用于提供三维非挥发性集成存储器和动态随机存取存储器的方法与设备技术

公开一种存储器系统，该存储器系统能够使用呈堆栈构型排列的挥发性与非挥发性混合式存储器装置储存信息。一方面，该存储器系统包括存储器元件、汲极选择闸极(“DSG”)晶体管以及电容器元件。在一实例中，每一存储器元件包括源极端、闸极端、汲极端以及非挥发性单元。该存储器元件系以串接形式排列，且该元件互相连接在源极端与汲极端之间。该DSG晶体管的汲极端耦合至存储器元件的源极端，且该DSG晶体管的闸极端耦合至DSG信号。该电容的汲极端耦合至该第一DSG晶体管的源极端。该电容器元件被配置成执行动态随机存取存储器(“DRAM”)功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供三维非挥发性集成存储器和动态随机存取存储器的方法与设备优先权本申请要求基于系列号为62/242,614，2015年10月16日提交的标题为“3DNANDandDRAMIntegratedFlashMemory”的美国临时专利申请，系列号为62/068,693，2014年10月26日提交的标题为“2Dand3DNANDFlashMemorieswithMulti-pageReadandWrite”的美国临时专利申请，以及系列号为.62/137,242，2015年3月24日提交的标题为“3DNANDandDRAMIntegratedFlashMemory”的美国临时专利申请的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文中。该申请是系列号为14/846,673，标题为“MethodandApparatusforWritingNonvolatileMemoryUsingMultiple-PageProgramming”，2015年9月4日提交的共同待决的美国专利申请的部分继续申请(CIP)，该申请还要求基于系列号为62/046,902，2014年9月6日提交的标题为“NANDflashmemorywithmultiple-pageprogramming”的美国临时专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文中。相关申请的交叉引用本申请包含的主题可能涉及系列号为14/864,741，标题为“MethodandApparatusforStoringInformationUsingaMemoryAbletoPerformBothNVMandDRAMfunctions”，2015年9月24日提交且转让给本专利技术的受让人的美国申请(代理人案号：NEOSEMI.PT3)的主题。
本专利技术示例性实施例涉及半导体与集成电路领域。尤其，本专利技术的示例性实施例涉及存储器和储存装置。
技术介绍
非挥发性存储器，比如NAND或NOR型闪存，广泛用于当今科技世界。其独特的单元以及阵列结构可提供小单元尺寸、高密度、低写入电流以及高通量。非挥发性存储器，比如NAND型闪存，成为用于各式装置及系统的主要储存型存储器，比如存储卡、USB闪存驱动器以及固态驱动器。闪存的一些示例性应用包括个人计算机、PDA、数字音频播放器、数字相机、移动电话、合成器、电子游戏机、科学仪器、工业机器人以及医疗电器等。随着半导体处理技术的近期发展，NAND闪存自二维(“2D”)至三维(“3D”)的转化变为可能。例如，三维NAND闪存可达到128至256千兆位(“Gb”)的储存容量。虽然例如常规三维NAND闪存技术可使用16纳米(“nm”)科技，但与动态随机存取存储器(“DRAM”)或静态随机存取存储器(“SRAM”)的速度相比，NAND闪存的典型速度相对较慢。然而，与典型的三维NAND型闪存相关的缺点在于非挥发性存储器(“NVM”)芯片和随机存取存储器(例如DRAM和/或SRAM)之间的数据传输。因为常规NVM和DRAM制作于不同的晶粒上，经由外部总线的NVM和DRAM之间的通讯通常会妨碍整体数据传输速率。与常规NAND型闪存相关的另一缺点在于，其具有相对编程速度较慢。造成编程速度和/或擦除速度较慢的一个原因在于，常规NAND闪存执行单页编程。对于一些应用，在非挥发性存储器储存中，较慢的编程速度和/或擦除速度成为限制。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例公开一种能够呈堆栈构型排列的挥发性与非挥发性混合式存储器装置储存信息的存储器系统。一方面，该存储器系统包括有存储器元件、汲极选择闸极(“DSG”)晶体管以及电容器元件。在一实例中，每一存储器元件包括源极端、闸极端、汲极端以及非挥发性单元。该存储元器件以成串形式排列，且该元件互相连接在源极端和汲极端之间。该DSG晶体管的汲极端耦合至存储器元件的源极端，且该DSG晶体管的闸极端耦合至DSG信号。该电容的汲极端耦合至第一DSG晶体管的源极端。该电容元件被配置成执行动态随机存取存储器(“DRAM”)功能。通过下面阐述的详细说明、附图以及权利要求书，本专利技术的其它特色及优点将变得明显。附图说明从下文详细说明以及本专利技术各实施例的附图，可更为彻底地理解本专利技术的示例性实施例，然而，前述内容仅供解释与理解之用，而不应将本专利技术局限于特定实施例。图1A至1B为展示根据本专利技术的一实施例，能够使用三维(“3D”)非挥发性存储器(“NVM”)阵列和动态随机存取存储器(“DRAM”)储存数据的数字处理系统的方块图。图2A至2B为展示根据本专利技术的一实施例，具有多个呈3D构型排列的NVM串的混合式NVM/DRAM存储器装置的示意图。图2C为展示根据本专利技术的一实施例，波形与各种闸极信号相关以管理三维NVM及DRAM(“NVM/DRAM”)储存构型的时序图。图3A至3D为显示根据本专利技术的一实施例，与3DNVM/DRAM混合式存储器装置相关的3D物理布局的竖直取向的方块图。图4A至4F为展示根据本专利技术的一实施例的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的竖直取向的物理布局的可替换方面的方块图。图5A至5F为展示根据本专利技术的一实施例，3D混合式NVM/DRAM存储器装置的竖直取向上的物理体布局的可替换方面的方块图。图6A至6F为显示与根据本专利技术的一实施例的3D混合式NVM/DRAM存储器装置相关的物理布局方面的3D方块图。图7A至7B为显示根据本专利技术的一实施例，使用不同串接模式的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的物理布局的3D方块图。图8A至8C为显示根据本专利技术的一实施例，使用不同的DRAM字线(“DWL”)构型的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的物理布局的3D方块图。