基于HfO2的鐵電存儲(chǔ)器（FeRAM）由于其高速、良好的可微縮性和CMOS工藝兼容性備受關(guān)注。但FeRAM的特性對(duì)溫度極其敏感，性能受溫度影響很大。如何減輕溫度對(duì)FRAM陣列性能的影響，使其能在高溫下實(shí)現(xiàn)高可靠性操作需要更加深入研究。
針對(duì)這一問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所劉明院士團(tuán)隊(duì)提出了一種考慮溫度效應(yīng)的鐵電陣列操作方法，并在128kb 1T1C FeRAM陣列上進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了在該方法操作下鐵電陣列可實(shí)現(xiàn)高溫下的高可靠性操作。該研究發(fā)現(xiàn)在鐵電陣列操作中，傳統(tǒng)的陣列操作方法在高溫下會(huì)造成誤讀。研究人員通過(guò)材料表征和電學(xué)測(cè)量等手段，系統(tǒng)研究了剩余極化在高溫下降低的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，電子去俘獲引起的內(nèi)建電場(chǎng)的增加是導(dǎo)致剩余極化值降低的主要原因。根據(jù)該機(jī)理，研究人員建立了考慮溫度效應(yīng)的動(dòng)態(tài)蒙特卡洛模型，并通過(guò)仿真給出了減輕溫度影響的操作電壓。
該研究成果以題為“First Demonstration of a Design Methodology for Highly Reliable Operation at High Temperature on 128kb 1T1C FeRAM Chip”入選2023 VLSI。微電子所龔天成副研究員為第一作者，微電子所楊建國(guó)副研究員、汪令飛研究員和羅慶研究員為通訊作者。
1T1C鐵電陣列中 (a) 傳統(tǒng)操作電壓選擇方案以及 (f) 考慮溫度效應(yīng)的操作電壓設(shè)計(jì)方法。(b-e) 傳統(tǒng)操作電壓選擇方案將會(huì)導(dǎo)致高溫下的誤讀等問(wèn)題
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