【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体存储，尤其涉及一种三维存储阵列、包含该三维存储阵列的存储器、三维存储阵列的形成方法，以及包含有该存储器的电子设备。
技术介绍
1、随着集成电路技术的不断演进，计算机，手机等电子设备中芯片上单位面积的晶体管数量不断增加，从而让电子设备的性能得到不断的优化。比如，铁电随机存取存储器(ferroelectric random access memory，feram或fram)。为了适配处理器的运算速度，存储器的读写速度不断的被提升，从而，存储器的存储密度也不断增长，以满足信息时代下人们对于数据处理的需求。
2、随着存储器往更高密度，更大带宽的发展，催生出许多种结构的存储单元，比如，1tnc存储单元，这里的t代表晶体管transistor，c代表电容器capacitor。
3、包含1tnc存储单元的存储阵列实现三维堆叠，已经成为目前高集成度存储器的发展趋势，比如，见图1所示，图1示出的是三维堆叠的存储阵列，其中，包括多个堆叠的存储层c，上述涉及的1tnc存储单元可以被集成在该存储层c中。
4、但是，在一些存储层c的工艺结构中，会包括沿图1所示p方向堆叠的多个膜层结构，这样，在存储器沿p向尺寸一定的情况下，就减小沿p方向堆叠的存储层c的数量，进而，也会限定存储密度的提升。
技术实现思路
1、本申请提供一种三维存储阵列、包含该三维存储阵列的存储器、三维存储阵列的形成方法，以及包含有该存储器的电子设备。主要目的提供一种不仅可以提升存储密度的三维
2、为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
3、第一方面，本申请提供了一种三维存储阵列，比如，该三维存储阵列可以用于铁电随机存取存储器(ferroelectric random access memory，feram或fram)中。
4、该三维存储阵列包括衬底，和形成在衬底上的多个存储层，多个存储层沿着与衬底相垂直的方向堆叠，以形成三维堆叠存储结构，每一个存储层包括多个存储单元，每一个存储单元包括晶体管和与晶体管电连接的第一电容器和第二电容器，比如，该存储单元可以是1tnc存储单元。晶体管包括第一极、第二极、栅极和沟道层，第一电容器和第二电容器均包括第一电容电极、电容层和第二电容电极，第一电容器和第二电容器的第一电容电极均与第一极电连接；每一个存储层包括沿与衬底相垂直方向堆叠的第一金属层、第二金属层和第三金属层，第一金属层和第二金属层之间被第一介质层电隔离开，以及第二金属层和第三金属层之间均被第二介质层电隔离开；第一电容器形成在第一金属层中；第二电容器形成在第二金属层中；晶体管的第二极形成在第三金属层中；晶体管的第一极至少贯穿第一金属层、第一介质层和第二金属层；栅极的至少部分和沟道层的至少部分形成在第二介质层中，沟道层环绕在栅极的外围；第一电容电极、电容层和第二电容电极沿与衬底相平行的方向堆叠，电容层环绕在第一电容电极的外围。
5、本申请给出的存储单元，可以是1tnc存储单元。在该存储单元的晶体管中，沟道层环绕在栅极的外围，即该晶体管是一种环沟道结构的场效应晶体管。还有，存储单元的电容器中，电容层是环绕在第一电容电极的外围，也就是该电容器是一种环电容结构。该种结构的存储单元相比平面2d存储单元，缩小了存储单元尺寸，因此，在与衬底相平行的单位面积上，可以集成更多的存储单元，以使得该三维存储阵列的集成密度更高。
6、另外，利用堆叠的第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层和第三金属层，就实现了晶体管和第一电容器，以及第二电容器的集成，相比采用更多的金属层集成存储单元，本申请可以减少金属层布设的数量，更多存储层的3d堆叠，以提升存储器的存储密度。
7、还有，在本申请中，电容器属于一种环电容结构，相比相关技术中的沿与衬底相垂直方向延伸的柱状电容，环电容结构在实现增加存储容量的基础上，还不会给刻蚀工艺提出较大的挑战，从而，使得该存储阵列为高密度、大存储、低成本的存储阵列。
