本技术涉及半导体,尤其涉及一种存储器及电子设备。
背景技术:
1、存储器是用于储存信息的装置。通常是将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的媒体加以存储。铁电随机存取存储器(ferroelectric random access memory,fram)作为一种新型存储器,较传统的动态随机存取存储器(dynamic random accessmemory,dram)或者闪存等存储器,因同时具有较低的读写电压、低功耗、小的器件尺寸、高的读写速度、良好的循环性能、抗辐照和非易失性等优势,越来越广泛的被利用。
2、存储器的存储密度、存储器中存储单元的灵敏度等因素,均会影响存储器的性能。
技术实现思路
1、本技术实施例提供一种存储器及电子设备,用于提供一种高性能的存储器。
2、为达到上述目的,本技术采用如下技术方案:
3、本技术实施例的第一方面,提供一种储器阵列,该储器阵列可以应用于存储器中,存储器例如可以是铁电随机存取存储器(ferroelectric random access memory,fram)。存储器包括:多条第一位线、至少一条第二位线、多条板线、多个存储单元、以及多个晶体管。多条第一位线均沿第一方向延伸。至少一条第二位线沿第二方向延伸,第二方向与第一方向相交(例如垂直)。多条板线均沿第二方向延伸,存储单元包括串联耦接的选择器和电容器,多个存储单元排布成多行多列,行方向与第一方向平行。沿第三方向,多条第一位线和多条板线位于存储单元两侧,且每条第一位线与位于同一行的至少两个存储单元耦接、每条板线与位于同一列的至少两个存储单元耦接。第三方向与第一方向和第二方向均相交(例如垂直)。多个晶体管的多个第一极与多条第一位线对应耦接,多个晶体管的多个第二极与至少一条第二位线对应耦接。
4、本技术实施例提供的存储器中,存储单元为包括选择器和电容器的1s1c结构,选择器作为开关用于控制是否选中某个存储单元。相比与1t1c结构的存储单元,1s1c结构的存储单元不用每个存储单元均对应设置有晶体管,可以减少晶体管的数量,有助于提升存储器的存储密度。并且可以减弱对先进工艺节点的依赖,降低工艺难度和工艺成本。另外,在存储器中,存储阵列的前端具有一级开关晶体管,晶体管用于选中存储阵列。在本技术实施例提供的存储器构架中,每个晶体管的第二极与一条第一位线耦接,而每条第一位线上耦接有至少两个存储单元。由于选择器为两端器件,在选择器两端的压电差大于一定值时,选择器才会开启。那么,即使同一晶体管向多个存储单元的第一位线同时传输读写信号,未被选中的存储单元的板线未传输读写信号,未被选中的存储单元也不会开启,可以有效防止串扰。再者,本技术中的存储单元和晶体管均可以采用传统工艺制备,与传统工艺和传统架构的兼容性强,工艺难度低。因此,本技术实施例提供的存储器能够同时兼顾高存储密度、抗串扰性能,可提高存储器的性能。
5、在一种可能的实现方式中,沿第三方向,多个存储单元还分布为多层。
6、本技术实施例中,由于存储单元中无需设置晶体管,所以存储单元正下方对应的区域内设置的晶体管的数量较少,因此,即使存储单元在第三方向进行三维堆叠,存储单元下方的区域也足够设置存储器中所需的晶体管。而通过使存储单元在第三方向进行三维堆叠,可以增多存储单元的数量,但不增加存储单元在平行于衬底的平面内的占用面积,从而可提高单位面积内存储单元的设置数量,有利于提高存储器的存储密度。
7、在一种可能的实现方式中,与同一第二位线耦接的晶体管,和位于同一层的第一位线耦接。
8、这样一来,可以避免不同层的存储单元因共用第二位线而发生串扰。
9、在一种可能的实现方式中,存储器还包括至少一条字线,多个晶体管的多个控制极与至少一条字线对应耦接。字线与晶体管的控制极耦接,用于控制选中某些存储单元所在的存储阵列工作。
