静态随机存取存储器的存储单元结构及存储器的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种静态随机存取存储器的存储单元结构及存储器。


背景技术：

2.静态随机存取存储器(static random-access memory，sram)是随机存取存储器的一种。静态随机存取存储器的存储单元通常由上拉晶体管(pull-up transistor，pu)、下拉晶体管(pull-down transistor，pd)和传输管(pass-gate transistor，pg)组成。实际应用中，sram所占电路面积较大，低的集成度会显著增加芯片成本。
3.因此，有必要提供一种新型的静态随机存取存储器的存储单元结构及存储器以解决现有技术中存在的上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种静态随机存取存储器的存储单元结构及存储器，提高电路的集成度，并降低制造成本。
5.为实现上述目的，本发明的所述静态随机存取存储器的存储单元结构，包括晶体管单元，所述晶体管单元包括沿第一方向依次设置的第一共栅互补场效应晶体管、传输单元和第二共栅互补场效应晶体管，所述传输单元包括堆叠设置的第一传输管和第二传输管，所述第一共栅互补场效应晶体管的沟道方向、所述传输管单元的沟道方向和所述第二共栅互补场效应晶体管的沟道方向均平行于所述第一方向。
6.所述静态随机存取存储器的存储单元结构的有益效果在于：堆叠设置的第一传输管和第二传输管，能够极大减少单个第一传输管和单个第二传输管的所占面积，极大的降低了所占用的面积，提高了电路集成度，进一步降低了成本。
7.可选地，所述第一共栅互补场效应晶体管包括堆叠设置的第一n型场效应晶体管和第一p型场效应晶体管，所述第二共栅互补场效应晶体管包括堆叠设置的第二n型场效应晶体管和第二p型场效应晶体管。其有益效果在于：共用栅极，降低了工艺难度的同时降低了所占面积，极大的提高了集成度。
8.可选地，所述第一n型场效应晶体管的漏极和所述第一p型场效应晶体管的漏极均设置于所述第一共栅互补场效应晶体管的栅极的一侧，所述第一n型场效应晶体管的源极和所述第一p型场效应晶体管的源极均设置于所述第一共栅互补场效应晶体管的栅极的另一侧。
9.可选地，所述第一n型场效应晶体管的漏极和所述第一p型场效应晶体管的漏极均设置于所述第一共栅互补场效应晶体管的栅极面向所述传输单元的一侧。其有益效果在于：便于所述第一n型场效应晶体管的漏极和所述第一p型场效应晶体管的漏极与所述传输单元连接，极大的提高了电路集成度，同时降低了工艺难度。
10.可选地，所述第二n型场效应晶体管的漏极和所述第二p型场效应晶体管的漏极均
设置于所述第二共栅互补场效应晶体管的栅极的一侧，所述第二n型场效应晶体管的源极和所述第二p型场效应晶体管的源极均设置于所述第二共栅互补场效应晶体管的栅极的另一侧。
11.可选地，所述第二n型场效应晶体管的漏极和所述第二p型场效应晶体管的漏极均设置于所述第二共栅互补场效应晶体管的栅极面向所述传输单元的一侧。其有益效果在于：便于所述第二n型场效应晶体管的漏极和所述第二p型场效应晶体管的漏极与所述传输单元连接，极大的提高了电路集成度，同时降低了工艺难度。
12.可选地，所述第一传输管、所述第二传输管、第一n型场效应晶体管、第二n型场效应晶体管、第一p型场效应晶体管和第二p型场效应晶体管的沟道的数量均大于或等于1。其有益效果在于：便于实现低功耗或高速度。。
13.可选地，所述第一传输管和所述第二传输管均为场效应晶体管。
14.可选地，所述第一传输管和所述第二传输管均为n型场效应晶体管或p型场效应晶体管。
15.可选地，所述静态随机存取存储器的存储单元结构还包括连接单元，所述连接单元用于实现所述晶体管单元内部连接和外部连接。
