包含堆叠存储器单元的易失性存储器装置制造方法及图纸

技术编号:24335132 阅读:61 留言:0更新日期:2020-05-29 21:58
一些实施例包含设备和操作所述设备的方法。所述设备之一包含沿柱定位的易失性存储器单元,所述柱具有在垂直于存储器装置的衬底的方向上延伸的长度。所述易失性存储器单元中的每个易失性存储器单元包含电容器和至少一个晶体管。所述电容器包含电容器板。所述电容器板由所述柱的半导体材料的一部分形成,或者由通过电介质与所述柱分离的导电材料形成。

Volatile memory device including stack memory unit

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含堆叠存储器单元的易失性存储器装置相关申请本申请要求于2017年8月29日提交的美国申请序列号62/551,542的优先权权益,所述美国申请以全文引用的方式并入本文。
技术介绍
存储器装置广泛用于计算机和许多其它电子物品中以存储信息。存储器装置通常分为两种类型:易失性存储器装置和非易失性存储器装置。易失性存储器装置的实例包含动态随机存取存储器(DRAM)装置。非易失性存储器装置的实例包含闪速存储器装置(例如,闪速记忆棒)。存储器装置通常具有许多存储器单元。在易失性存储器装置中,如果供电电力与存储器装置关断连接,则存储在存储器单元中的信息会丢失。在非易失性存储器装置中,即使供电电力与存储器装置关断连接,存储在存储器单元中的信息也会保留。本文的描述涉及易失性存储器装置。大多数常规易失性存储器装置具有平面结构(即,二维结构),在所述平面结构中存储器单元形成于装置的单个层级中。随着对装置存储密度需求的增加,许多常规技术提供了用于缩小存储器单元的大小以针对给定装置面积而增加装置存储密度的方法。然而,如果要将存储器单元的大小缩小到一定尺寸,则物理限制和制造约束可能会对这种传统技术构成挑战。与一些常规存储器装置不同,本文描述的存储器装置包含可以克服常规技术所面临的挑战的特征。附图说明图1示出了根据本文所描述的一些实施例的采取存储器装置的形式的包含易失性存储器单元的设备的框图。图2A示出了根据本文所描述的一些实施例的存储器装置的包含存储器阵列的一部分的示意图。图2B示出了图2A的存储器装置的一部分的示意图。图2C是示出了根据本文所描述的一些实施例的在示例写入和读取操作期间提供给图2B的存储器装置的信号的电压的示例值的图表。图2D示出了根据本文所描述的一些实施例的在图2B中示意性地示出的存储器装置的一部分的结构的侧视图(例如,横截面视图),其中每个存储器单元的存储器单元结构可以包含来自双柱的部分。图2E至图2I示出了根据本文所描述的一些实施例的图2D的存储器装置的包含从图2D的不同截面线观察的存储器装置的一些元件的不同部分(例如,局部俯视图)。图3A示出了根据本文所描述的一些实施例的可以是图2A的存储器装置的变体的存储器装置的一部分的示意图。图3B示出了图3A的存储器装置的一部分的示意图。图3C是示出了根据本文所描述的一些实施例的在示例写入和读取操作期间提供给图3B的存储器装置的信号的电压的示例值的图表。图3D是示出了根据本文所描述的一些实施例的在存储器装置的另外的示例写入和读取操作期间提供给图3B的存储器装置的信号的电压的示例值的图表。图3E示出了根据本文所描述的一些实施例的在图3B中示意性地示出的存储器装置的一部分的结构的侧视图(例如,横截面视图)。图3F示出了根据本文所描述的一些实施例的图3E的存储器装置的一部分(例如,局部俯视图)。图4A示出了根据本文所描述的一些实施例的存储器装置的包含存储器单元的一部分的示意图,其中每个存储器单元的存储器单元结构可以包含来自单柱的部分。图4B示出了根据本文所描述的一些实施例的在图4A中示意性地示出的存储器装置的一部分的结构的侧视图(例如,横截面视图)。图4C示出了图4B的存储器装置的一部分。图4D至图4F示出了根据本文所描述的一些实施例的图4C的存储器装置的包含从图4C的不同截面线观察的存储器装置的一些元件的不同部分(例如,局部俯视图)。图4G示出了图4A的存储器装置的一部分的示意图。图4H是示出了根据本文所描述的一些实施例的在三个不同的示例写入操作期间提供给图4G的存储器装置的部分的信号的电压的示例值的图表。图4I是示出了根据本文所描述的一些实施例的图4A的存储器装置的读取操作的不同阶段的流程图。图4J示出了图2A的存储器装置的一部分的示意图。图4K是示出了图4J中的信号在基于碰撞电离(II)电流机制的预读出阶段期间的值的图表。