[发明专利]存储器、集成电路存储器及制造存储器的方法

说明书

本发明公开了一种存储器、集成电路存储器及制造存储器的方法，该存储器为基于2T垂直铁电存储单元的装置，包括在第一层中的多个选择栅极线和在第二层中的多个字线，其中具有与这些选择栅极线和这些字线可操作设置的多个垂直通道结构。这些垂直通道结构中存储单元的一垂直通道结构系正交设置相对于对应的选择栅极线和对应的字线，并且形成用于垂直选择晶体管和垂直铁电存储晶体管的通道。铁电材料系设置在垂直通道结构和对应的字线之间的交叉点处。栅极介电质材料系设置在垂直通道结构和对应的选择栅极线之间的交叉点处。NOR架构存储器系使用2T垂直铁电存储单元。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，具体涉及一种基于铁电FET的非易失性存储器以及配置其的集成电路、制造存储器的方法。

背景技术

作为一种非易失性存储器，铁电场效晶体管(ferroelectric field-effecttransistor，FeFET)已被研究一段时间。参照Lue等人″Device Modeling ofFerroelectric Memory Field-Effect Transistor(FeMFET)，″IEEE Transactions onElectron Devices，Vol.49，No.10，October 2002.。

期望提供一种基于FeFET的存储器架构，以支持高密度和低功率操作。

发明内容

描述一种适合于低功率、高密度实施方式的铁电存储器(ferroelectricmemory)。本文所述的存储器包括多个两个晶体管(「2T」)垂直铁电存储单元(twotransistor vertical ferroelectric memory cells)，其中每个存储单元包括在位线(bit line)和参考线(reference line)的间串联的垂直选择晶体管(vertical selecttransistor)和垂直铁电存储晶体管(vertical ferroelectric memory transistor)。

多个2T垂直铁电存储单元可使用第一层中的多个选择栅极线(select gatelines)和第二层中的多个字线(word lines)以叠层方式设置，其中多个垂直通道结构系与这些选择栅极线和这些字线可操作地设置。多个中的存储单元的垂直通道结构系正交设置相对于对应的选择栅极线和对应的字线，并且形成用于垂直选择晶体管和垂直铁电存储晶体管的通道。铁电材料(ferroelectric material)系设置于垂直通道结构和对应的字线之间的交叉点处。栅极介电质材料(gate dielectric material)系设置于垂直通道结构和对应的选择栅极线之间的交叉点处。

铁电存储晶体管可具有环绕式栅极结构(gate-all-around structure)，其中垂直通道结构系穿过于和被围绕于对应的字线。在其他实施例中，铁电存储晶体管可具有单一栅极垂直通道结构(single gate，vertical channel structure)，其中在垂直通道结构的平截头体(frustum)的相对侧上所形成的存储晶体管系对齐于字线的层，其中第一字线在一侧上且第二字线在另一侧上。在又其他实施例中，铁电存储晶体管可具有单一栅极垂直通道结构，其中存储晶体管形成在半圆柱形垂直通道结构(例如，分离的圆柱形垂直通道结构的相对侧)上。

存储单元可仅具有两个晶体管(垂直选择晶体管和垂直铁电存储晶体管)，而于参考线和位线之间不具有其他有源元件(active component)。

铁电材料可包含二氧化铪(hafnium oxide)，包括例如掺硅的二氧化铪(silicon-doped hafnium oxide)和掺锆的二氧化铪(zirconium-doped hafnium oxide)。