16.可选地，所述连接单元包括字线、第一位线、第二位线、第一互连线、第二互连线、第一电源线和第二电源线，所述字线用于控制所述第一传输管和所述第二传输管，所述第一位线和所述第二位线用于实现所述晶体管单元的信号传输，所述第一互连线和所述第二互连线用于实现所述晶体管单元的内部连接，所述第一电源线和所述第二电源线用于为所述晶体管单元供电或接地，所述第一位线和所述第二位线垂直于所述第一方向，所述字线、所述第一互连线、所述第二互连线、所述第一电源线、所述第二电源线平行于所述第一方向。
17.可选地，所述字线、所述第一互连线和所述第二互连线为器件顶部金属互连线。
18.可选地，所述字线、所述第一互连线和所述第二互连线位于器件顶部的相同或不同金属互联层。
19.可选地，所述第一电源线和所述第二电源线为器件顶部金属互连线或衬底中金属埋线。
20.本发明还提供了一种存储器，包括至少一个所述静态随机存取存储器的存储单元结构。
21.所述存储单元的有益效果在于：应用了所述静态随机存取存储器的存储单元结构，提高了电路的集成度，降低了成本。
附图说明
22.图1为本发明一些实施例中静态随机存取存储器的存储单元结构的剖面图；
23.图2为图1所示静态随机存取存储器的存储单元结构的俯视图；
24.图3为本发明一些实施例中存储器的俯视图；
25.图4为本发明一些实施例中静态随机存取存储器的存储单元结构的电路原理图；
26.图5为本发明一些实施例中两条沟道场效应晶体管的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
28.针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种存储器，包括至少一个静态随机存取存储器的存储单元结构。
29.一些实施例中，所述静态随机存取存储器的存储单元结构包括晶体管单元和连接单元。
30.图1为本发明一些实施例中静态随机存取存储器的存储单元结构的剖面图。参照图1，所述静态随机存取存储器的存储单元结构包括晶体管单元，所述晶体管单元包括沿第一方向依次设置的第一共栅互补场效应晶体管101、传输单元102和第二共栅互补场效应晶体管103，所述传输单元102包括堆叠设置的第一传输管1021和第二传输管1022，所述第一共栅互补场效应晶体管101的沟道方向、所述传输管单元102的沟道方向和所述第二共栅互补场效应晶体管103的沟道方向均平行于所述第一方向。
31.一些实施例中，所述第一传输管和所述第二传输管均为场效应晶体管。又一些实施例中，所述第一传输管和所述第二传输管均为n型场效应晶体管或p型场效应晶体管。
32.一些实施例中，所述静态随机存取存储器的存储单元结构还包括连接单元，所述连接单元用于实现所述晶体管单元内部连接和外部连接。
33.参照图1，所述连接单元包括字线201、第一位线202、第二位线203、第一互连线204、第二互连线(图中未标示)、第一电源线(图中未标示)和第二电源线205，所述字线201用于控制所述第一传输管1021和所述第二传输管1022，所述第一位线202和所述第二位线203用于实现信号传输，所述第一互连线204和所述第二互连线用于实现所述晶体管单元的内部连接，所述第一电源线和所述第二电源线205用于为所述晶体管单元供电或接地，所述第一位线202和所述第二位线203垂直于所述第一方向，所述字线201、所述第一互连线204、所述第二互连线、所述第一电源线、所述第二电源线205平行于所述第一方向。其中，所述第一电源线接地，所述第二电源线205接工作电压。
