[發(fā)明專利]存儲器陣列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880025498.3
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN110520989B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: M·C·羅伯茨;S·D·唐;F·D·菲什伯恩
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H10B41/27
• 分類號: H10B41/27;H10B41/30;H10B41/40
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王龍

本發(fā)明提供一種存儲器陣列，其包括絕緣材料及存儲器單元的垂直交替層級。所述存儲器單元個別地包含晶體管，所述晶體管包括中間具有溝道區(qū)的第一源極/漏極區(qū)及第二源極/漏極區(qū)以及可操作地接近所述溝道區(qū)的柵極。所述溝道區(qū)的至少部分水平地定向以用于所述第一源極/漏極區(qū)與所述第二源極/漏極區(qū)之間的所述部分中的水平電流流動。所述存儲器單元個別地包含電容器，所述電容器包括中間具有電容器絕緣體的第一電極及第二電極。所述第一電極電耦合到所述第一源極/漏極區(qū)。所述陣列中的多個所述電容器的第二電容器電極彼此電耦合。感測線結構豎向延伸通過所述垂直交替層級。不同存儲器單元層級中的所述晶體管中的個別者的所述第二源極/漏極區(qū)中的個別者電耦合到所述豎向延伸的感測線結構。

技術領域

本文中所揭示的實施例涉及存儲器陣列。

背景技術

存儲器是一種類型的集成電路，且用于計算機系統(tǒng)中以存儲數(shù)據(jù)。存儲器可經(jīng)制造在一或多個個別存儲器單元陣列中。可使用數(shù)字線(其也可被稱為位線、數(shù)據(jù)線或感測線)及存取線(其也可被稱為字線)寫入或讀取存儲器單元。感測線可沿陣列的列導電地互連存儲器單元，且存取線可沿陣列的行導電地互連存儲器單元。可通過感測線及存取線的組合唯一地尋址每一存儲器單元。

存儲器單元可為易失性的、半易失性的或非易失性的。非易失性存儲器單元可在缺失電力的情況下存儲數(shù)據(jù)達延長的時間段。按照慣例，將非易失性存儲器指定為具有至少約10年的保留時間的存儲器。易失性存儲器消散，且因此被刷新/重寫以維持數(shù)據(jù)存儲。易失性存儲器可具有毫秒或更短的保留時間。無論如何，存儲器單元經(jīng)配置為以在至少兩種不同可選狀態(tài)下保留或存儲存儲器。在二進制系統(tǒng)中，狀態(tài)被認為是“0”或“1”。在其它系統(tǒng)中，至少一些個別存儲器單元可經(jīng)配置以存儲兩種以上電平或狀態(tài)的信息。

電容器是可用于存儲器單元中的一種類型的電子組件。電容器具有通過電絕緣材料分離的兩個電導體。作為電場的能量可靜電地存儲在此材料中。取決于絕緣體材料的組成，存儲場將是易失性的或非易失性的。例如，僅包含SiO₂的電容器絕緣體材料將是易失性的。一種類型的非易失性電容器是具有鐵電材料作為絕緣材料的至少部分的鐵電電容器。鐵電材料的特征在于具有兩種穩(wěn)定的極化狀態(tài)且由此可包括電容器及/或存儲器單元的可編程材料。鐵電材料的極化狀態(tài)可通過施加合適編程電壓而改變，且在移除編程電壓之后保持不變(至少達一定時間)。每一極化狀態(tài)具有與另一極化狀態(tài)不同的電荷存儲電容，且理想地可用來寫入(即，存儲)及讀取存儲器狀態(tài)而不反轉(zhuǎn)極化狀態(tài)，直到期望此極化狀態(tài)反轉(zhuǎn)。不太令人滿意的是，在具有鐵電電容器的一些存儲器中，讀取存儲器狀態(tài)的動作可反轉(zhuǎn)極化。因此，在確定極化狀態(tài)時，進行存儲器單元的重寫以在極化狀態(tài)確定之后立即將存儲器單元置于預讀狀態(tài)。無論如何，由于形成電容器的部分的鐵電材料的雙穩(wěn)特性，并入鐵電電容器的存儲器單元理想地是非易失性的。除鐵電材料以外的可編程材料可用作電容器絕緣體以使電容器是非易失性的。

場效應晶體管是可用于存儲器單元中的一種類型的電子組件。這些晶體管包括中間具有半導電溝道區(qū)的一對導電源極/漏極區(qū)。導電柵極與溝道區(qū)相鄰且通過薄柵極絕緣體與溝道區(qū)分離。將合適電壓施加到柵極會允許電流從源極/漏極區(qū)中的一者流過溝道區(qū)到另一者。當從柵極移除電壓時，在很大程度上防止電流流過溝道區(qū)。場效應晶體管還可包含額外結構，例如可逆可編程電荷存儲/捕獲區(qū)，作為柵極絕緣體與導電柵極之間的柵極構造的部分。

一種類型的晶體管是鐵電場效應晶體管(FeFET)，其中柵極構造的至少某個部分(例如，柵極絕緣體)包括鐵電材料。場效應晶體管中的鐵電材料的兩種不同極化狀態(tài)的特征可能在于晶體管的不同閾值電壓(V_t)或針對選定操作電壓的不同溝道導電率。而且，可通過施加合適編程電壓來改變鐵電材料的極化狀態(tài)，且這導致高溝道電導或低溝道電導中的一者。由鐵電極化狀態(tài)引起的高及低電導在移除柵極編程電壓之后保持不變(至少達一定時間)。可通過施加不干擾鐵電極化的小漏極電壓來讀取溝道狀態(tài)。除鐵電材料以外的可編程材料可用作柵極絕緣體以使晶體管是非易失性的。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括存儲器陣列的襯底片段的示意性截面視圖。