图4K’是示出了图4J中的信号在使用基于栅极感应漏极泄漏(GIDL)电流机制的替代性预读出方案的预读出阶段期间的值的图表。图4L示出了图4A的存储器装置的一部分的示意图。图4M是示出了图4L中的信号在使用基于读出方案的阈值电压偏移的读出阶段期间的值的图表。图4M’是示出了图4L中的信号在使用基于内置双极性结型晶体管(BJT)的特性(例如,自锁)的替代性读出方案的读出阶段期间的值的图表。图4N是示出图4M中的一些信号之间的关系的图。图4O示出了图4A的存储器装置的一部分的示意图。图4P是示出图4O中的信号在复位阶段期间的值的图表。图4Q示出了图4A的存储器装置的一部分的示意图。图4R是示出了图4Q中的信号在恢复阶段期间的值的图表。图5A示出了根据本文所描述的一些实施例的另一个存储器装置的包含具有来自单柱的存储器单元结构的存储器单元的一部分的示意图。图5B示出了根据本文所描述的一些实施例的在图5A中示意性地示出的存储器装置的一部分的结构的侧视图(例如,横截面视图)。图5C示出了图5B的存储器装置的一部分。图5D示出了图5A的包含两个存储器单元的存储器装置的一部分的示意图。图5E是示出了根据本文所描述的一些实施例的在三个不同的示例写入操作期间提供给图5D的存储器装置的一部分的信号的电压的示例值的图表。图5F是示出了根据本文所描述的一些实施例的图5A至图5C的存储器装置的读取操作的不同阶段的流程图。图5G示出了图5A的存储器装置的一部分的示意图。图5H是示出了图5G中的信号在基于碰撞电离电流机制的预读出阶段期间的值的图表。图5H’是示出了图5G中的信号在使用基于GIDL电流机制的替代性预读出方案的预读出阶段期间的值的图表。图5I示出了图5A的存储器装置的一部分的示意图。图5J是示出了图5I中的信号在使用基于读出方案的阈值电压偏移的读出阶段期间的值的图表。图5J’是示出了图5I中的信号在使用基于内置双极性结型晶体管的特性(例如,自锁)的替代性读出方案的读出阶段期间的值的图表。图5K示出了图5A的存储器装置的一部分的示意图。图5L是示出了图5K中的信号在复位阶段期间的值的图表。图5M示出了图5A的存储器装置的一部分的示意图。图5N是示出了图5M中的信号在恢复阶段期间的值的图表。图6示出了根据本文所描述的一些实施例的沿存储器装置的柱的一段定位的存储器单元的一部分的结构。具体实施方式本文所描述的存储器装置包含以3D(三维)结构布置的易失性存储器单元。在3D结构中,存储器单元在存储器装置的多个层级中竖直地堆叠在彼此之上。由于存储器单元是竖直地堆叠的,因此对于给定装置面积,所描述存储器装置的存储密度可以高于常规易失性存储器装置的存储密度。3D结构还允许在无需大幅度减小特征大小(例如,存储器单元大小)的情况下增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备,其包括:/n柱,所述柱包含在垂直于衬底的方向上延伸的长度,所述柱包含第一段和第二段,所述第一段和所述第二段中的每个段包含第一导电类型的半导体材料部分,所述半导体材料部分接触第二导电类型的半导体材料部分;/n第一易失性存储器单元,所述第一易失性存储器单元包含:/n第一导电材料,所述第一导电材料沿所述第一段定位并通过第一电介质与所述/n第一段分离;以及/n第一另外的导电材料,所述第一另外的导电材料通过第一另外的电介质与所述/n第一导电材料分离;以及/n第二易失性存储器单元,所述第二易失性存储器单元包含:/n第二导电材料,所述第二导电材料沿所述第二段定位并通过第二电介质与所述/n第二段分离;以及/n第二另外的导电材料,所述第二另外的导电材料通过第二另外的电介质与所述第二导电材料分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 US 62/551,5421.一种设备,其包括:
柱,所述柱包含在垂直于衬底的方向上延伸的长度,所述柱包含第一段和第二段,所述第一段和所述第二段中的每个段包含第一导电类型的半导体材料部分,所述半导体材料部分接触第二导电类型的半导体材料部分;
第一易失性存储器单元,所述第一易失性存储器单元包含:
第一导电材料,所述第一导电材料沿所述第一段定位并通过第一电介质与所述
第一段分离;以及
第一另外的导电材料,所述第一另外的导电材料通过第一另外的电介质与所述
第一导电材料分离;以及
第二易失性存储器单元,所述第二易失性存储器单元包含:
第二导电材料,所述第二导电材料沿所述第二段定位并通过第二电介质与所述
第二段分离;以及
第二另外的导电材料,所述第二另外的导电材料通过第二另外的电介质与所述第二导电材料分离。