10、在一种可能的实现方式中,每条字线上耦接有至少两个晶体管。
11、这样一来,每条字线同时控制至少两个晶体管,可以减少字线的数量,简化存储器的结构。
12、在一种可能的实现方式中,与同一字线耦接的晶体管,和位于同一层的第一位线耦接。
13、这样一来,可以避免不同层的存储单元因共用字线而发生串扰。
14、在一种可能的实现方式中,第一位线通过导电过孔与晶体管的第一极耦接;同一层中,至少一条第一位线的端部,相对与其相邻的第一位线的端部内缩形成内缩区域;从内缩区域远离晶体管一侧开始延伸的导电过孔穿过内缩区域。
15、当一层中的存储单元以相邻两行存储单元错位排布的方式排布时,一列存储单元并未对齐排布。因此,第一位线的端部也可以不齐平排布,以形成内缩区域。在此基础上,通过使导电过孔穿过内缩区域与晶体管耦接,可以省去导电过孔占用的面积,有利于提高存储器的存储密度。
16、在一种可能的实现方式中,相邻两层存储单元共用板线。
17、通过使相邻两层存储单元共用板线,可以减小走线的层数,以简化存储器的结构,进一步提升存储器的存储密度。
18、在一种可能的实现方式中,每层存储单元与位于其靠近晶体管一侧的第一位线耦接。
19、这样一来,存储单元位于第一位线上方,而导电过孔位于第一位线的下方。那么,一方面,导电过孔对应的上方也可以布局存储单元,以进一步提高存储器的存储密度。另一方面,相对与将第一位线布局在存储单元的上方,将第一位线布局在存储单元的下方,可使导电过孔距离衬底较近,导电过孔的深度较浅,制备工艺简单。
20、在一种可能的实现方式中,相邻两层存储单元共用第一位线。
21、通过使相邻两层存储单元共用第一位线,可以减小走线的层数,以简化存储器的结构,进一步提升存储器的存储密度。
22、在一种可能的实现方式中,位于同一行的存储单元与至少两条第一位线对应耦接。
23、在一条第一位线上耦接多个存储单元工艺实现难度大时,可以将同一行的存储单元与至少两条第一位线对应耦接,以降低工艺难度。而由于本技术实施例提供的存储器中晶体管的数量较小,因此,可以将同一行的存储单元与至少两条第一位线对应耦接,也不会降低存储器的存储密度。
24、在一种可能的实现方式中,每条第二位线上并联耦接有至少两个晶体管。
25、这样一来,每条第二位线同时为至少两个存储单元传输信号,可以减少第二位线的数量,简化存储器的结构。
26、在一种可能的实现方式中,选择器的等效面积小于电容器的等效面积。
27、选择器的等效面积小于电容器的等效面积,那么,进行写入操作时,由于选择器的电容小,在施加操作电压的瞬间,选择器可获得更大的瞬间分压,使得选择器的开态阈值电压的上限增大,增大开态阈值电压的窗口,有利于选择器的开启。并且可使开态阈值电压大于串扰电压,同时兼顾读写性能和抗串扰性能,改善串扰的问题。而且,选择器的等效面积设置为小于电容器的等效面积时,选择器的电阻相对较小,流向电容器的电流增大,可加快电容器内的极化翻转速度,从而加快读写速度。而且,通过调整选择器和电容器的面积比,来调整选择器和电容器的电容比,易于实现、电容比的可调范围大。再者,电容器的面积尽可能的大,可以使电容器尽可能的翻转出更多的电荷量。而选择器的面积尽可能的小,可使选择器的关态电阻增大,关闭状态的选择器可以有效限制该存储单元内电荷的流动,减小读取电流的分流。这样一来,可以增大同一第一位线上并联的存储单元的数量,增大存储器的存储密度。
28、在一种可能的实现方式中,选择器在平行于第一方向和第二方向的平面内的投影与电容器在该平面内的投影重合。
29、通过调整电容器的结构,可以使电容器的等效面积大于选择器的等效面积,但是电容器的占用面积与选择器的占用面积相同。以减小存储单元的占用面积,提升存储器的存储密度。
30、在一种可能的实现方式中,电容器包括铁电电容器。
31、铁电电容器存在剩余极化,与介电电容器相比,存储单元中包括铁电电容器,可进一步增大存储窗口、提高写入的准确性。同时,由于铁电电容器具有较好的保持特性,可以实现非易失性存储。
