存储装置、制备方法及电子设备与流程

1.本技术属于存储技术领域，具体涉及一种存储装置、制备方法及电子设备。


背景技术：

2.闪存技术发展至今，二维闪存(2d nand)特征尺寸已达到了14nm，进一步往下微缩越来越难，为了进一步提升存储密度，目前已经通过结构变化，转向了三维闪存(3d nand)。
3.三维闪存(3d nand)能很好地规避二维闪存的特征尺寸微缩问题，存储密度的进一步提升可通过更高的堆叠高度来实现，然而，随着堆叠高度的增加，存储单元沟道会越来越高，由于存储单元沟道为多晶硅材料，其电阻较大，更高的堆叠高度会进一步增加沟道电阻，降低沟道电流，导致数据读取难度越来越大。


技术实现要素：

4.本技术旨在提供一种存储装置、制备方法及电子设备，至少解决背景技术中由于堆叠高度高导致沟道电阻增加、沟通电流小，使得数据读取难度大的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提出了一种存储装置，包括第一晶圆、第二晶圆和第三晶圆，
7.所述第三晶圆包括控制单元；
8.所述第一晶圆包括第一存储单元组，所述第一存储单元组包括多个第一存储单元，所述第一存储单元通过对应的第一字线与所述控制单元连接，所述第一控制单元包括第一沟道柱；
9.所述第二晶圆包括第二存储单元组，所述第二存储单元组包括多个第二存储单元，所述第二存储单元通过对应的第二字线与所述控制单元连接，所述第二控制单元包括第二沟通柱；
10.其中，所述控制单元在读取目标晶圆中的目标存储单元的情况下，控制所述目标存储单元对应的目标沟道柱导通，以及，控制除所述目标沟道柱外的其他沟道柱均断开；所述目标晶圆为第一晶圆或第二晶圆。
11.第二方面，本技术实施例提出了一种电子设备，其包括存储装置，所述存储装置为以上第一方面所述的存储装置。
12.第三方面，本技术实施例提出了一种存储装置的制备方法，其包括：
13.提供第一晶圆，在所述第一晶圆上形成第一存储单元组，所述第一存储单元组包括多个第一存储单元，所述第一存储单元包括第一沟道柱，所述第一存储单元具有对应的第一字线；
14.提供第二晶圆，在所述第二晶圆上形成第二存储单元组，所述第二存储单元组包括多个第二存储单元，所述第一存储单元由第二沟道柱组成，所述第一存储单元具有对应的第二字线；
15.提供第三晶圆，在所述第三晶圆上形成控制单元；
16.将所述第一晶圆、所述第二晶圆和所述第三晶圆键合连接。
17.在本技术的实施例中，其基于三片晶圆，将沟道柱拆分为第一沟道柱和第二沟道柱，第一沟道柱形成第一存储单元，第二沟道柱形成第二存储单元，多个第一存储单元构成第一存储单元组设置在第一晶圆上，多个第二存储单元构成第二存储单元组设置在第二晶圆上，并且，第三晶圆设置有控制单元，第一存储单元和第二存储单元均通过对应的字线与控制单元连接，使得控制单元能够同时对两个存储单元中的数据进行读取，有效降低了读取电路的串联电阻，提升读取能力。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1为本发明实施例提供的存储装置的结构示意图；
21.图2a和图2b为本发明实施例提供的第一沟道柱和第二沟道柱的结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图；
23.图4为本发明实施例提供的存储装置的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
24.下面将详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“行向”、“列向”、“上”、“下”、“外周”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.本发明实施例涉及一种存储装置，该存储装置可以为三维闪存存储装置。
29.如图1所示，为本发明实施例提供的一种存储装置10的结构示意图。该存储装置10
包括第一晶圆110、第二晶圆120和第三晶圆130。
30.第三晶圆130包括控制单元131，该控制单元131为三维闪存存储装置所需的控制电路，该控制电路可以为读取控制电路。通过该控制单元131可以分别对第一晶圆110和第二晶圆120中的存储单元所存储的数据进行读取。
31.第一晶圆110包括第一存储单元组，第一存储单元组包括多个第一存储单元111，第一存储单元111通过对应的第一字线与控制单元131连接，第一存储单元131包括第一沟道柱。
32.第一沟道柱依次包括串联连接的第一上选择开关、第一开关组和第一下选择开关，第一开关组中包括串联连接的多个第一开关。该第一开关可以为mos管开关。
