会议时间：2017.10.12

会议地点：复旦大学微电子楼315室

会议主持：江安全研究员

会议主题：《下一代高性能通用铁电存储器》读写电路设计及键合工艺讨论会

参会人员：

江安全（研究员）、杨建国（博后）、白子龙（博士生）、张岩（博士生）、韩源源（博士生）、周可基（博士生）、柴晓杰（博士生）、连建伟（博士生）、郭会珍（硕士生）

会议内容：

一、方案

方案1：在LNO单晶片上键合基于硅薄膜的MOS电路，作为学术上的突破；

上世纪五、六十年代，IBM公司试图在铁电单晶片上制作存储器，但是由于电容式的铁电存储器需要上千伏电压才能使大单晶极化，加之当时加工工艺的限制，至今没有实现在单晶片上制造铁电存储器。使用面内读写结构可以在LNO单晶片表面雕刻图形，在上层的硅薄膜上制作读写电路，一旦成功在学术上有着重大的意义。

方案1示意图

方案2：在硅基电路上键合LNO薄膜，在LNO薄膜上制造上下电极Crossbar结构的存储单元阵列。方案2也是最为重要的，是项目的重点，主要是用于批量生产。以下会议内容为方案2范畴。

大体设计要求：1、将读写电路的Pad设计到表面，便于通过接触孔与LNO薄膜上的Crossbar Pad接触。2、在读写电路上设计套刻标记，便于与上层的LNO薄膜对准。

方案2示意图

硅薄膜MOS电路流片，初步由中科院微电子所制作，如果有更好的CMOS流片厂家，可以考虑。

二、要求

1，前期在实验室里完成芯片制作。

2，LNO薄膜制作上下结构，构架为crossbar，尺寸为2 um×2 um，容量为1000 × 1000 = 1 M或者100×100 = 10K或者32×32 = 1K。

3，键合技术路线：

1要求下电极先制作在LNO上，键合在MOS电路上后，制作上电极。

2要求下电极先制作在MOS电路上表面，键合LNO薄膜后，制作上电极，并打孔连接到MOS电路上。将LNO薄膜键合在带有下电极的MOS电路上由中科院技物所沈宏老师完成，与韩源源和周可基博士合作，先摸索在设计有Pad电极的硅片上键合LNO薄膜工艺。

4，MOS电路的流片，我们计划在4英寸圆片上制作芯片，需要将流片的8英寸切出4英寸圆片电路，读写电路的设计要在4英寸的圆片内设计，使用的是0.18 um工艺。

三、细节

由于印刻效应的存在，写入时间为5 ms。写入电压Vwrite = 5 V （将来可能实现3V写入电压），读取时间不限，读取电压Vread = 2 ~ 3 V，读取电流在100 nA~1 uA，单元尺寸2 um。（其关态电流Ioff可以达到1 pA）。

四、建议

1，杨建国博士：1T1R 译码方式与Crossbar译码方式不同，1T1R译码更为简单，1T1R构架需要将每个存储单元上连接一个晶体管，通过字线控制晶体管开关。会议采纳其建议，将这两种译码方式一起纳入设计方案内。

2，周可基博士：需要2 um尺寸的电容参数。制作好器件后立马将电容的测试结果反馈给电路设计。

3，韩源源和周可基博士：I/O接口只可输出3.3V的电压，无法满足5V的需求，杨博士提出I/O可输出5V的电压，并且在后续工作中，随着器件性能的提升写入电压可能在3.3V以下，写入电压可以通过外部控制。

4，读写电路设计write in/read out 可以异步实现。