8、除此之外，本申请给出的存储阵列在制备时，可以先堆叠多层介质层，然后，在堆叠的这些介质层结构上进行加工，可以同时加工出多层存储层，比如，当堆叠11层介质层时，完成一道加工工艺后，可以同时制得两个存储层，也就是说，本申请的多层存储层可以同时进行加工，即一次性形成多层器件，而不需要先制得第一层存储层，再利用相同的工艺逐层制得第二层存储层、第三层存储层等。如此一来，从工艺角度讲，可以简化工艺流程，降低制造成本，尤其是对于三维堆叠层数较多的存储阵列，工艺繁琐性和制造成本均会被明显的降低，另外，还可以避免由于逐层制得存储层，造成的存储单元对准精度差的现象。
9、在一种可能的实现方式中，栅极的一端贯穿第二金属层、第一介质层和第一金属层，第一极环绕在栅极的外围，并通过栅介质层与栅极电隔离开；栅极的另一端贯穿第三金属层，第二极环绕在栅极的外围，并通过栅介质层与栅极电隔离开。
10、从工艺角度讲，便于制造该栅极结构，比如，可以在多层堆叠的介质层内贯通通孔，并在该通孔内形成柱状的该栅极结构。
11、在一种可能的实现方式中，沟道层的一端贯穿第三金属层，且第二极环绕在沟道层的外围。
12、由于环绕在栅极外围的沟道层延伸至第二极所处的金属层内，以使得第二极环绕沟道，这样，可以增加第二极与沟道层的接触面积，实现更大面积的电学接触，抑制漏电流增大，电子迁移率较低等。
13、在一种可能的实现方式中，沟道层的另一端贯穿第二金属层、第一介质层和第一金属层；第一极和第一电容电极共用同一电极；第一电容电极环绕在沟道层的外围。
14、和上述沟道层与第二极的位置类似，沟道层还可以延伸至晶体管的第一极所在的金属层内，并使得第一极环绕在沟道层的外围。同样的，实现了沟道与电极更大面积的电学接触，抑制漏电流增大，电子迁移率较低等。
15、另外，将晶体管的第一极和电容器的第一电容电极共用同一电极，可以简化该存储单元的工艺结构。
16、在一种可能的实现方式中，位于第二介质层中的沟道层包括环绕沟道、与环绕沟道连接的第一平面沟道和第二平面沟道，第一平面沟道与第二平面沟道相对且均平行于衬底；环绕沟道环绕在栅极的外围；第一平面沟道与第二极接触，第二平面沟道与第一极接触。
17、此种实施例中，由于沟道层不仅包括环绕在栅极外围的环绕沟道，还包括与衬底相平行的平面沟道，以增加与第二极和第一极的接触面积。
18、在一种可能的实现方式中，每一个存储层还包括第三介质层，第三介质层堆叠在第二介质层的背离第三金属层的一侧；第一极贯穿第三介质层与第二平面沟道接触。
19、在一种可能的实现方式中，第一电容电极包括环绕在栅极外围的环绕电极，和与环绕电极连接且与衬底相平行布设的平面电极，以使得第一电容电极形成与衬底相平行的水平接触面，和与衬底相垂直的垂直接触面，水平接触面和垂直接触面上均形成有电容层，使得电容层形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种存储阵列，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的存储阵列，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的存储阵列，其特征在于，所述沟道层的一端贯穿所述第三金属层，且所述第二极环绕在所述沟道层的外围。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的存储阵列，其特征在于，所述沟道层的另一端贯穿所述第二金属层、所述第一介质层和所述第一金属层；
5.根据权利要求1或2所述的存储阵列，其特征在于，位于所述第二介质层中的所述沟道层包括环绕沟道、与所述环绕沟道连接的第一平面沟道和第二平面沟道，所述第一平面沟道与所述第二平面沟道相对且均平行于所述衬底；
6.根据权利要求5所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第三介质层，所述第三介质层堆叠在所述第二介质层的背离所述第三金属层的一侧；
7.根据权利要求1-6中任一项所述的存储阵列，其特征在于，所述第一电容电极包括环绕在所述栅极外围的环绕电极，和与所述环绕电极连接且与所述衬底相平行布设的平面电极，以使得所述第一电容电极形成与所述衬底相平行的水平接触面，和与所述衬底相垂
8.根据权利要求7所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第一电极线，所述第一电容器的所述第二电容电极与所述第一电极线电连接；
9.根据权利要求7所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第一电极线，所述第一电容器的所述第二电容电极与所述第一电极线电连接；
