[發明專利]具有鐵電場效應晶體管存儲器陣列的設備及相關方法

有效

• 申請號: 201810147222.4
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN108447909B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: D·V·尼爾摩·拉瑪斯瓦米;亞當·D·約翰遜
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/335
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王龍

本發明涉及具有鐵電場效應晶體管存儲器陣列的設備及相關方法。一種設備包括：場效應晶體管FET結構，其水平地及垂直地堆疊成三維存儲器陣列架構；柵極，其在所述多個FET結構之間垂直地延伸且水平地隔開；及鐵電材料，其分離所述FET結構與所述柵極。個別鐵電FET FeFET形成于所述FET結構、所述柵極及所述鐵電材料的相交點處。另一設備包括多個位線及字線。每一位線具有與鐵電材料耦合的至少兩個側，使得每一位線由相鄰柵極共享以形成多個FeFET。

分案申請的相關信息

本案是分案申請。本分案的母案是申請日為2014年5月15日、申請號為201480033124.8、發明名稱為“具有鐵電場效應晶體管存儲器陣列的設備及相關方法”的發明專利申請案。

優先權主張

本申請案針對“具有鐵電場效應晶體管存儲器陣列的設備及相關方法(APPARATUSES HAVING A FERROELECTRIC FIELD-EFFECT TRANSISTOR MEMORY ARRAY ANDRELATED METHOD)”主張于2013年5月17日提出申請的序列號為13/897,037的美國專利申請案的申請日期的權益。

技術領域

本發明的實施例涉及鐵電場效應晶體管(FeFET)結構。特定來說，本發明的實施例涉及采用FeFET的存儲器陣列。

背景技術

已考慮將鐵電場效應晶體管用于呈非易失性隨機存取存儲器的形式的存儲器陣列中。舉例來說，圖1A及1B是包含多個FeFET 110的常規存儲器陣列100的示意圖。特定來說，圖1A中的存儲器陣列100的部分是沿著圖1B中所展示的俯視圖的線1A-1A截取的橫截面圖。每一FeFET 110包含在絕緣襯底130上方形成的源極區域112、漏極區域114及本體區域116(在本文中統稱為“FET結構”)。每一FeFET 110可包含通過鐵電材料120與FET結構分離的柵極118。換句話說，非常一般地來說，FeFET可具有類似于常規FET的結構，其中柵極氧化物由鐵電材料120替換。每一FeFET 110可包括用于存儲器陣列100的存儲器單元。

存儲器陣列100包含在絕緣襯底130上方的FeFET 110的多個二維(平坦)布置。每一FeFET 110可包括用于存儲器陣列100的存儲器單元以存儲將解釋為數據的狀態。FeFET110的狀態可基于鐵電材料120的可在存在外部場的情況下進行切換的極化。舉例來說，鐵電材料120可針對個別FeFET 110展現正極化(其可解釋為“1”)或負極化(其可解釋為”0”)。在操作中，FeFET可將電壓的組合接收到耦合到柵極118、源極區域112及漏極區域114的觸點以便寫入、擦除或讀取FeFET 110的狀態。

在讀取操作期間，電流102可從選定FeFET 110的源極區域112到漏極區域114而流動穿過FeFET 110。常規存儲器陣列100可具有在存儲器陣列100的相同側上的源極觸點及漏極觸點(未展示)。因此，電流可從存儲器陣列100的第一端150流動穿過FeFET110且接著返回到存儲器陣列100的相同第一端150。因此，電流路徑可取決于FeFET 110在存儲器陣列100中的位置而具有不同長度。舉例來說，電流102可針對接近第一端150的FeFET 110具有較短的路徑且針對接近存儲器陣列100的第二端152的FeFET 110具有較長的路徑。因此，沿著電流路徑的串聯電阻在存取存儲器陣列100中的一個FeFET110時可并非均勻的(與存取另一FeFET 110相比)。另外，配置為二維架構的常規存儲器陣列100可具有為不合意地大且不可實現為實際使用的單元密度的特征大小。

附圖說明

圖1A及1B是包含多個FeFET的存儲器陣列的示意圖。

圖2是根據本發明的實施例的FeFET的示意圖。

圖3A是根據本發明的實施例的存儲器陣列的示意圖的透視圖。