随着通信技术的进步,人们有机会随时随地享受各种电子信息服务。以处理器和存储器为代表的半导体技术已经成为电子系统的核心技术。凭借高介电加金属栅技术,现有的主流CMOS存储器确定可以到达22/20 nm节点制程。但是通过尺寸缩小以追求器件性能的提升无疑已经接近极限,在物理级和工程级都出现了不同的问题,于是人们将注意力转移到了新兴的替代存储技术上。铁电电容型随机存储器作为一种新兴的存储技术,因其低功耗和高速随机读写特性,自发明之初就一直备受关注。但是历经20多年的发展,仍然无法实现理想的大容量存储。金属-铁电-绝缘层-半导体结构单晶体管铁电存储器的提出为实现大容量存储带来了新的希望,但是铁电晶体管一直以来都受到短时保持问题的困扰,无法实现极化态的长时间保持,也就根本无法实现在长时非易失性存储器中的应用。本文中尝试以Pt为电极,SBT为铁电层,HfTaO为绝缘层,Si为半导体衬底制备金属-铁电-绝缘层-半导体结构的铁电晶体管,希望藉由HfTaO的高性能膜质量提高的保持性,通过可靠性测试发现,具有Pt/SBT/HfTaO/Si结构的铁电晶体管具有良好的电学稳定性。晶体管的存储窗口可以达到0.9 V,而且开关状态下的漏极电流比例高达10⁷。在经历2×10¹¹次重复反转后,转移特性几乎保持不变。以幅值10 V,1μs宽的电压脉冲进行编程,可以分别得到10^-5 A和10^-11 A的开关漏极电流。在24小时的测量时间内,开关电流变化非常细微,而且开关态电流比可以保持在10⁵以上。经过2×10⁶次反转后,开启状态和关闭状态的阈值电压差为1.1 V。经过2×10¹¹次反转后,阈值电压差值下降到0.9 V。在铁电晶体管存储单元NAND Flash ROM思想的引导下,继续探讨了铁电晶体管存储单元的NOR Flash ROM的可行性。接着又在NOR的基础上提出了新的存储单元布局布线结构,也就是双位线结构,具备了同步双向随机读写功能,可以作为随机存储器FeDRAM,灵活的编程方式为成功实现对FeDRAM存储单元铁电晶体管的刷新奠定了基础。最终从电路级入手实现了对物理级保持问题的解决。