[发明专利]3D闪存存储器及其控制器结构

权利要求书

1.一种3D闪存存储器的控制器结构，其包括主机接口单元、逻辑控制电路单元、存储器接口单元、ECC单元以及缓冲存储器单元，其特征在于：所述缓冲存储器单元为三维铁电存储器单元或磁存储器单元。

2.如权利要求1所述的3D闪存存储器的控制器结构，其特征在于：所述三维铁电存储单元或磁存储器单元的缓冲存储器包括衬底，在衬底上形成有存储单元区和控制电路区，其中存储单元区包括在衬底上形成的存储单元晶体管，在存储单元晶体管上方形成的若干层介质层，在每层介质层中与晶体管的源极或漏极区对应的位置形成有通孔，在通孔中形成有导电连接，在每层介质层的通孔内的导电连接之间形成有金属层，在通孔层上或金属层上形成有三维铁电电容或磁存储单元；所述控制电路区包括在衬底上形成的控制电路晶体管，在每层介质层中与控制电路晶体管的源极或漏极区对应的位置形成有通孔，在通孔中形成有导电连接，在每层介质层的通孔内的导电连接之间形成有金属层。

3.如权利要求2所述的3D闪存存储器的控制器结构，其特征在于：所述三维铁电电容或磁存储单元下方包括至少一层金属层。

4.如权利要求2所述的3D闪存存储器的控制器结构，其特征在于：所述三维铁电电容包括依次形成于通孔层或金属层上的介质层中的深孔内的下电极、铁电材料层和上电极。

5.如权利要求2所述的3D闪存存储器的控制器结构，其特征在于：所述三维铁电存储单元每个存储单元包括至少一个晶体管和一个三维铁电电容。

6.如权利要求2所述的3D闪存存储器的控制器结构，其特征在于：所述缓冲存储器还包括形成于三维铁电电容或磁存储单元上方的覆盖存储单元区和控制电路区的介质层，在介质层中形成有键合金属层。

7.如权利要求6所述的3D闪存存储器的控制器结构，其特征在于：在所述存储单元区的介质层中形成有通孔，在通孔中形成有与铁电电容上电极连通的导电连接，在介质层中形成有通过所述导电连接与铁电电容上电极连接的键合金属层，在控制电路区的介质层中成有通孔，在通孔中形成有与铁电电容下电极接触的金属层同一层的金属层连通的导电连接，在介质层中形成有通过所述导电连接与铁电电容下电极接触的金属层同一层的金属层连接的键合金属层。

8.如权利要求6所述的3D闪存存储器的控制器结构，其特征在于，所述磁存储单元包括堆叠的上偏置磁场提供层、自由层、隧道层、参考层和下偏置磁场提供层，在所述存储单元区的介质层中形成有通孔，在通孔中形成有与磁存储单元的上偏置磁场提供层连通的导电连接，在介质层中形成有通过所述导电连接与偏置磁场提供层连接的键合金属层，在控制电路区的介质层中成有通孔，在通孔中形成有与磁存储单元的下偏置磁场提供层连接的金属层同一层的金属层连通的导电连接，在介质层中形成有通过所述导电连接与下偏置磁场提供层连接的金属层同一层的金属层连接的键合金属层。

9.一种3D闪存存储器，其包括存储单元阵列和存储器控制电路，其特征在于：所述存储器控制电路采用如权利要求1-8任意一项所述的3D闪存存储器的控制器结构，

其中所述存储单元阵列和所述存储器控制电路通过3D整合连接结构相互连接。

10.如权利要求9所述的3D闪存存储器，其特征在于：所述3D整合连接结构为混合键合连接结构或TSV连接结构。

11.如权利要求10所述的3D闪存存储器，其特征在于：所述采用混合键合连接结构连接的3D闪存存储器，其包括堆叠设置的3D闪存存储单元阵列、位于3D闪存存储单元阵列表面的氮化物层和与3D闪存存储单元阵列连接的键合金属层，所述3D闪存存储单元阵列表面的氮化物层与3D闪存存储器的控制器结构的介质层键合，所述3D闪存存储单元阵列的键合金属层与3D闪存存储器的控制器结构的缓冲存储器的控制电路区的键合金属层键合。