CN106170863A - 包含具有邻近于源极边缘的源极触点的存储器阵列的设备 - Google Patents

包含具有邻近于源极边缘的源极触点的存储器阵列的设备 Download PDF

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Abstract

本文中描述包含三维3D存储器装置的各种设备及包含3D存储器装置的系统。在一个实施例中，3D存储器装置可包含：至少两个源极；至少两个存储器阵列，其分别形成于所述至少两个源极上方且耦合到所述至少两个源极；及源极导体，其使用邻近于所述源极的一或多个边缘的源极触点分别电耦合到所述至少两个源极。所述至少两个存储器阵列中的每一者可包含存储器单元、控制栅极及数据线。在源极的边缘与邻近于所述边缘的所述源极触点之间不存在数据线。

Description

包含具有邻近于源极边缘的源极触点的存储器阵列的设备
优先权申请案
本申请案主张2014年3月7日提出申请的美国申请案第14/200,348号的优先权的权益，所述美国申请案以其全文引用的方式并入本文中。
背景技术
随着半导体工业的发展，三维(3D)半导体装置由于其经增加存储能力而越来越有吸引力。在3D存储器装置中，通常使用包含源极触点的互连层来对源极进行布线。一些存储器装置可包含存储器阵列内部的源极触点。然而，存储器装置的存储器阵列中的大量源极触点可使存储器阵列的效率降级且导致大裸片大小及高制造成本。
附图说明
图1是根据现有技术的存储器装置的俯视图。
图2A是根据一实施例的存储器装置的侧视横截面图。
图2B是根据一实施例的如图2A中所展示的存储器装置的俯视图。
图3A是根据一实施例的存储器装置的侧视横截面图。
图3B是根据一实施例的如图3A中所展示的存储器装置的俯视图。
图3C是根据一实施例的存储器装置的侧视横截面图。
图3D是根据一实施例的如图3C中所展示的存储器装置的俯视图。
图4A是根据一实施例的存储器装置的侧视横截面图。
图4B是根据一实施例的如图4A中所展示的存储器装置的另一侧视横截面图。
图4C是根据一实施例的如图4A中所展示的存储器装置的又一侧视横截面图。
图5A是根据一实施例的存储器装置的侧视横截面图。
图5B是根据一实施例的如图5A中所展示的存储器装置的另一侧视横截面图。
图5C是根据一实施例的如图5A中所展示的存储器装置的又一侧视横截面图。
图6A是根据一实施例的存储器装置的侧视横截面图。
图6B是根据一实施例的如图6A中所展示的存储器装置的俯视图。
图7是根据一实施例的图解说明一系统的图式。
具体实施方式
以下详细说明参考以图解说明的方式展示其中可实践本发明标的物的特定方面及实施例的附图。充分详细地描述这些实施例以使得所属领域的技术人员能够实践本发明标的物。
如本申请案中所使用的术语“水平面”定义为平行于衬底(例如晶片或其部分)的常规平面或表面的平面，而不管所述晶片或衬底的实际定向如何。术语“垂直”是指垂直于如上文所定义的水平面的方向。例如“在…上”、“侧”、“较高”、“较低”、“在…上方”、“在…下方”及“在…下面”的介词是相对于在晶片或衬底的顶部表面上的常规平面或表面定义的，而不管所述晶片或衬底的实际定向如何。
术语“晶片”及“衬底”在本文中用于通常是指在其上形成集成电路的任何结构，而且是指在集成电路制造的各个阶段期间的这些结构。因此，不应在限制意义上进行以下详细说明，且本发明标的物的范围仅由所附权利要求书连同此类权利要求书所授权的等效物的全部范围界定。
NAND阵列架构是经布置使得存储器单元以逻辑行耦合到按惯例称为字线的存取线的存储器单元阵列。存取线耦合到存储器单元的控制栅极(CG)且在一些情形中至少部分地由存储器单元的控制栅极(CG)形成。阵列的一串存储器单元在源极与按惯例称为位线的数据线之间串联耦合在一起。
可将NAND阵列架构中的存储器单元编程为所要数据状态。按惯例可将存储器单元编程为至少两个数据状态(例如，“1”或“0”状态)中的所要一者。按惯例可将存储器单元编程为两个以上数据状态中的所要一者。
图1是根据申请人所预期的现有架构的呈3D存储器装置的形式的设备的俯视图。如图1中所展示，举例来说，3D存储器装置100(例如，3D NAND阵列结构)可包含源极板101A、源极槽101B及位线(BL)106。可经由导电源极触点101D将源极板101A布线到存储器装置100的源极端子(例如，共同源极线或“CSL”)。然而，阵列结构内部的频繁源极触点101D可使3D存储器装置100的阵列效率降级。由于在同一块中的所有NAND串的电流流动到CSL中，因此CSL面临挑战：CSL中的薄片电阻必须足够低以减少源极噪声。此外，邻近块之间所使用的额外空间可导致块间距上的额外负担，此可导致大裸片大小及高制造成本。
