[发明专利]具有铁电场效应晶体管存储器阵列的设备及相关方法

说明书

本发明涉及具有铁电场效应晶体管存储器阵列的设备及相关方法。一种设备包括：场效应晶体管FET结构，其水平地及垂直地堆叠成三维存储器阵列架构；栅极，其在所述多个FET结构之间垂直地延伸且水平地隔开；及铁电材料，其分离所述FET结构与所述栅极。个别铁电FET FeFET形成于所述FET结构、所述栅极及所述铁电材料的相交点处。另一设备包括多个位线及字线。每一位线具有与铁电材料耦合的至少两个侧，使得每一位线由相邻栅极共享以形成多个FeFET。

分案申请的相关信息

本案是分案申请。本分案的母案是申请日为2014年5月15日、申请号为201480033124.8、发明名称为“具有铁电场效应晶体管存储器阵列的设备及相关方法”的发明专利申请案。

优先权主张

本申请案针对“具有铁电场效应晶体管存储器阵列的设备及相关方法(APPARATUSES HAVING A FERROELECTRIC FIELD-EFFECT TRANSISTOR MEMORY ARRAY ANDRELATED METHOD)”主张于2013年5月17日提出申请的序列号为13/897,037的美国专利申请案的申请日期的权益。

技术领域

本发明的实施例涉及铁电场效应晶体管(FeFET)结构。特定来说，本发明的实施例涉及采用FeFET的存储器阵列。

背景技术

已考虑将铁电场效应晶体管用于呈非易失性随机存取存储器的形式的存储器阵列中。举例来说，图1A及1B是包含多个FeFET 110的常规存储器阵列100的示意图。特定来说，图1A中的存储器阵列100的部分是沿着图1B中所展示的俯视图的线1A-1A截取的横截面图。每一FeFET 110包含在绝缘衬底130上方形成的源极区域112、漏极区域114及本体区域116(在本文中统称为“FET结构”)。每一FeFET 110可包含通过铁电材料120与FET结构分离的栅极118。换句话说，非常一般地来说，FeFET可具有类似于常规FET的结构，其中栅极氧化物由铁电材料120替换。每一FeFET 110可包括用于存储器阵列100的存储器单元。

存储器阵列100包含在绝缘衬底130上方的FeFET 110的多个二维(平坦)布置。每一FeFET 110可包括用于存储器阵列100的存储器单元以存储将解释为数据的状态。FeFET110的状态可基于铁电材料120的可在存在外部场的情况下进行切换的极化。举例来说，铁电材料120可针对个别FeFET 110展现正极化(其可解释为“1”)或负极化(其可解释为”0”)。在操作中，FeFET可将电压的组合接收到耦合到栅极118、源极区域112及漏极区域114的触点以便写入、擦除或读取FeFET 110的状态。

在读取操作期间，电流102可从选定FeFET 110的源极区域112到漏极区域114而流动穿过FeFET 110。常规存储器阵列100可具有在存储器阵列100的相同侧上的源极触点及漏极触点(未展示)。因此，电流可从存储器阵列100的第一端150流动穿过FeFET110且接着返回到存储器阵列100的相同第一端150。因此，电流路径可取决于FeFET 110在存储器阵列100中的位置而具有不同长度。举例来说，电流102可针对接近第一端150的FeFET 110具有较短的路径且针对接近存储器阵列100的第二端152的FeFET 110具有较长的路径。因此，沿着电流路径的串联电阻在存取存储器阵列100中的一个FeFET110时可并非均匀的(与存取另一FeFET 110相比)。另外，配置为二维架构的常规存储器阵列100可具有为不合意地大且不可实现为实际使用的单元密度的特征大小。

附图说明

图1A及1B是包含多个FeFET的存储器阵列的示意图。

图2是根据本发明的实施例的FeFET的示意图。

图3A是根据本发明的实施例的存储器阵列的示意图的透视图。