德日两企业首次试制成功立体电容器FeRAM(图)

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　　德国英飞凌科技与东芝日前公布了在铁电存储器（FeRAM）中首次采用立体结构电容器（垂直电容器）的存储单元试产结果。这是双方在2004年6月15日于美国檀香山开幕的半导体制造技术国际会议“2004 Symposium on VLSI Technology”上公布的。采用了东芝开发的FeRAM存储阵列架构“Chain FeRAM”。　　其最大特点是比原来大幅缩小了存储单元面积。Chain FeRAM的存储单元面积过去较大，约为30F2（F为设计工艺）。而此次却一下子缩小到了4F2～8F2。采用的铁电材料是PZT，利用真空溅镀法形成。　　现有的FeRAM存储单元均采用由上部电极和下部电极夹着PZT等铁电材料的结构。铁电材料的分极方向为垂直方向。因此，为了得到一定的分极电荷量，必须在水平方向上确保一定程度的电容器面积。结果，就容易导致存储单元面积增大。　　此次两公司彻底改变了设计思路，利用左右电极夹着铁电材料。也就是说，铁电材料的分极方向与底板呈水平方向。从理论上推算，无论水平方向的占用面积有多小，只要提高电容器的长宽比，就能确保所需的分极电荷量。据东芝称，通过采用垂直电容器，即使将设计工艺提高到100nm以下，估计也能继续缩小存储单元面积。这就意味着比现有FeRAM更容易提高设计工艺。　　另一个好处是通过采用垂直电容器结构，更容易实现多值化。像梯田一样，如果采用垂直层叠水平方向厚度不同的PZT的结构（见图），就能形成具有2种磁滞曲线的存储单元。据称只要能够实现多值化，就能将存储单元面积缩小至2F2～3F2。