33.如图1、图2a和图2b所示，第一晶圆110包括第一存储单元组，第一存储单元组包括多个第一存储单元111，例如可以包括图1、图2a和图2b所示的第一存储单元111a，第一存储单元111a由第一沟道柱组成。该第一沟道柱自上而下包括串联连接的上选择开关bsg、n 1个mos管开关(其中，n为第一存储单元111a的堆叠高度)，下选择开关tsg。并且，第一存储单元111a通过对应的第一字线bl1与控制单元131连接。
34.第二晶圆120包括第二存储单元组121，第二存储单元组包括多个第二存储单元121，第二存储单元121通过对应的第二字线与控制单元131连接，第二存储单元121由第二沟通柱组成。
35.第二沟道柱依次包括串联连接的第二上选择开关、第二开关组和第二下选择开关，第二开关组中包括串联连接的多个第二开关。该第二开关可以为mos管开关。
36.如图1、图2a和图2b所示，第二晶圆120包括第二存储单元组，第二存储单元组包括多个第二存储单元121，例如可以包括图1、图2a和图2b所示的第二存储单元121a，第二存储单元121a由第二沟道柱组成。该第二沟道柱自上而下包括串联连接的上选择开关bsg、n 1个mos管开关(其中，n为第二存储单元131a的堆叠高度)，下选择开关tsg。并且，第二存储单元121a通过对应的第二字线bl2与控制单元131连接。
37.可以理解的是，存储装置10由第一晶圆110、第二晶圆120和第三晶圆130三大部分组成，通过晶圆键合工艺形成键合连接。其中，第三晶圆130形成三维闪存存储装置所必须的控制单元结构，第一晶圆110和第二晶圆120中形成基本的存储单元结构。
38.第一存储单元组和第二存储单元组之间镜像对称，也就是说，第一存储单元组中的每个第一存储单元111在第二存储单元组中均能找到其镜像对称的第二存储单元121。并且，该第一存储单元111和与其镜像对称的第二存储单元121的公共源极连接。并且，第一存储单元111对应的第一字线和与其镜像对称的第二存储单元121对应的第二字线形成公共字线，该第一存储单元111和与其镜像对称的该第二存储单元121均通过该公共字线和控制单元131连接。
39.如图1、图2a和图2b所示，第一存储单元111a和第二存储单元121a之间镜像对称。并且，第一存储单元111a的公共源极acs1和第二存储单元121a的公共源极acs2连接，作为公共源极acs。第一存储单元111a对应的第一字线bl1和第二存储单元131a对应的第二字线bl2连接，并通过外围字线引出形成公共字线140(bl)。即，第一存储单元111a和第二存储单元121a均通过该公共字线与控制单元131连接，使得控制单元131能够同时对第一存储单元111a和第二存储单元121a中的数据进行读取。
40.可以理解的是，通过本实施例中的存储装置10，其相当于是将较高堆叠高度的沟道柱可拆分为两个较低堆叠高度的沟道柱。现有技术中，存储装置包括两个晶圆，其中一个晶圆用于形成控制单元，另一个晶圆用于形成存储单元组，并且，存储单元组中的每个存储单元均由对应的沟道柱形成。而本实施例中，其是将每个存储单元对应的沟道柱拆分为两个沟道柱，例如可以将128层的沟道堆叠拆分为两个64层的沟道堆叠。其中第一沟道柱作为第一存储单元制作于第一晶圆上，第二沟道柱作为第二存储单元制作于第二晶圆上，再通过晶圆键合的方式使得结构镜像对称，其控制单元所连接的字线的位置放置于第一沟道柱和对应的第二沟道柱中间，使得控制单元读取任意存储单元时，其电阻相当于是整个沟道长度的一半，有效降低读取电路上的串联电阻，提升读取电流，提升了三维闪存存储装置的读取能力。
41.本实施例中，控制单元131在读取目标晶圆中的目标存储单元的情况下，会控制目标存储单元对应的目标沟道柱导通，以及，控制除目标沟道柱外的其他沟道柱均断开；目标晶圆为第一晶圆或第二晶圆。
42.在一个例子中，当需要读取第一晶圆110中的任意一个第一存储单元111时，可以将该第一存储单元111对应的第一沟道柱导通，以及，控制除第一沟道柱外的其他沟道柱均断开。
43.该例子中，如图2a所示，当需要读取第一晶圆110中的第一存储单元111a时，可以控制第一存储单元111a对应的第一沟道柱中的上选择开关bsg和下选择开关tsg闭合，其他上选择开关和下选择开关均断开，使得第一存储单元111a对应的第一沟道柱导通，其他沟道柱均断开。在此，可以给该第一存储单元111a对应的第一沟道柱中被选中的mos管开关施加读取电压v
read
，给该第一存储单元111a对应的第一沟道柱中的其他mos管开关施加导通电压v
pass
，其中，读取电压v
read
通常小于导通电压v
pass
。其读取电流通过第一晶圆110中的第一存储单元111a对应的第一沟道柱被控制单元131读取。
44.在一个例子中，当需要读取第二晶圆120中的任意一个第二存储单元121时，可以将该第二存储单元121对应的第二沟道柱导通，以及，控制除第二沟道柱外的其他沟道柱均断开。
