【技术实现步骤摘要】
存储单元、存储的方法、存储阵列、存储器及其制备方法
[0001]本专利技术涉及三维动态随机存储单元件，尤其是高存储密度、低功耗、可兼容三维集成的三维动态随机存储单元(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的器件与阵列结构、工作机制、操作方法和制备方法。
技术介绍
[0002]目前计算机主存中最常采用的存储单元为动态随机三维动态随机存储单元(DRAM)，其主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特(Bit)是1或0，这样的工作方式带来读写速度快、擦写寿命长的特点。但是由于在现实中晶体管会有漏电电流的现象，导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确的判别数据，进而造成数据损毁。
[0003]当前的DRAM普遍采用“1T1C”的结构，即单个存储单元由一个金属
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氧化物半导体场效应晶体管(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，MOSFET)和一...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三维动态随机信息存储的方法，其特征在于：采用至少一个三维动态随机存储单元，所述三维动态随机存储单元包括衬底(110_1)，以及在所述衬底上制备的堆叠结构，所述堆叠结构包括多个栅极层，以及贯穿所述堆叠结构中每个栅极层的沟道孔，并且，在每个栅极层平面中，沿以所述沟道孔的中心为终点的、由外向内的径向方向，依次设置有一个第一绝缘介质层(111)、用于存储动态信息的电荷耦合层(112)、第二绝缘介质层(113)，以及一个信号读取层(114)；并且，在所述电荷耦合层(112)沿贯穿所述栅极层的轴向方向上的一端设置一个第一掺杂类型材料层(117)，在所述电荷耦合层(112)沿贯穿所述栅极层的轴向方向上的另一端设置一个第二掺杂类型材料层(110_3)，并且所述第一和第二掺杂类型材料层的掺杂类型相同，使电荷能够在所述的轴向转移，并且，在所述第一掺杂类型材料层(117)和所述第二掺杂类型材料层(110_3)中分别设置至少一个节点，并且其中一层的节点为写入节点，相对的另一层的节点为复位节点，以及，在所述信号读取层(114)沿贯穿所述栅极层的轴向方向上的一端设置一个第三掺杂类型材料层(116)，在所述信号读取层(114)沿贯穿所述栅极层的轴向方向上的另一端设置一个第四掺杂类型材料层(110_2)，并且所述第四掺杂类型材料层(110_2)的掺杂类型与第三掺杂类型材料层(116)的掺杂类型相同，所述第三掺杂类型材料层(116)、第四掺杂类型材料层(110_2)的掺杂类型与所述第一掺杂类型材料层(117)、第二掺杂类型材料层(110_3)的掺杂类型相反，并且在所述第三掺杂类型材料层(116)和第四掺杂类型材料层(110_2)分别设置至少一个节点，并且其中一层的节点为读取节点，相对的另一层的节点为电压参考节点，使信号能够借助所述信号读取层读出；并且1)在选定的、用于存储信息的栅极层上施加适当的电压，使该栅极层控制的电荷耦合层(112)进行信息的动态随机存储，并且使所述第一掺杂类型材料层(117)和第二掺杂类型材料层(110_3)配合，对涉及的信息进行写入和复位，2)在选定的、用于读出的栅极层上施加适当的电压，使该栅极层控制的信号读取层的导通能力改变，使所述第三掺杂类型材料层(116)和第四掺杂类型(110_2)分别作为所述信号读取层的源和漏，读出与所述信息有关的电压或者电流，3)对所述的多个栅极层上所存储的信息进行垂直方向上逐层，或水平方向上逐区堆叠的方式进行信息存储。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在低存储负荷的情况下，仅在相邻的部分栅极层，或同一栅极层中不同分区中施加适当的电压，进行信息的存储操作，而在其它不存储信息的栅极层中用电压调控的方式，使其处于不进行信息存取的低功耗态。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述第一绝缘介质层(111)的外部沿径向向外，还设置一个用来存储静态信息的电荷耦合层(111_1)和一个第三绝缘介质层(111_2)，将所述第一绝缘介质层(111)、电荷耦合层(111_1)和第三绝缘介质层(111_2)组合起来，以用于存储非易失性的静态信息。4.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于：所述栅极层中采用动态随机存储器平面阵列结构来设置多个所述的三维动态随机存储单元，并且使每个栅级层随着存储负荷的增加，使相邻栅极层以顺序工作的方式进行存