2.根据权利要求1所述的设备,其中
所述第一导电材料形成所述第一易失性存储器单元的存储节点的一部分;并且
所述第二导电材料形成所述第二易失性存储器单元的存储节点的一部分。


3.根据权利要求2所述的设备,其中
所述柱的所述第一段的所述第二导电类型的所述半导体材料部分形成包含在所述第一易失性存储器单元中的晶体管的沟道的一部分;并且
所述柱的所述第二段的所述第二导电类型的所述半导体材料部分形成包含在所述第二易失性存储器单元中的晶体管的沟道的一部分。


4.根据权利要求3所述的设备,其中
所述第一另外的导电材料包含围绕所述第一另外的电介质的侧壁的部分;并且
所述第二另外的导电材料包含围绕所述第二另外的电介质的侧壁的部分。


5.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一电介质和所述第二电介质是沿所述柱的侧壁连续延伸的介电区域的一部分。


6.根据权利要求1所述的设备,其中
所述第一导电类型是n型;并且
所述第二导电类型是p型。


7.一种设备,其包括:
第一柱,所述第一柱包含在垂直于衬底的方向上延伸的长度,
第二柱,所述第二柱包含在垂直于所述衬底的所述方向上延伸的长度;
第一易失性存储器单元,所述第一易失性存储器单元包含:
第一导电材料,所述第一导电材料包含第一部分和第二部分,所述第一导电材料的所述第一部分沿所述第一柱的第一段定位并通过第一电介质与所述第一柱的所述第一段分离,并且所述第一导电材料的所述第二部分接触所述第二柱的第一段的导电材料;以及
第二易失性存储器单元,所述第二易失性存储器单元包含:
第二导电材料,所述第二导电材料包含第一部分和第二部分,所述第二导电材料的所述第一部分沿所述第一柱的第二段定位并通过第二电介质与所述第一柱的所述第二段分离,并且所述第二导电材料的所述第二部分接触所述第二柱的第二段的导电材料。


8.根据权利要求7所述的设备,其中
所述第一导电材料形成所述第一易失性存储器单元的存储节点的一部分;并且
所述第二导电材料形成所述第二易失性存储器单元的存储节点的一部分。


9.根据权利要求7所述的设备,其中
所述第一电介质包含围绕所述第一柱的所述第一段的侧壁的部分;
第一导电材料的所述第一部分围绕所述第一电介质的侧壁;
所述第二电介质包含围绕所述第一柱的所述第二段的侧壁的部分;并且
所述第二导电材料的所述第一部分围绕所述第二电介质的侧壁。


10.根据权利要求9所述的设备,其中
所述第一导电材料的所述第二部分围绕所述第二柱的所述第一段的所述导电材料的侧壁;并且
所述第二导电材料的所述第二部分围绕所述第二柱的所述第二段的所述导电材料的侧壁。