图2A是根据标的物的实施例的3D存储器装置200的侧视横截面图。3D存储器装置200可包含经划分源极210(例如，彼此分离的源极板/区域210A及210B)及经划分存储器阵列220(例如，220A及220B)。经划分存储器阵列220可分别形成于经划分源极210上方(例如，经划分源极210上)且耦合到经划分源极210。经划分源极中的源极(例如，210A)可包含在一侧上的边缘211’及在相对侧上的边缘211”。出于简洁及清晰目的，贯穿图2到7，3D存储器装置中的相同层叠、区域及/或元件将由相同参考编号识别。
在一实施例中，经划分源极210可包括金属材料或金属与硅的组合(例如，WSi材料)。在另一实施例中，经划分源极210可包括金属材料与多晶硅材料的堆叠。在又一实施例中，经划分源极210可包括多晶硅材料与金属和硅组合(例如，WSi材料)的堆叠。在再一实施例中，经划分源极210可包括半导体衬底的经掺杂区域。然而，本发明的实施例并不限于上文所描述源极中的任何特定一者。
在一实施例中，经划分存储器阵列220中的存储器阵列(例如，220A)可包含：存储器单元215、垂直柱260、源极导体(例如，源极线)201、接地选择线(GSL)/源极选择栅极(SGS)203、控制栅极/字线(CG/WL)204A、204B、204C及204D、串选择线(SSL)/漏极选择栅极(SGD)205及数据线206。在另一实施例中，经划分存储器阵列220中的存储器阵列(例如，220A)可包含多个源极导体201。每一存储器单元215可电耦合到控制栅极204中的一控制栅极及数据线206中的一数据线。在一实施例中，举例来说，控制栅极204可包含字线(WL)204A到204D，且数据线206可包含位线(BL)206。
在一实施例中，源极导体201可通过源极触点230(例如230A、230B、230C及230D)电耦合到经划分源极210两者。在一实施例中，源极触点230中的一源极触点230可包含：第一触点(例如，第一插头)231，其用以接触至少一个源极导体201；第二触点(例如，第二插头)232，其用以接触至少两个经划分源极210中的源极(例如，210A)；及导电连接器233，其用以接触第一触点231及第二触点232。
图2B是根据一实施例的如图2A中所展示的存储器装置200的俯视图。如图2B中所展示，源极导体201可通过邻近于源极210的边缘的源极触点230耦合到经划分源极210。在源极210(例如，210A)的边缘211(例如，211’)与邻近于边缘211的源极触点230之间不存在数据线206。举例来说，在源极210A的边缘211’与邻近于边缘211’的源极触点230之间不存在数据线206，且在源极210A的边缘211”与邻近于边缘211”的源极触点230之间不存在数据线206。
如图2A及2B中所展示，阵列220(例如，220A)可在阵列220内部无源极布线(例如源极触点)的情况下共享控制栅极204或数据线206。每一存储器单元的数据线206与源极导体201之间的电流量可用作存储器单元的二进制数据。可减少源极噪声。另外，由于触点沿控制栅极方向(例如，WL方向)邻近于阵列的边缘放置，因此可减少裸片大小额外负担。控制栅极方向可为如图4A中所展示的“X”方向。
图3A是根据一实施例的存储器装置的侧视横截面图，且图3B是如图3A中所展示的存储器装置的俯视图。如图3A及3B中所展示，存储器装置200可包含源极210及形成于源极210上方(例如，源极210上)且耦合到源极210的存储器阵列220。在一实施例中，存储器阵列220可包含：存储器单元215(例如，如图2A中所指示)、垂直柱260、接地选择线(GSL)203、控制栅极204(例如包含204A到D的字线WL)、串选择线(SSL)205及数据线206。控制栅极204可耦合到控制栅极触点。
在一实施例中，源极导体201(例如，如图2A中所展示)可通过邻近于源极210的边缘211’的一或多个导电源极触点230电耦合到源极210。源极210的边缘211’与源极触点230之间不存在数据线206。
