[發明專利]三維垂直型存儲器電路及位線與字線電壓配置方法

在審

• 申請號: 201710889441.5
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107644664A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 雷宇;陳后鵬;李喜;王倩;李曉云;苗杰;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00;G11C7/12;G11C8/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙)31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種三維垂直型存儲器電路及位線與字線電壓配置方法。

背景技術

三維集成電路(3D-IC)是集成電路產業發展的方向之一。三維集成電路可分為晶圓——晶圓堆疊，裸片——晶圓堆疊和單片三維集成電路。其中，屬于單片三維集成電路的三維存儲器發展最快。

集成電路存儲器被廣泛應用于工業類和消費類電子產品。根據存儲器能否掉電存儲，又可被劃分為易失存儲器和非易失存儲器。非易失存儲器，包括閃存(flash memory)、磁存儲器(magnetoresistive random-access memory，MRAM)、阻變存儲器(resistance random-access memory，RRAM)、相變存儲器(phase change memory，PCM)等。阻變存儲器、相變存儲器、磁存儲器利用存儲材料或存儲器件在低阻態(low resistance state，LRS)與高阻態(high resistance state，HRS)時不同的電阻狀態來實現數據的存儲。通過特定的電脈沖將存儲材料或存儲器件實現從低阻態到高阻態的轉變，稱為RESET操作；實現從高阻態到低阻態的轉變，稱為SET操作。RESET操作和SET操作統稱為寫操作。

一種垂直型的三維存儲結構被認為在密度和制造成本上具有優勢。圖1為三維垂直型存儲器結構示意圖。該結構中，在垂直方向形成多個圓柱形電極，作為本地位線(LBL)1312；在圓柱形電極的外圍邊墻填充存儲材料；在平面方向形成多個平面電極，作為字線(WL)11；在圓柱形電極和平面電極的相交處形成存儲單元1313；位線(BL)12位于圓柱形電極的底部，用于操作x方向的圓柱形電極；源線(SL)132通過垂直晶體管(VT)1311選擇y方向的圓柱形電極；其中，共用一條源線的存儲單元所在的區域被稱為“頁(page)”。與傳統的二維存儲器和三維交叉堆疊型存儲器不同，單獨的選通器件在三維垂直型存儲器中不被允許。因此，三維垂直型存儲器采用一種自選通單元(SSC)，該單元可以同時實現存儲和選通的功能；當自選通單元兩端電壓小于其閾值電壓且大于零時，自選通單元關閉，被認為處在半選通態。

如圖2所示，傳統的三維垂直型存儲器位線與字線電壓配置方法為：在對傳統三維垂直型存儲器進行讀操作或寫操作時，將其所有位線、字線及源線均置為0V；當讀/寫脈沖信號到來時，將選中存儲單元所在的源線置為電源電壓V_DD，將所述選中存儲單元所在的字線置為讀/寫操作電壓V_R/V_W。此種三維垂直型存儲器位線與字線電壓配置方法有以下缺點：首先，子陣列中的大量存儲單元會被同時讀取，若BL的個數為1024，則一次會同時讀取1024bit，數目過多，并不符合工程設計的要求；其次，字線上所有的存儲單元都會被充電至讀電壓，而三維垂直型存儲器中同一根字線上的存儲單元是很多的，這會拉大瞬態讀電流并減慢讀取速度；最后，選中字線經存儲單元至未選中位線，再經存儲單元至未選中字線，存在多條漏電路徑，易造成誤讀取。

因此，如何改善三維垂直型存儲器位線與字線電壓配置方法，實已成為本領域技術人員亟待解決的技術課題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種三維垂直型存儲器電路及位線與字線電壓配置方法，用于解決現有三維垂直型存儲器位線與字線電壓配置方法存在同時讀取存儲單元的數量過多，在對存儲單元充電至讀電壓時，會拉大瞬態讀電流并減慢讀取速度及漏電路徑較多，易造成誤讀取的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種三維垂直型存儲器電路，所述三維垂直型存儲器電路包括：

三維垂直型存儲器，所述三維垂直型存儲器包括在水平方向上與至少一條字線連接、在垂直方向上與至少一條位線連接的至少一個三維垂直型存儲器子陣列，所述三維垂直型存儲器子陣列包括至少一個陣列頁及與所述陣列頁連接的源線，其中，所述陣列頁包括水平方向上的所述字線，垂直方向上通過垂直晶體管與所述位線對應連接的至少一條本地位線，及位于所述字線與所述本地位線交叉點的存儲單元；

與所述字線連接的字線配置模塊，用于根據地址信號選中一字線，以控制選中字線上的待操作存儲單元，實現對其進行讀操作或寫操作；

與所述位線連接的位線配置模塊，用于根據所述地址信號選中一位線，以控制選中位線上的待操作存儲單元，實現對其進行讀操作或寫操作；