11.根据权利要求7所述的设备,其进一步包括:
第三导电材料,所述第三导电材料包含第一部分和第二部分,所述第三导电材料的所述第一部分沿所述第一柱定位并通过第三电介质与所述第一柱的第三段分离,并且所述第三导电材料的所述第二部分沿所述第二柱的第三段定位并通过第三另外的电介质与所述第二柱的所述第三段分离;
第四导电材料,所述第四导电材料包含第一部分和第二部分,所述第四导电材料的所述第一部分沿所述第一柱的第四段定位并通过第四电介质与所述第一柱的所述第三段分离,并且所述第四导电材料的所述第二部分沿所述第二柱的第四段定位并通过第四另外的电介质与所述第二柱的所述第四段分离。


12.根据权利要求11所述的设备,其中
所述第三导电材料形成与所述第一易失性存储器单元相关联的字线的一部分;并且
所述第四导电材料形成与所述第二易失性存储器单元相关联的字线的一部分。


13.根据权利要求11所述的设备,其中
所述第一柱的所述第三段和所述第四段位于第一柱的所述第一段与所述第二段之间;并且
第二柱的所述第三段和所述第四段位于所述第二柱的所述第一段与所述第二段之间。


14.根据权利要求11所述的设备,其中
所述第一柱的所述第三段位于所述第一柱的所述第一段与所述第二段之间,并且所述第二柱的所述第二段位于所述第一柱的所述第三段与所述第四段之间;并且
所述第二柱的所述第三段位于所述第二柱的所述第一段与所述第二段之间,并且所述第二柱的所述第二段位于所述第二柱的所述第三段与所述第四段之间。


15.根据权利要求7所述的设备,其进一步包括:
接触所述第二柱的第三段的导电材料的另外的导电材料,其中所述第二柱的所述第三段位于所述第一易失性存储器单元与所述第二易失性存储器单元之间。


16.根据权利要求7所述的设备,其进一步包括:
接触所述第二柱的导电材料的另外的导电材料,其中所述第一易失性存储器单元位于所述另外的导电材料与所述第二易失性存储器单元之间。


17.一种设备,其包括:
柱,所述柱包含在垂直于衬底的方向上延伸的长度;
第一易失性存储器单元,所述第一易失性存储器单元沿所述柱的第一段定位,所述第一易失性存储器单元包含第一存储节点,所述第一存储节点包含在所述柱的所述第一段的一部分中;
第二存储器单元,所述第二存储器单元沿所述柱的第二段定位,所述第二易失性存储器单元包含第二存储节点,所述第二存储节点包含在所述柱的所述第二段的一部分中,所述第一段的所述部分和所述第二段的所述部分中的每个部分均由第一导电类型的半导体材料形成;并且
所述柱包含定位于所述第一段与所述第二段之间的第三段,所述第三段包含由第二导电类型的半导体材料形成的部分。


18.根据权利要求17所述的设备,其中所述第三段的所述部分接触所述第一段的所述部分和所述第二段的所述部分中的每个部分。


19.根据权利要求17所述的设备,其进一步包括通过电介质与所述第三段的所述部分分离的导电材料。


20.根据权利要求18所述的设备,其进一步包括接触所述第三段的所述部分的导电材料。


21.根据权利要求20所述的设备,其中
所述柱包含接触所述第一段的所述部分的第一侧的另外的部分,所述另外的部分具有在所述柱的所述长度的所述方向上的第一厚度;并且
所述第三段的所述部分接触所述第一段的所述部分的第二侧,所述第三段的所述部分具有在所述柱的所述长度的所述方向上的第二厚度,并且所述第二厚度大于所述第一厚度。


22.根据权利要求17所述的设备,其中
所述柱的所述第一段包含接触所述第一段的所述部分的另外的部分;并且
所述柱的所述第二段包含接触所述第二段的所述部分的另外的部分,并且所述第一段的所述另外的部分和所述第二段的所述另外的部分中的每个另外的部分均由所述第二导电类型的半导体材料形成。


23.根据权利要求17所述的设备,其中
所述第一导电类型是n型;并且
所述第二导电类型是p型。


24.一种设备,其包括:
衬底,所述衬底包含在易失性存储器装置中;以及
柱,所述柱包含在所述易失性存储器装置中,所述柱包含在垂直于所述衬底的方向...

【专利技术属性】
技术研发人员:古屋良人
申请(专利权)人:美光科技公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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