在一实施例中，如图3A及3B中所展示，源极导体201使用沿控制栅极(例如，字线WL204)方向邻近于源极210的边缘211’的源极触点230电耦合到源极210，且源极触点230可在控制栅极触点235的一侧上及在控制栅极触点235的群组之间邻近于源极210的边缘211’而接触源极210。
图3C是根据另一实施例的存储器装置的侧视横截面图。图3D是如图3C中所展示的存储器装置的俯视图。在一实施例中，源极导体201(如图2A中所展示)使用沿控制栅极(例如，WL 204)方向邻近于源极210的边缘211”的源极触点230电耦合到源极210，且源极触点230可在源极210的边缘211”处在与控制栅极触点235的群组相对的侧上接触源极210。
在一实施例中，如图2A及2B中所展示，源极触点230可邻近于源极210的边缘211’及211”两者接触源极210(例如，源极210A)。
在另一实施例(图中未展示)中，源极导体201使用沿数据线(例如，位线BL)206方向邻近于源极210的边缘的源极触点230电耦合到源极210。数据线方向可为如图4A及4B中所展示的“Y1”方向。
图4A是根据一实施例的存储器装置200的侧视横截面图。3D存储器装置200可包含：一个(或多个)存储器阵列220、一个(或多个)源极导体201及一个(或多个)互连组件240。在一实施例中，存储器阵列220可耦合到源极210，且可包含存储器单元215、控制栅极204及数据线206。在一实施例中，源极导体201可在存储器阵列220上方延伸，且可使用邻近于源极210的一个(或多个)边缘的源极触点230耦合到源极210。
在一实施例中，存储器阵列220可包含第一半导体材料(例如多晶硅材料)的多个层叠以用作(举例来说)控制栅极204，且存储器阵列220还可包含第二半导体材料(例如多晶硅材料)的多个垂直柱260以用作通道。
在一实施例中，互连组件240可垂直于源极导体201延伸且可使用导电互连触点250电耦合到源极导体201。在一实施例中，互连组件240可在源极210下方延伸。
图4B是根据一实施例的如图4A中所展示的沿着Y1方向的存储器装置200的另一侧视横截面图。在一实施例中，如图4B中所展示，导电互连触点250可包含：第一触点251，其用以接触源极导体201；第二触点252，其用以接触互连组件240；及第三触点253，其用以接触第一触点251及第二触点252两者。
图4C是根据一实施例的如图4A中所展示的沿着Y2方向的存储器装置200的又一侧视横截面图。在一实施例中，如图4C中所展示，导电源极触点230(例如如图2A中所展示的230A)可包含：第一触点231，其用以接触源极导体201；第二触点232，其用以接触源极210；及第三触点233，其用以接触第一触点231及第二触点232两者。
图5A是根据一实施例的存储器装置200的侧视横截面图。3D存储器装置200可包含：一个(或多个)存储器阵列220(例如如图2A中所展示的220A)、一个(或多个)源极导体201及一个(或多个)互连组件240。在一实施例中，存储器阵列220可电耦合到源极210，且可包含存储器单元215(如图2A中所展示)、控制栅极204及数据线206。在一实施例中，源极导体201可在存储器阵列220上方延伸，且可使用邻近于源极210的一或多个边缘的源极触点230电耦合到源极210。
在一实施例中，互连组件240可垂直于源极导体201延伸且可使用互连触点250电耦合到源极导体201。在一实施例中，互连组件240可在源极210上方延伸。
图5B是根据一实施例的如图5A中所展示的沿着Y1方向的存储器装置200的另一侧视横截面图。在一实施例中，互连触点250可包含单个导电触点。
图5C是根据一实施例的如图5A中所展示的沿着Y2方向的存储器装置200的又一侧视横截面图。在一实施例中，导电源极触点230(如图5A中所展示)可包含：第一触点231，其用以接触源极导体201；第二触点232，其用以接触源极210；及第三触点233，其用以接触第一触点231及第二触点232两者。
图6A是根据一实施例的存储器装置200的侧视横截面图。图6B是根据一实施例的如图6A中所展示的存储器装置200的俯视图。3D存储器装置200可包含：经划分源极210(例如210A及210B)、分别耦合到经划分源极210的存储器阵列220(例如220A及220B)、源极导体201及信号导体(例如，信号线)270。
