構成電容電極，中間是鐵電薄膜材料。鐵電薄膜材料具有鐵電效應，在通過上下電極施加的外電場作用下，鐵電薄膜材料的鐵疇隨不同方向的電場呈現(xiàn)不同的極化狀態(tài)，電容會隨極化態(tài)的變化而變化，從而使得電容存儲電荷數(shù)量和極性隨電容的極化方向和大小的變化而變化。同時，由于材料的極化強度在撤掉外加電場的情況下依然可以保持，從而使電容器具備非易失性的電荷存儲能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。

3、與已經(jīng)商業(yè)化的傳統(tǒng)鐵電材料(例如pzt，即鋯鈦酸鉛壓電陶瓷)相比，盡管在可擴展性以及讀寫速度等方面，hzo(鋯摻雜氧化鉿)鐵電薄膜具有明顯優(yōu)勢，與半導體器件高速以及小型化的發(fā)展路徑更加吻合，然而，hzo鐵電薄膜在極化多次反轉后，極化減小速度更快，疲勞效應更明顯，嚴重影響其耐用性，是其商業(yè)化進程中的一大挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)思路

1、在
技術實現(xiàn)要素：
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

2、針對目前存在的問題，本發(fā)明實施例提供一種hzo鐵電電容，所述hzo鐵電電容包括至少兩個電容單元，每個所述電容單元包括hzo鐵電薄膜和位于所述hzo鐵電薄膜兩側的電極層，所述至少兩個電容單元彼此串聯(lián)。

3、在一個實施例中，所述至少兩個電容單元垂直堆疊設置。

4、在一個實施例中，相鄰兩個所述電容單元共用同一個電極層。

5、在一個實施例中，所述hzo鐵電電容包括依次層疊的第一電極層、第一hzo鐵電薄膜、第二電極層、第二hzo鐵電薄膜和第三電極層，所述第一電極層、所述第一hzo鐵電薄膜和所述第二電極層構成第一電容單元，所述第二電極層、所述第二hzo鐵電薄膜和所述第三電極層構成第二電容單元，所述第一電極層和所述第三電極層用于獲取外加電場。

6、在一個實施例中，所述至少兩個電容單元彼此間隔設置，并通過互連結構彼此串聯(lián)。

7、在一個實施例中，所述至少兩個電容單元平行設置。

8、在一個實施例中，所述hzo鐵電電容包括第一電容單元和第二電容單元，所述第一電容單元包括第一電極層、第一hzo鐵電薄膜和第二電極層，所述第二電容單元包括第三電極層、第二hzo鐵電薄膜和第四電極層，所述第二電極層與所述第三電極層通過互連結構電連接，所述第一電極層和所述第四電極層用于獲取外加電場。

9、在一個實施例中，所述電極層采用原子層沉積法形成，以調諧所述電極層的生長應力。

10、在一個實施例中，所述電極層的材料包括以下至少一種：tin、tan、pt、w、ru、ruo2、pd、iro2。

11、在一個實施例中，所述電極層的厚度為10nm至40nm，所述hzo鐵電薄膜的厚度為8nm至15nm。

12、本發(fā)明實施例的hzo鐵電電容將至少兩個電容單元進行串聯(lián)，改善了hzo鐵電電容整體的鐵電性，同時施加在每個hzo鐵電薄膜兩端的驅動電壓明顯降低，直接降低了單層hzo鐵電薄膜的消耗，從而可以顯著提高器件的極限循環(huán)次數(shù)，并改善疲勞特性和可靠性。

技術特征：

1.一種hzo鐵電電容，其特征在于，所述hzo鐵電電容包括至少兩個電容單元，每個所述電容單元包括hzo鐵電薄膜和位于所述hzo鐵電薄膜兩側的電極層，所述至少兩個電容單元彼此串聯(lián)。

2.如權利要求1所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述至少兩個電容單元垂直堆疊設置。

3.如權利要求2所述的hzo鐵電電容，其特征在于，相鄰兩個所述電容單元共用同一個電極層。

4.如權利要求3所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述hzo鐵電電容包括依次層疊的第一電極層、第一hzo鐵電薄膜、第二電極層、第二hzo鐵電薄膜和第三電極層，所述第一電極層、所述第一hzo鐵電薄膜和所述第二電極層構成第一電容單元，所述第二電極層、所述第二hzo鐵電薄膜和所述第三電極層構成第二電容單元，所述第一電極層和所述第三電極層用于獲取外加電場。

5.如權利要求1所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述至少兩個電容單元彼此間隔設置，并通過互連結構彼此串聯(lián)。

6.如權利要求5所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述至少兩個電容單元平行設置。

7.如權利要求5或6所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述hzo鐵電電容包括第一電容單元和第二電容單元，所述第一電容單元包括第一電極層、第一hzo鐵電薄膜和第二電極層，所述第二電容單元包括第三電極層、第二hzo鐵電薄膜和第四電極層，所述第二電極層與所述第三電極層通過互連結構電連接，所述第一電極層和所述第四電極層用于獲取外加電場。

8.如權利要求1所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述電極層采用原子層沉積法形成，以調諧所述電極層的生長應力。

9.如權利要求1或8所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述電極層的材料包括以下至少一種：tin、tan、pt、w、ru、ruo2、pd、iro2。

10.如權利要求1所述的hzo鐵電電容，其特征在于，所述電極層的厚度為10nm至40nm，所述hzo鐵電薄膜的厚度為8nm至15nm。

技術總結
一種HZO鐵電電容，所述HZO鐵電電容包括至少兩個電容單元，每個所述電容單元包括HZO鐵電薄膜和位于所述HZO鐵電薄膜兩側的電極層，所述至少兩個電容單元彼此串聯(lián)。本發(fā)明改善了HZO鐵電電容整體的鐵電性，同時施加在每個HZO鐵電薄膜兩端的驅動電壓明顯降低，直接降低了單層HZO鐵電薄膜的消耗，從而可以顯著提高器件的極限循環(huán)次數(shù)，并改善疲勞特性和可靠性。

技術研發(fā)人員：李宏博,張建,金興成,楊曉芳,袁暉,李建軍
受保護的技術使用者：無錫華潤微電子有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15