[发明专利]存储器阵列

说明书

一种存储器阵列包括绝缘材料及存储器单元的垂直交替的层级。所述存储器单元个别地包括晶体管及电容器。(a)所述晶体管的沟道区或(b)所述电容器的一对电极中的一者位于(a)及(b)中的另一者正上方。揭示额外实施例及方面。

技术领域

本文揭示的实施例涉及存储器阵列。

背景技术

存储器是一种类型的集成电路，并用在计算机系统中以存储数据。存储器可在个别存储器单元的一或多个阵列中制造。可使用数字线(也可称为位线、数据线或感测线)及存取线(也可称为字线)来写入或读取存储器单元。感测线可沿阵列的列导电地互连存储器单元，并且存取线可沿阵列的行导电地互连存储器单元。可通过感测线及存取线的组合唯一地寻址每一存储器单元。

存储器单元可为易失性的、半易失性的或非易失性的。非易失性存储器单元可在没有电力的情况下长时间存储数据。常规地将非易失性存储器指定为具有至少约10年的保留时间的存储器。易失性存储器消散，且因此被刷新/重写以维持数据存储。易失性存储器可具有毫秒或更短的保留时间。无论如何，存储器单元经配置以按至少两种不同的可选状态保留或存储存储器。在二进制系统中，状态被认为是“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可经配置以存储多于两个信息电平或状态。

电容器是可用在存储器单元中的一种类型的电子组件。电容器具有由电绝缘材料隔开的两个电导体。作为电场的能量可静电存储在此材料内。取决于绝缘体材料的组成，所存储的场将是易失性的或非易失性的。举例来说，仅包括SiO₂的电容器绝缘体材料将是易失性的。一种类型的非易失性电容器是铁电电容器，其具有铁电材料作为绝缘材料的至少部分。铁电材料的特征在于具有两个稳定极化状态，且借此可包括电容器及/或存储器单元的可编程材料。可通过施加合适的编程电压来改变铁电材料的极化状态，并且在去除编程电压之后保持铁电材料的极化状态(至少在一段时间内)。每一极化状态具有与另一者不同的电荷存储电容，并且理想地可用于写入(即，存储)及读取存储器状态而不反转极化状态直到期望反转极化状态。不太理想的是，在具有铁电电容器的一些存储器中，读取存储器状态的动作可反转极化。因此，在确定极化状态时，进行存储器单元的重写以在存储器单元确定之后立即将存储器单元置于预读状态。无论如何，由于形成电容器的一部分的铁电材料的双稳定特性，并入铁电电容器的存储器单元理想地是非易失性的。除铁电材料之外的可编程材料可用作电容器绝缘体，以使电容器为非易失性的。

场效应晶体管是可用在存储单元中的一种类型的电子组件。这些晶体管包括一对导电源极/漏极区，其间具有半导体沟道区。导电栅极与沟道区邻近并且通过薄栅极绝缘体与沟道区分隔。向栅极施加合适电压允许电流通过沟道区从源极/漏极区中的一者流到另一者。当从栅极去除电压时，在很大程度上防止电流流过沟道区。场效应晶体管还可包含额外结构，例如可逆可编程电荷存储/陷阱区，作为栅极绝缘体与导电栅极之间的栅极构造的部分。

一种类型的晶体管是铁电场效应晶体管(FeFET)，其中栅极构造(例如，栅极绝缘体)的至少一些部分包括铁电材料。场效应晶体管中的铁电材料的两种不同极化状态可通过针对晶体管的不同阈值电压(V_t)或针对所选操作电压的不同沟道电导率来表征。再次，可通过施加合适编程电压来改变铁电材料的极化状态，并且这导致高沟道电导或低沟道电导中的一者。在去除栅极编程电压之后(在至少一段时间内)，由铁电极化状态引起的高及低电导保持。可通过施加不干扰铁电极化的小漏极电压来读取沟道的状态。除铁电材料之外的可编程材料可用作栅极绝缘体以使晶体管为非易失性的。

发明内容

据此，本揭露提供一种存储器阵列来解决上述问题。

在一实施例中，本揭露提供一种存储器阵列，其包括绝缘材料及存储器单元的垂直交替的层级，所述存储器单元个别地包括晶体管及电容器，(a)所述晶体管的沟道区或(b)所述电容器的一对电极中的一者位于(a)及(b)中的另一者正上方。