包括垂直沟道晶体管的存储装置和包括该存储装置的电子装置的制作方法

专利2025-06-01  23


发明构思涉及包括垂直沟道晶体管的存储装置和包括该存储装置的电子装置。


背景技术:

1、典型动态随机存取存储器(dram)装置的单位存储单元包括一个晶体管和一个电容器(1t1c),并且可通过对电容器充有电荷或从电容器释放电荷来存储信息。在这种1t1c结构中,形成了具有不同结构的晶体管和电容器,因此,其制造工艺可能复杂。此外,当存储器的集成度增加时,存在电容随着电容器面积减小而减小的问题。因此,已经提出了没有电容器的各种存储单元。

2、例如,2t存储单元包括两个晶体管,即读取晶体管和写入晶体管,并可以在读取晶体管和写入晶体管之间的节点处形成的寄生电容器中存储信息。然而,由于与1t1c结构相比增加的导线数量以及由于两个晶体管占据的空间,难以增加2t存储单元的集成度。当两个晶体管堆叠在不同的层上以增加集成度时,制造工艺可能是复杂的。


技术实现思路

1、本发明构思的一些示例实施方式提供了一种具有更高集成度的存储装置,无需复杂的制造工艺。本发明构思的一些示例实施方式提供了包括存储装置的电子装置。

2、本发明构思的一些示例实施方式提供了具有小泄漏电流的存储装置。本发明构思的一些示例实施方式提供了包括存储装置的电子装置。

3、附加方面将部分在以下描述中阐述,部分将从描述中显而易见,或可通过实践本发明构思的呈现实施方式而了解。

4、根据本发明构思的一些示例实施方式,一种存储装置包括:衬底;在衬底上的读取字线;电连接到读取字线并沿垂直于衬底的上表面的平面延伸的第一沟道;平行地面对第一沟道的第二沟道;在第一沟道和第二沟道之间与第一沟道相邻的第一栅极绝缘层;在第一沟道和第二沟道之间与第二沟道相邻的第二栅极绝缘层;在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第一栅极绝缘层相邻的栅电极;在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第二栅极绝缘层相邻的写入字线;电连接到第一沟道的读取位线;以及电连接到第二沟道的写入位线。

5、第一沟道、第二沟道、第一栅极绝缘层、第二栅极绝缘层、栅电极和写入字线可以具有在垂直于衬底的上表面的方向上突出的形状。

6、读取字线可以在衬底上,使得读取字线的下表面和相对的侧表面被衬底围绕,读取字线在平行于衬底的上表面的第一方向上延伸。

7、第一沟道、第二沟道、读取位线、第一栅极绝缘层、栅电极、第二栅极绝缘层、写入字线和写入位线可以在垂直于第一方向并平行于衬底的上表面的第二方向上延伸。

8、第一栅极绝缘层可以包括在垂直于衬底的上表面的方向上延伸的主体部分和在平行于衬底的上表面的单独方向上从第一栅极绝缘层的主体部分的下部延伸的延伸部分。

9、第一栅极绝缘层的主体部分可以在第一沟道和栅电极之间,第一栅极绝缘层的延伸部分可以在第二沟道的下表面和读取字线之间。

10、第二沟道的下表面可以与第一栅极绝缘层的延伸部分的上表面接触,第二沟道的上表面可以电连接到写入位线。

11、栅电极可以包括在垂直于衬底的上表面的方向上延伸的主体部分和在平行于衬底的上表面的单独方向上从栅电极的主体部分的下部延伸的延伸部分。

12、栅电极的延伸部分可以在第一栅极绝缘层的延伸部分的上表面上,并且接触第二沟道的下侧表面。

13、第二栅极绝缘层可以包括在垂直于衬底的上表面的方向上延伸的主体部分、在平行于衬底的上表面的单独方向上从第二栅极绝缘层的主体部分的下部延伸的第一延伸部分、以及从第一延伸部分且在垂直于衬底的上表面的方向上延伸的第二延伸部分。

14、第二栅极绝缘层的第一延伸部分可以在栅电极的延伸部分的上表面上,第二栅极绝缘层的第二延伸部分可以与栅电极的主体部分接触。

15、写入字线的第一侧表面可以与第二栅极绝缘层的主体部分接触,写入字线的下表面可以与第二栅极绝缘层的第一延伸部分接触,写入字线的与第一侧表面相对的第二侧表面可以与第二栅极绝缘层的第二延伸部分接触。