如图6A及6B中所展示，每一存储器阵列220可包含存储器单元215(如图2A中所展示)、控制栅极204(例如字线WL)及数据线206(例如位线BL)。源极导体201可在存储器阵列220上方延伸，且可使用邻近于至少两个经划分源极210中的每一者的一或多个边缘的源极触点230电耦合到经划分源极210。
在一实施例中，信号导体270可平行于源极导体201延伸。信号导体270可使用信号触点280电耦合到晶体管290的栅极以将控制信号提供到存储器阵列220。在一实施例中，晶体管290可形成于同一半导体衬底295上。半导体衬底295可包含硅或其它半导体材料。
图7是图解说明根据标的物的各种实施例的呈系统700的形式的设备的图式。系统700可包含：处理器710、存储器装置200、存储器控制器730、图形控制器740、输入及输出(I/O)控制器750、显示器752、键盘754、指向装置756及外围装置758。总线760将所有这些装置耦合在一起。时钟产生器770耦合到总线760以通过总线760将时钟信号提供到系统700的装置中的至少一者。时钟产生器770可包含在电路板(例如，母板)中的振荡器。系统700中所展示的两个或两个以上装置可形成于单个集成电路芯片中。
总线760可为电路板上的互连迹线或可为一或多个电缆。总线760可通过无线方式(例如，通过电磁辐射(举例来说，无线电波))耦合系统700的装置。耦合到I/O控制器750的外围装置758可为打印机、光学装置(例如CD-ROM及DVD读取器及写入器)、磁性装置读取器及写入器(例如，软盘驱动器)或音频装置(例如麦克风)。
举例来说，如图7中所展示的存储器装置200可为3D“与非”逻辑(NAND)存储器装置。根据本发明的各种实施例，存储器装置200可包括本文中所描述且图2到6中所展示的存储器装置200中的一者。在一实施例中，举例来说，存储器装置200可包括经划分存储器阵列220(例如220A及220B)，经划分存储器阵列220可电耦合到经划分源极210(例如如图2A中所展示的210A及210B)且可共享源极导体201。举例来说，每一存储器阵列220可包含：存储器单元215、一或多个控制栅极204(例如字线WL)、一或多个数据线206(例如位线BL)及经划分源极210中的源极210。源极导体201可在存储器阵列220上方延伸，且可使用邻近于经划分源极210的一或多个边缘的源极触点230电耦合到经划分源极210。
在另一实施例中，存储器装置200可包含仅一个存储器阵列(例如220A)，所述存储器阵列包含仅一个源极210。源极导体201可在存储器阵列220上方延伸，且可使用邻近于源极210的一或多个边缘的源极触点230电耦合到源极210。
如图7中所展示的系统700可包含：计算机(例如，桌上型计算机、膝上型计算机、手持式计算机、服务器、Web器具、路由器等)、无线通信装置(例如，蜂窝式电话、无绳电话、呼叫器、个人数字助理等)、计算机相关外围设备(例如，打印机、扫描仪、监视器等)、娱乐装置(例如，电视、无线电、立体音响设备、磁带及光碟播放器、磁带录像机、摄录像机、数码相机、MP3(动画专家群组，音频层3)播放器、视频游戏、表等)及类似物。
以上说明及图式图解说明本申请案的一些实施例以使得所属领域的技术人员能够实践本申请案的实施例。其它实施例可并入结构改变、逻辑改变、电改变、过程改变及其它改变。实例仅代表可能的变化。一些实施例的部分及特征可包含于其它实施例的部分及特征中或替代其它实施例的部分及特征。在阅读并理解以上说明后，所属领域的技术人员将即刻明了许多其它实施例。

Claims (28)

1.一种设备，其包括：
至少两个源极；
至少两个存储器阵列，其分别形成于所述至少两个源极上方且耦合到所述至少两个源极，其中所述至少两个存储器阵列中的每一者包含垂直存储器单元串、控制栅极及数据线；及
源极导体，其使用邻近于源极边缘的源极触点分别耦合到所述至少两个源极，其中针对所述至少两个源极中的每一者，在所述源极边缘中的一源极边缘与所述源极触点中的一源极触点之间不存在数据线。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述源极触点中的每一者包含：第一触点，其电耦合到所述源极导体；第二触点，其电耦合到所述至少两个源极中的一源极；及导电连接器，其连接所述第一触点与所述第二触点。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个源极中的每一者包括金属材料。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个源极中的每一者包括WSi。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个源极中的每一者包括金属材料与多晶硅的堆叠。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个源极中的每一者包括多晶硅与WSi的堆叠。