图9A至9B为显示根据本专利技术的一实施例，使用不同的DRAM传递闸极(“DPG”)构型的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的物理布局的3D方块图。图10A至10B为显示根据本专利技术的一实施例，使用不同的DRAM传递闸极(“DPG”)构型的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的可替换物理布局的3D方块图。图11A至11B为显示根据本专利技术的一实施例，具有多层电容层的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的物理布局的3D方块图。图12A至12B为显示根据本专利技术的一实施例，具有多层电容层的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的可替换物理布局的3D方块图。图13A至13B为显示根据本专利技术的一实施例，使用可替换的竖直结构的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的物理布局的3D方块图图14为显示根据本专利技术的一实施例的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的物理布局的侧视角的3D方块图。图15至17为显示根据本专利技术的一实施例，使用不同电容层的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的物理布局的3D方块图。图18为展示根据本专利技术的一实施例的3D混合式NVM/DRAM存储器装置的操作的流程图。图19为展示根据本专利技术的一实施例的3DNVM/DRAM储存装置的制造程序的处理的流程图。具体实施方式本专利技术的示例性实施例将描述使用挥发性和非挥发性存储器装置储存装置的方法、装置以及设备。本领域普通技术人员会认识到，本专利技术以下的详细描述仅用以说明，而并非意欲作为限制。对于技术人员而言，可很容易想到本专利技术的其它实施例具有本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可储存信息的存储器装置，其包括：多个可储存信息的存储器元件，该多个存储器元件中的每一个具有源极端、闸极端、汲极端以及非挥发性单元，其中该多个存储器元件排列成串，且该存储器元件连接于源极端和汲极端之间；第一汲极选择闸极(“DSG”)晶体管，其具有源极端、汲极端和闸极端，该第一DSG晶体管的汲极端耦合于该多个存储器元件的源极端，该第一DSG晶体管的闸极端耦合于第一DSG信号；以及电容器元件，具有源极端、汲极端和闸极端，该电容器元件的汲极端耦合于该第一DSG晶体管的源极端，其中该电容器元件被配置成执行动态随机存取存储器(DRAM)功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.26 US 62/068,693;2015.03.24 US 62/137,242;1.一种可储存信息的存储器装置，其包括：多个可储存信息的存储器元件，该多个存储器元件中的每一个具有源极端、闸极端、汲极端以及非挥发性单元，其中该多个存储器元件排列成串，且该存储器元件连接于源极端和汲极端之间；第一汲极选择闸极(“DSG”)晶体管，其具有源极端、汲极端和闸极端，该第一DSG晶体管的汲极端耦合于该多个存储器元件的源极端，该第一DSG晶体管的闸极端耦合于第一DSG信号；以及电容器元件，具有源极端、汲极端和闸极端，该电容器元件的汲极端耦合于该第一DSG晶体管的源极端，其中该电容器元件被配置成执行动态随机存取存储器(DRAM)功能。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二DSG晶体管，所述第二DSG晶体管具有源极端、汲极端和闸极端，该第二DSG晶体管的汲极端耦合于该电容器元件的源极端。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括源极选择闸极(SSG)元件，所述源极选择闸极(SSG)元件具有源极端、汲极端和闸极端，该SSG元件的源极端耦合于排列成串的多个存储器元件中的一个的汲极端。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该SSG元件的闸极端耦合至SSG信号，且该SSG元件的汲极端耦合至源极线。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该第二DSG元件的闸极端耦合于DSG信号，且该第二DSG元件的源极端耦合至位线。6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中该多个存储器元件为NAND型闪存。7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中该多个存储器元件的每一闸极端耦合于唯一的字线。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中该多个存储器元件为硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)型非挥发性存储器储存装置。9.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该多个存储器元件、该第一DSG晶体管、该第二DSG晶体管和该电容器元件被配置成三维(3D)布局堆栈结构。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该电容器元件在该3D布局中物理上位于该多个存储器元件的上方。11.一种能储存数据的非挥发性存储器系统，所述非挥发性存储器系统包括多组如权利要求10所述的呈3D布局的多个存储器元件。12.一种非挥发性半导体存储器装置，其包括：基板层；扩散区层，其沉积于该基板层之上，且可操作以耦合至源极线；多个存储器层，其沉积于该扩散区层上，且被配置成根据字线将信息储存于非挥发性存储器单元内；电容层，其沉积于该多个存储器层之上，且被配置成作为动态随机存取存储器(“DRAM”)储存信息；以及DRAM字线(DWL)层，其沉积于该电容层上，且被配置成启动DRAM功能。13.如权利要求14所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许富菖，
申请(专利权)人：NEO半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US