[发明专利]3D闪存存储器及其控制器结构

说明书

本发明提供了一种3D闪存存储器及其控制器结构，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。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种3D闪存存储器及其控制器结构。

背景技术

现有的Flash存储器，其通常包括Flash存储器阵列部分和控制Flash的外围控制器电路部分。其中外围控制器电路部分里面又包括主机接口电路、逻辑控制电路、缓冲存储器、存储器I/O电路、ECC单元等部分。现有的外围控制电路部分的缓冲存储器采用的多是SRAM，SRAM为易失性存储器，而且读写次数有限制。

美国发明专利US7397686揭示了一种Flash存储器，其存储器控制器部分的缓冲存储器采用FeRAM存储器，FeRAM存储器为非易失性，读写次数高，而且功耗低。

随着NAND Flash向3D堆叠结构发展，现有的外围控制器电路的缓冲存储器的FeRAM为平面结构，其与Flash的连接为平面连接，这样产品的面积较大，不利于提高产品存储密度。另外，在控制器部分传统的FeRAM存储器为PZT材料，缓冲存储器本身无法堆叠，存储密度小，无法满足3D大容量存储器的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D闪存存储器及其控制器结构，以解决因为现有Flash存储器外围控制电路中的缓冲存储器本身无法堆叠而导致整个存储器存储密度小的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种3D闪存存储器的控制器结构，包括：

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。

可选的，在所述的3D闪存存储器的控制器结构中，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。

可选的，在所述的3D闪存存储器的控制器结构中，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。

可选的，在所述的3D闪存存储器的控制器结构中，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。

可选的，在所述的3D闪存存储器的控制器结构中，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。

可选的，在所述的3D闪存存储器的控制器结构中，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。

可选的，在所述的3D闪存存储器的控制器结构中，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。