[發明專利]地址線含有不同金屬材料的三維縱向多次編程存儲器

在審

• 申請號: 201810024265.3
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN110021622A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 張國飆
• 申請（專利權）人: 廈門海存艾匹科技有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種地址線含有不同金屬材料的三維縱向多次編程存儲器（3D?MTP_V）。它含有多個相互垂直堆疊的水平地址線，多個穿透水平地址線的存儲井，一層覆蓋存儲井邊墻的編程膜，多條形成在存儲井中的豎直地址線。水平地址線和豎直地址線含有不同金屬材料。

技術領域

本發明涉及集成電路存儲器領域，更確切地說，涉及多次編程存儲器（multiple-time programmable memory，簡稱為MTP；也被稱為重復編程存儲器）。

背景技術

三維多次編程存儲器（3D-MTP）是一種單體（monolithic）半導體存儲器，它含有多個垂直堆疊的MTP存儲元。3D-MTP的存儲元分布在三維空間中，而傳統的平面型MTP的存儲元分布在二維平面上。相對于傳統MTP，3D-MTP具有存儲密度大、存儲成本低等優點。

美國專利申請US 2017/0148851 A1（申請人：Hsu；申請日：2016年11月23日）提出一種三維縱向多次編程存儲器（3D-MTP_V）。它含有多個垂直堆疊的水平地址線，多個穿透水平地址線的存儲井，覆蓋存儲井邊墻的編程膜和二極管膜（也被稱為選擇器selector、選向器steering element、準導通膜等名稱），以及多條形成在存儲井中的豎直地址線。在該專利申請中，為了實現存儲元的編程以及避免存儲元之間的干擾，每個存儲元均含有單獨的編程膜和單獨的二極管膜。二極管膜的厚度一般較大。以P-N薄膜二極管為例，具有良好正反電流選擇比（rectifying ratio）的P-N薄膜二極管的厚度在100nm以上。這么厚的二極管膜如形成在存儲井中，將導致存儲井尺寸很大，存儲密度降低。

發明內容

本發明的主要目的是提高三維多次編程存儲器（3D-MTP）的存儲密度。

本發明的另一目的是使存儲井的填充工藝更加簡單。

本發明的另一目的是使存儲井的尺寸更小。

本發明的另一目的是在存儲元漏電流較大的情況下保證3D-MTP的正常工作。

為了實現這些以及別的目的，本發明提出一種地址線含有不同金屬材料的三維縱向多次編程存儲器（3D-MTP_V）。它含有多個在襯底電路上并肩排列的MTP存儲串，每個MTP存儲串垂直與襯底且含有多個垂直堆疊的MTP存儲元。具體說來，3D-MTP_V含有多條垂直堆疊的水平地址線（字線）。在刻蝕出多個穿透這些水平地址線的存儲井后，在存儲井的邊墻覆蓋一層編程膜，并填充導體材料以形成豎直地址線（位線）。水平地址線和豎直地址線含有不同金屬材料。MTP存儲元形成在字線和位線的交叉處。

為了避免存儲井尺寸過大，本發明中的MTP存儲元只含有單獨的編程膜，并不含有單獨的二極管膜, 二極管是在水平地址線、編程膜以及豎直地址線之間自然形成的。由于不需在存儲井的邊墻上形成二極管膜，存儲井的填充變得容易，這將簡化工藝流程。此外，這種設計還能縮小存儲井的尺寸，增加存儲密度。

這種自然形成的二極管（即自建二極管）性能一般不佳，漏電流較大。為了避免在讀過程中由于漏電流過大導致存儲元之間互相干擾，本發明還提出一種“全讀”模式：在一個讀周期中讀出與一條字線電耦合的所有MTP存儲元存儲的信息。讀周期分兩個階段：預充電階段和讀階段。在預充電階段，MTP陣列中所有地址線（包括所有字線和所有位線）均被預充電到一預設電壓。在讀階段，當一選中字線上的電壓上升到讀電壓V_R后，它通過與之耦合的MTP存儲元向所有位線充電。通過測量位線上的電壓變化，可確定相應MTP存儲元所存儲的信息。