16、第一沟道的下表面可以接触读取字线,第一沟道的上表面可以接触读取位线。

17、第一沟道、第一栅极绝缘层和栅电极可以共同限定读取晶体管,第二沟道、第二栅极绝缘层和写入字线可以共同限定写入晶体管。

18、第一沟道和第二沟道可以各自包括氧化物半导体材料,读取晶体管和写入晶体管可以各自包括单独的氧化物半导体晶体管。

19、根据本发明构思的一些示例实施方式,一种存储装置,包括:多个存储单元,在多行和多列中二维延伸;多条读取字线,沿第一方向延伸,并且连接到多个存储单元中单独的各列存储单元;多条读取位线,沿垂直于第一方向的第二方向延伸,并且连接到多个存储单元中单独的各行存储单元;多条写入字线,沿第二方向延伸并且连接到多个存储单元中单独的各行存储单元;以及多条写入位线,沿第二方向延伸并且连接到多个存储单元中单独的各行存储单元,其中多个存储单元中的每个存储单元可以包括:衬底、沿垂直于衬底上表面的平面延伸的第一沟道、平行地面对第一沟道的第二沟道、在第一沟道和第二沟道之间与第一沟道相邻的第一栅极绝缘层、在第一沟道和第二沟道之间与第二沟道相邻的第二栅极绝缘层、以及在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第一栅极绝缘层相邻的栅电极。

20、多条读取字线中的每条读取字线可以在衬底上,使得读取字线的下表面和相对的侧表面被衬底围绕。

21、第一沟道可以电连接到多条读取字线中的一条读取字线和多条读取位线中的一条读取位线,第二沟道可以电连接到多条写入位线中的一条写入位线,并且多条写入字线中的一条可以在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第二栅极绝缘层相邻。

22、多个存储单元可以包括在第一方向上彼此相邻的第一存储单元和第二存储单元,其中第一存储单元和第二存储单元关于垂直于第一方向延伸的对称平面具有镜像对称性。

23、根据本发明构思的一些示例实施方式,电子装置可以包括存储装置和存储控制器,存储控制器配置为控制存储装置以从存储装置读取数据或向存储装置写入数据,其中存储装置可以包括衬底、在衬底上的读取字线、电连接到读取字线并沿垂直于衬底的上表面的平面延伸的第一沟道、平行地面对第一沟道的第二沟道、在第一沟道和第二沟道之间与第一沟道相邻的第一栅极绝缘层、在第一沟道和第二沟道之间与第二沟道相邻的第二栅极绝缘层、在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第一栅极绝缘层相邻的栅电极、在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第二栅极绝缘层相邻的写入字线、电连接到第一沟道的读取位线、以及电连接到第二沟道的写入位线。



技术特征:

1.一种存储装置,包括:

2.根据权利要求1所述的存储装置,其中所述第一沟道、所述第二沟道、所述第一栅极绝缘层、所述第二栅极绝缘层、所述栅电极和所述写入字线具有在垂直于所述衬底的所述上表面的方向上突出的形状。

3.根据权利要求1所述的存储装置,其中所述读取字线在所述衬底上,使得所述读取字线的下表面和相对的侧表面被所述衬底围绕,所述读取字线在平行于所述衬底的所述上表面的第一方向上延伸。

4.根据权利要求3所述的存储装置,其中所述第一沟道、所述第二沟道、所述读取位线、所述第一栅极绝缘层、所述栅电极、所述第二栅极绝缘层、所述写入字线和所述写入位线各自在垂直于所述第一方向并且平行于所述衬底的所述上表面的第二方向上延伸。

5.根据权利要求1所述的存储装置,其中所述第一栅极绝缘层包括

6.根据权利要求5所述的存储装置,其中

7.根据权利要求6所述的存储装置,其中

8.根据权利要求6所述的存储装置,其中所述栅电极包括

9.根据权利要求8所述的存储装置,其中所述栅电极的所述延伸部分在所述第一栅极绝缘层的所述延伸部分的所述上表面上,并且接触所述第二沟道的下侧表面。

10.根据权利要求8所述的存储装置,其中所述第二栅极绝缘层包括

11.根据权利要求10所述的存储装置,其中

12.根据权利要求10所述的存储装置,其中

13.根据权利要求1所述的存储装置,其中

14.根据权利要求1所述的存储装置,其中

15.根据权利要求14所述的存储装置,其中

16.一种存储装置,包括:

17.根据权利要求16所述的存储装置,其中所述多条读取字线中的每条读取字线在所述衬底上,使得所述读取字线的下表面和相对的侧表面被所述衬底围绕。

18.根据权利要求16所述的存储装置,其中

19.根据权利要求16所述的存储装置,其中所述多个存储单元包括在所述第一方向上彼此相邻的第一存储单元和第二存储单元,其中所述第一存储单元和所述第二存储单元关于垂直于所述第一方向延伸的对称平面具有镜像对称性。

20.一种电子装置,包括:


技术总结
本发明构思提供了包括垂直沟道晶体管的存储装置和包括该存储装置的电子装置,该存储装置包括:在衬底上的读取字线、沿垂直于衬底的上表面的平面延伸的第一沟道、平行地面对第一沟道的第二沟道、在第一沟道和第二沟道之间与第一沟道相邻的第一栅极绝缘层、在第一沟道和第二沟道之间与第二沟道相邻的第二栅极绝缘层、在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第一栅极绝缘层相邻的栅电极、在第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之间与第二栅极绝缘层相邻的写入字线、电连接到第一沟道的读取位线、以及电连接到第二沟道的写入位线。

技术研发人员:金尚昱,李光熙,杨智恩,郑文一,金恩太,车映官
受保护的技术使用者:三星电子株式会社
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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