45.该例子中，如图2b所示，当需要读取第二晶圆120中的第二存储单元121a时，可以控制第二存储单元121a对应的第二沟道柱中的上选择开关bsg和下选择开关tsg闭合，其他上选择开关和下选择开关均断开，使得第二存储单元121a对应的第二沟道柱导通。在此，可以给该第二存储单元121a对应的第二沟道柱中被选中的mos管开关施加读取电压v
read
，给该第二存储单元121a对应的第二沟道柱中的其他mos管开关施加导通电压v
pass
，其中，读取电压v
read
通常小于导通电压v
pass
其读取电流通过第二晶圆120中的第二存储单元121a对应的第二沟道柱被控制单元131读取。
46.在本实施例中，其基于三片晶圆，将沟道柱拆分为第一沟道柱和第二沟道柱，第一沟道柱形成第一存储单元，第二沟道柱形成第二存储单元，多个第一存储单元构成第一存储单元组设置在第一晶圆上，多个第二存储单元构成第二存储单元组设置在第二晶圆上，并且，第三晶圆设置有控制单元，第一存储单元和第二存储单元均通过对应的字线与控制单元连接，使得控制单元能够同时对两个存储单元中的数据进行读取，有效降低了读取电路的串联电阻，提升读取能力。
47.如图3所示，本发明实施例还提供了一种电子设备20，该电子设备包括根据以上任意实施例的存储装置10。
48.在本实施例中，由于本发明实施例基于三片晶圆，将沟道柱拆分为第一沟道柱和第二沟道柱，第一沟道柱形成第一存储单元，第二沟道柱形成第二存储单元，多个第一存储单元构成第一存储单元组设置在第一晶圆上，多个第二存储单元构成第二存储单元组设置在第二晶圆上，并且，第三晶圆设置有控制单元，第一存储单元和第二存储单元均通过对应的字线与控制单元连接，使得控制单元能够同时对两个存储单元中的数据进行读取，有效降低了读取电路的串联电阻，提升读取能力。
49.如图4所示，本实施例还提供一种存储装置的制备方法，该存储装置的制备方法可以包括如下步骤s4100～s4400：
50.步骤s4100，提供第一晶圆，在第一晶圆上形成第一存储单元组。
51.第一存储单元组包括多个第一存储单元，第一存储单元包括第一沟道柱，第一存储单元具有对应的第一字线。
52.本步骤s4100中，可以在第一晶圆上形成第一存储单元组，该第一存储单元组中包括多个第一存储单元，每个第一存储单元均由对应的第一沟道柱组成，且每个第一存储单元均具有对应的第一字线bl1。
53.步骤s4200，提供第二晶圆，在第二晶圆上形成第二存储单元组。
54.第二存储单元组包括多个第二存储单元，第二存储单元包括第二沟道柱，第二存储单元具有对应的第二字线。
55.本步骤s4200中，可以在第二晶圆上形成第二存储单元组，该第二存储单元组中包括多个第二存储单元，每个第二存储单元均由对应的第二沟道柱组成，且每个第二存储单元均具有对应的第一字线bl2。
56.在此，需要设置第一存储单元组和第二存储单元组之间镜像对称。
57.步骤s4300，提供第三晶圆，在第三晶圆上形成控制单元。
58.本步骤s4300，可以在第三晶圆上形成控制单元，该控制单元用于读取存储单元中的数据。关于控制单元的介绍可以参照存储装置实施例，本实施例在此不做赘述。
59.步骤s4400，将第一晶圆、第二晶圆和第三晶圆键合连接。
60.本步骤s4400中，可以通过晶圆键合工艺将第一晶圆、第二晶圆和第三晶圆键合连接。
61.本实施例中，本步骤4400中将第一晶圆、第二晶圆和第三晶圆键合连接可以包括如下步骤s4410～s4420：
62.步骤s4410，通过晶圆键合工艺将第二晶圆和第三晶圆键合连接，使得第一字线和与其镜像对称的第二字线连接，形成公共字线。
63.本步骤s4410中，通过晶圆键合工艺将第一晶圆和第二晶圆键合连接，键合连接后的第一晶圆和第二晶圆的公共源极形成一一对应电学互联。并且，第一晶圆和第二晶圆的字线形成一一对应电学互联，形成公共字线。
64.步骤s4420，通过晶圆键合工艺将第三晶圆分别与第一晶圆和第二晶圆键合连接，使得控制单元与公共字线连接。
65.本步骤s4420中，通过晶圆键合工艺将第一晶圆与第二晶圆和第三晶圆键合连接，
第三晶圆中的控制单元最终连接于第一存储单元和第二存储单元键合连接后的公共字线上，控制电路能够同时对第一存储单元和第二存储单元中的数据进行读取。
66.根据本实施例的方法，其基于三片晶圆，将沟道柱拆分为第一沟道柱和第二沟道柱，第一沟道柱形成第一存储单元，第二沟道柱形成第二存储单元，多个第一存储单元构成第一存储单元组设置在第一晶圆上，多个第二存储单元构成第二存储单元组设置在第二晶圆上，并且，第三晶圆设置有控制单元，第一存储单元和第二存储单元均通过对应的字线与控制单元连接，使得控制单元能够同时对两个存储单元中的数据进行读取，有效降低了读取电路的串联电阻，提升读取能力。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
68.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。