32、在一种可能的实现方式中,电容器包括第一电极、铁电层以及第二电极;第一电极为柱状,第二电极位于第一电极外围,铁电层位于第一电极和第二电极之间。
33、将电容器做成柱状,占用面积小,等效面积大,有利于提升存储密度。
34、在一种可能的实现方式中,相邻两行存储单元错位排布。
35、相邻两行存储单元错位排布时,相邻两行中的存储单元之间的距离为一个存储单元的中心到另一个存储单元的中心的距离,该距离为斜线。根据三角形边长定律,直线的长度小于斜线的长度。因此,使斜线的长度满足间距要求,可以减小直线的长度,以提高存储单元在第二方向上的排布密度,从而提高存储单元的排列密度。
36、在一种可能的实现方式中,存储器还包括控制器,控制器与第二位线、板线及字线中的至少一个耦接。
37、在一种可能的实现方式中,选择器包括阻变层、第三电极以及第四电极;阻变层设置在第三电极与第四电极之间。两端器件的选择器结构简单,占用面积小。
38、本技术实施例的第二方面,提供一种电子设备,包括:电路板和第一方面任一项的存储器;电路板和存储器耦接。
1.一种存储器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的存储器,其特征在于,沿第三方向,所述多个存储单元还分布为多层;所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向均相交。
3.根据权利要求2所述的存储器,其特征在于,与同一所述第二位线耦接的所述晶体管,和位于同一层的所述第一位线耦接。
4.根据权利要求2或3所述的存储器,其特征在于,所述第一位线通过导电过孔与所述晶体管的第一极耦接;
5.根据权利要求2-4任一项所述的存储器,其特征在于,相邻两层所述存储单元共用所述板线。
6.根据权利要求1-5任一项所述的存储器,其特征在于,每层所述存储单元与位于其靠近所述晶体管一侧的所述第一位线耦接。
7.根据权利要求2-4任一项所述的存储器,其特征在于,相邻两层所述存储单元共用所述第一位线。
8.根据权利要求1-7任一项所述的存储器,其特征在于,位于同一行的所述存储单元与至少两条所述第一位线对应耦接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的存储器,其特征在于,每条所述第二位线上并联耦接有至少两个所述晶体管。
10.根据权利要求1-9任一项所述的存储器,其特征在于,所述选择器的等效面积小于所述电容器的等效面积。
11.根据权利要求1-10任一项所述的存储器,其特征在于,所述选择器在平行于所述第一方向和所述第二方向的平面内的投影与所述电容器在所述平面内的投影重合。
12.根据权利要求1-11任一项所述的存储器,其特征在于,所述电容器包括铁电电容器。
13.根据权利要求1-12任一项所述的存储器,其特征在于,所述电容器包括第一电极、铁电层以及第二电极;所述第一电极为柱状,所述第二电极位于所述第一电极外围,所述铁电层位于所述第一电极和所述第二电极之间。
14.根据权利要求1-13任一项所述的存储器,其特征在于,相邻两行所述存储单元错位排布。
15.根据权利要求1-14任一项所述的存储器,其特征在于,所述存储器还包括至少一条字线,所述多个晶体管的多个控制极与所述至少一条字线对应耦接。
16.根据权利要求1-15任一项所述的存储器,其特征在于,所述存储器还包括控制器,所述控制器与所述第二位线及所述板线耦接。
17.根据权利要求1-16任一项所述的存储器,其特征在于,所述选择器包括阻变层、第三电极以及第四电极;所述阻变层设置在所述第三电极与所述第四电极之间。
18.一种电子设备,其特征在于,包括:电路板和如权利要求1-17任一项所述的存储器;所述电路板和所述存储器耦接。
