Сегнетоэлектрическая память: 1,3 В и вертикальный стек из пяти FeFET
Сегнетоэлектрические конденсаторы Imec на 5-нм HZO выдержали не менее 10¹³ циклов при рабочем напряжении 1.3 В и показали удвоенную остаточную поляризацию 2Pr выше 40 мкКл/см². Параллельно продемонстрирован вертикальный IGZO-FeFET со стеком из пяти word lines, где второй затвор предназначен для стабилизации стирания. Две работы используют близкую физику HZO, однако измеренные метрики относятся к разным устройствам.
Imec сообщил о двух результатах по сегнетоэлектрической памяти, представленных на IEEE/JSAP Symposium on VLSI Technology & Circuits в июне 2026 года. Первый относится к сегнетоэлектрическим конденсаторам FeCAP, второй — к вертикальному массиву транзисторной памяти IGZO-FeFET. Объединять их показатели в одну характеристику памяти нельзя: это разные тестовые структуры, режимы работы и стадии интеграции.
В докладе T11.4 описан FeCAP на 300-мм пластине с трёхмерной траншейной геометрией, совместимой с BEOL-интеграцией. Сегнетоэлектрический слой HZO, то есть оксида гафния-циркония, имеет толщину 5 нм. Для структуры заявлены рабочее напряжение 1.3 В, ресурс не менее 10¹³ циклов и 2Pr выше 40 мкКл/см².
Параметр 2Pr требует точной интерпретации. Это ширина петли поляризации между двумя остаточными состояниями, а не остаточная поляризация Pr одного состояния. Следовательно, формулировка о Pr выше 40 мкКл/см² для этой работы была бы завышением вдвое. Сочетание тонкого HZO, низкого напряжения и длительного cycling представляет интерес для embedded-памяти и конденсаторных ячеек с жёстким ограничением по тепловому бюджету верхних уровней металлизации.
Ключевым технологическим приёмом названа инженерия seed-слоя и интерфейсов. При осаждении HZO такой слой снижает барьер нуклеации кристаллитов и помогает сформировать сегнетоэлектрическую орторомбическую фазу. Для HZO это критичный этап: материал может закрепиться и в других кристаллических фазах, не дающих требуемого переключения поляризации. Траншейная геометрия добавляет собственные риски по однородности толщины, полей и кристаллической структуры на боковых стенках, поэтому достижение на 300-мм пластине имеет отдельную технологическую ценность.
Вторая работа, T18.5, посвящена функциональному вертикальному стеку IGZO-FeFET на пяти word lines. Канал транзистора выполнен из оксидного полупроводника IGZO, а сегнетоэлектрический затвор хранит состояние за счёт переключения поляризации. Вертикальная компоновка рассчитана на наращивание числа уровней по высоте и уменьшение доли периферии, приходящейся на одну ячейку.
Для длинных вертикальных FeFET-строк стирание осложняется электростатикой канала и падением управляющего потенциала вдоль структуры. В показанной архитектуре применён dual-gate-подход с задним затвором. Он расширяет управление каналом во время erase и, согласно названию доклада, обеспечивает стабильное стирание. Публичные материалы пока не раскрывают амплитуды и длительности erase/write-импульсов, окно памяти, retention, disturb, ресурс и статистику разброса между пятью уровнями.
Именно эти данные определят ценность вертикального FeFET. Ресурс 10¹³ циклов относится только к FeCAP из первой работы. У пятислойной FeFET-демонстрации подтверждены сегнетоэлектрическое переключение, пять word lines и архитектура dual-gate erase, тогда как сопоставимые численные параметры массива ещё не опубликованы. Ближайшая инженерная развилка связана с тем, насколько back-gate сможет удержать окно состояний и скорость стирания при дальнейшем росте числа вертикальных слоёв.