10.根据权利要求8或9所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第二电极线和第三电极线；
11.根据权利要求10所述的存储阵列，其特征在于，所述第二电极线沿与所述衬底相垂直的方向延伸；
12.根据权利要求10或11所述的存储阵列，其特征在于，所述第三电极线沿与所述衬底相平行的所述第一方向延伸；
13.根据权利要求1-12中任一项所述的存储阵列，其特征在于，所述存储阵列为DRAM存储阵列，或者，所述存储阵列为铁电存储阵列。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的存储阵列，其特征在于，所述多个存储层采用后道工艺形成在所述衬底上。
15.一种存储器，其特征在于，包括：
16.一种电子设备，其特征在于，包括：
17.一种存储阵列的形成方法，其特征在于，所述形成方法包括：
18.根据权利要求17所述的存储阵列的形成方法，其特征在于，形成所述栅极包括：
19.根据权利要求18所述的存储阵列的形成方法，其特征在于，所述开设贯通所述多层介质层的第一通孔之后，在所述第一通孔内填充导电材料之前，所述形成方法还包括：
20.根据权利要求18所述的存储阵列的形成方法，其特征在于，在所述第一通孔内填充所述导电材料，形成所述栅极之后，所述形成方法还包括：
21.根据权利要求18-20中任一项所述的存储阵列的形成方法，其特征在于，形成所述电容器的所述第一电容电极、所述电容层和所述第二电容电极，包括：
22.根据权利要求21所述的存储阵列的形成方法，其特征在于，在所述第二凹槽内形成所述电容器之后，所述形成方法还包括：
23.根据权利要求21所述的存储阵列的形成方法，其特征在于，在所述第二凹槽内形成所述电容器之后，所述形成方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种存储阵列，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的存储阵列，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的存储阵列，其特征在于，所述沟道层的一端贯穿所述第三金属层，且所述第二极环绕在所述沟道层的外围。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的存储阵列，其特征在于，所述沟道层的另一端贯穿所述第二金属层、所述第一介质层和所述第一金属层；
5.根据权利要求1或2所述的存储阵列，其特征在于，位于所述第二介质层中的所述沟道层包括环绕沟道、与所述环绕沟道连接的第一平面沟道和第二平面沟道，所述第一平面沟道与所述第二平面沟道相对且均平行于所述衬底；
6.根据权利要求5所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第三介质层，所述第三介质层堆叠在所述第二介质层的背离所述第三金属层的一侧；
7.根据权利要求1-6中任一项所述的存储阵列，其特征在于，所述第一电容电极包括环绕在所述栅极外围的环绕电极，和与所述环绕电极连接且与所述衬底相平行布设的平面电极，以使得所述第一电容电极形成与所述衬底相平行的水平接触面，和与所述衬底相垂直的垂直接触面，所述水平接触面和所述垂直接触面上均形成有所述电容层，使得所述电容层形成具有缺口且所述缺口朝向所述栅极的电容结构。
8.根据权利要求7所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第一电极线，所述第一电容器的所述第二电容电极与所述第一电极线电连接；
9.根据权利要求7所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第一电极线，所述第一电容器的所述第二电容电极与所述第一电极线电连接；
10.根据权利要求8或9所述的存储阵列，其特征在于，每一个所述存储层还包括第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：景蔚亮，孙莹，黄凯亮，王正波，廖恒，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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