7.一种设备，其包括：
源极；
存储器阵列，其形成于所述源极上方且耦合到所述源极，所述存储器阵列包含垂直存储器单元串、控制栅极及数据线；及
源极导体，其通过邻近于所述源极的边缘的源极触点耦合到所述源极，其中在所述源极的所述边缘与所述源极触点之间不存在数据线。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述源极触点包括多个源极触点，且进一步其中在所述存储器阵列内部不存在源极布线。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述源极触点沿控制栅极方向邻近于所述源极的所述边缘。
10.根据权利要求7所述的设备，其中所述源极触点在控制栅极触点的一侧上及在控制栅极触点的群组之间邻近于所述源极的所述边缘。
11.根据权利要求7所述的设备，其中所述源极触点在与控制栅极触点的群组相对的侧上邻近于所述源极的所述边缘。
12.根据权利要求7所述的设备，其中所述源极触点包括第一源极触点，且其中第二源极触点邻近于所述源极的另一边缘。
13.根据权利要求7所述的设备，其中所述源极导体在所述存储器阵列上方延伸，且所述设备进一步包括互连组件，所述互连组件垂直于所述源极导体延伸且使用互连触点耦合到所述源极导体。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述互连组件在所述源极下方延伸。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述源极在所述源极导体与所述互连组件之间延伸。
16.根据权利要求13所述的设备，其中所述互连触点包含：第一触点，其电耦合到所述源极导体；第二触点，其电耦合到所述互连组件；及第三触点，其连接所述第一触点与所述第二触点。
17.根据权利要求13所述的设备，其中所述互连组件在所述源极导体上方延伸。
18.根据权利要求13所述的设备，其中所述源极导体在所述互连组件与所述源极之间延伸。
19.根据权利要求13所述的设备，其中所述互连触点包括单个导电插头。
20.根据权利要求7所述的设备，其中所述控制栅极包括第一半导体材料的多个层叠。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述第一半导体材料包括多晶硅。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述存储器阵列包括第二半导体材料的多个垂直柱。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述第二半导体材料包括多晶硅。
24.一种设备，其包括：
至少两个源极；
至少两个存储器阵列，其分别耦合到所述至少两个源极，所述至少两个存储器阵列中的每一者包含存储器单元、控制栅极及数据线；
源极导体，其在所述至少两个存储器阵列上方，且通过邻近于所述至少两个源极的边缘的源极触点耦合到所述至少两个源极；及
信号导体，其与所述源极导体平行，且耦合到晶体管的栅极以将控制信号提供到所述至少两个存储器阵列。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述晶体管形成于同一半导体衬底上。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述半导体衬底包括硅。
27.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个存储器阵列及所述源极导体包含于存储器装置中，且其中所述存储器装置耦合到存储器控制器及/或处理器以将控制信号发送到所述至少两个存储器阵列。
28.根据权利要求1所述的设备，其中在所述至少两个阵列中的任一者内部不存在源极布线。
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