储。5.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于：将每个栅极层所在的平面进行分区，在相同的分区内设置一个所述三维动态随机存储单元，并且使同一平面中不同分区内的栅极层随着存储负荷的增加，分别独立地工作，进行信息存储。6.三维动态随机存储单元，包括衬底(110_1)，以及在所述衬底上制备的堆叠结构，所述堆叠结构包括多个栅极层，以及贯穿所述堆叠结构中每个栅极层的沟道孔，其特征在于，在每个栅极层平面中，沿以所述沟道孔的中心为终点的、由外向内的径向方向，依次设置一个第一绝缘介质层(111)、用于存储动态信息的电荷耦合层(112)、第二绝缘介质层(113)，以及一个信号读取层(114)；并且，在所述电荷耦合层112中沿贯穿所述栅极层的轴向方向的一端设置一个第一掺杂类型材料层(117)，在所述电荷耦合层(112)沿贯穿所述栅极层的轴向方向的另一端设置一个第二掺杂类型材料层(110_3)，并且所述第一和第二掺杂类型材料层的掺杂类型相同，使电荷能够在所述的轴向进行转移，并且在所述第一掺杂类型材料层(117)和所述第二掺杂类型材料层(110_3)中分别设置至少一个节点，并且其中一层的节点为写入节点，相对的另一层的节点为复位节点，用于信息的写入和复位，以及在所述信号读取层(114)沿贯穿所述栅极层的轴向方向的一端设置一个第三掺杂类型材料层(116)，在所述信号读取层(114)沿贯穿所述栅极层的轴向方向的另一端设置一个第四掺杂类型材料层(1102)，并且所述第四掺杂类型材料层(1102)的掺杂类型与第三掺杂类型材料层(116)的掺杂类型相同，所述第四掺杂类型材料层(1102)的掺杂类型与所述第一掺杂类型材料层(117)、第二掺杂类型材料层(1103)的掺杂类型相反，并且在所述第三掺杂类型材料层(116)和第四掺杂类型材料层(1102)分别设置至少一个节点，并且其中一层的节点为读取节点，相对的另一层的节点为电压参考节点，使信号能够借助所述的信号读取层读出。7.如权利要求6所述的三维动态随机存储单元，其特征在于，所述三维动态随机存储单元在位于所述信号读取层(114)内，还设有一个绝缘芯层(115)。8.如权利要求6或7中任一项所述的三维动态随机存储单元，其特征在于，在所述第一绝缘介质层(111)的外部沿径向向外，还设置一个用来存储静态信息的电荷耦合层(111_1)和一个第三绝缘介质层(111_2)。9.如权利要求8所述的三维动态随机存储单元，其特征在于，所述第一绝缘介质层包括：等效SiO2厚度为10
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20nm的氧化硅或氮化硅或氧化硅，或者厚度为5
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12nm的氧化硅，或者等效SiO2厚度为1
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5nm的Al2O3，HfO2，Ta2O3，ZrO2，Y2O3或BaTiO3的单层或复合层；所述电荷耦合层包括：等效SiO2层厚度为1
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10nm的氮化硅层、单晶硅层、多晶硅层、非晶硅层或锗硅层的一种，所述第三绝缘介质层(111
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2)包括：等效SiO2厚度为10
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20nm的氧化硅或氮化硅或氧化硅，或者厚度为5
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12nm的氧化硅，或者等效SiO2厚度为1
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5nm的Al2O3，HfO2，Ta2O3，ZrO2，Y2O3或BaTiO3的单层或复合层；所述第二绝缘介质层包括：厚度为5
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12nm的氧化硅，或者等效SiO2厚度为1
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5nm的
Al2O3，HfO2，Ta2O3，ZrO2，Y2O3或BaTiO3的单层或复合层，或者等效氧化层厚度为10
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30nm的SiLK，FOx或MSQ单层或复合层低K材料，以及；所述电荷耦合层、所述第一掺杂类型材料层和所述第二掺杂类型材料层包括：单晶硅6
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40nm、多晶硅10
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200nm、非晶硅、SiGe或SiC层的一种；所述信号读取层包括：单晶硅6
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20nm、多晶硅5
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40nm、SiGe或SiC的一种；所述绝缘芯层包括：氧化硅、氮化硅、SiLK，FOx、MSQ或空气隙的至少一种。10.一种三维动态随机存储器，其特征在于，多个如权利要求6至9中任一项所述的三维动态随机存储单元被设置在一个半导体器件平面上，或者设置在相邻的多个半导体器件平面中的、上下对应的位置处，并且所述的多个三维动态随机存储单元被设置得协同工作。11.如权利要求10所述的三维动态随机存储器，其特征在于，所述堆叠结构的若干栅极层包括读取栅极、写入栅极、存储与转移栅极、复位栅极；所述写入栅极与写入节点相邻并位于所述堆叠结构的顶部，所述复位栅极与复位节点相邻并位于所述堆叠结构的底部；所述若干存储与转移栅极每连续的至少三个为一组，同组内的栅极按顺序记作第一相位栅、第二相位栅至第n相位栅；所述第...
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