34.参照图1，所述第一位线202与所述第一传输管1021的第一端连接，所述第二位线203与所述第二传输管1022的第一端连接，所述字线201通过金属通孔与所述第一传输管1021的栅极和所述第二传输管1022的栅极连接，所述第一互连线204通过金属通孔与第一传输管1021的第二端、所述第一共栅互补场效应晶体管101的两个漏极和所述第二共栅互补场效应晶体管103的栅极连接，所述第二互连线通过金属通孔与所述第二传输管1022的第二端、所述第二共栅互补场效应晶体管103的两个漏极和所述第一共栅互补场效应晶体管101的栅极连接，所述第二电源线205通过金属通孔与所述第一共栅互补场效应晶体管101的p型场效应晶体管的源极和所述第二共栅互补场效应晶体管103的p型晶体管的源极连接，所述第一电源线通过金属通孔与所述第一共栅互补场效应晶体管101的n型场效应晶
体管的源极和所述第二共栅互补场效应晶体管103的n型晶体管的源极连接。
35.一些实施例中，所述第一传输管和所述第二传输管均为n型场效应晶体管。又一些实施例中，所述第一传输管和所述第二传输管均为p型场效应晶体管。
36.一些实施例中，所述第一传输管的第一端为漏极，所述第一传输管的第二端为源极。
37.一些实施例中，所述第一传输管的第一端为源极，所述第一传输管的第二端为漏极。
38.一些实施例中，所述第二传输管的第一端为漏极，所述第二传输管的第二端为源极。
39.一些实施例中，所述第二传输管的第一端为源极，所述第二传输管的第二端为漏极。
40.一些实施例中，所述字线、所述第一互连线和所述第二互连线为器件顶部金属互连线。
41.一些实施例中，所述字线、所述第一互连线和所述第二互连线位于器件顶部的相同或不同金属互联层。
42.一些实施例中，所述第一电源线和所述第二电源线为器件顶部金属互连线或衬底中金属埋线。当所述第一电源线和所述第二电源线为器件顶部金属互连线时，所述第一电源线与所述字线、所述第一互连线、所述第二互连线位于相同或不同的器件顶部金属互联层，所述第二电源线与所述字线、所述第一互连线、所述第二互连线位于器件顶部的相同或不同金属互联层。可选地，当所述第一电源线和所述第二电源线为器件顶部金属互连线时，所述第一电源线、所述第二电源线、所述字线、所述第一互连线、所述第二互连线位于器件顶部的相同金属互联层。
43.参照图1，所述字线201、所述第一互连线204和所述第二互连线(图中未示出)位于器件顶部的相同金属互联层，例如器件顶部的第一层金属互联层，所述第一电源线和所述第二电源线205均为衬底中金属埋线。
44.一些实施例中，所述第一共栅互补场效应晶体管包括堆叠设置的第一n型场效应晶体管和第一p型场效应晶体管，所述第二共栅互补场效应晶体管包括堆叠设置的第二n型场效应晶体管和第二p型场效应晶体管。
45.一些实施例中，所述第一共栅互补场效应晶体管的第一n型场效应晶体管堆叠在第一p型场效应晶体管上方。又一些实施例中，所述第一共栅互补场效应晶体管的第一p型场效应晶体管堆叠在第一n型场效应晶体管上方。
46.一些实施例中，所述第二共栅互补场效应晶体管的第二n型场效应晶体管堆叠在第二p型场效应晶体管上方。又一些实施例中，所述第二共栅互补场效应晶体管的第二p型场效应晶体管堆叠在第二n型场效应晶体管上方。
47.参照图1，所述第一p型场效应晶体管1012堆叠在第一n型场效应晶体管1011上方，所述第二p型场效应晶体管1032堆叠在第二n型场效应晶体管1031上方，所述第二传输管1022堆叠在所述第一传输管1021的上侧。
48.参照图1，所有晶体管的沟道由同一条鳍式结构形成。
49.一些实施例中，所述第一n型场效应晶体管的漏极和所述第一p型场效应晶体管的
漏极均设置于所述第一共栅互补场效应晶体管的栅极的一侧，所述第一n型场效应晶体管的源极和所述第一p型场效应晶体管的源极均设置于所述第一共栅互补场效应晶体管的栅极的另一侧。
50.一些实施例中，所述第一n型场效应晶体管的漏极和所述第一p型场效应晶体管的漏极均设置于所述第一共栅互补场效应晶体管的栅极面向所述传输单元的一侧。
51.一些实施例中，所述第二n型场效应晶体管的漏极和所述第二p型场效应晶体管的漏极均设置于所述第二共栅互补场效应晶体管的栅极的一侧，所述第二n型场效应晶体管的源极和所述第二p型场效应晶体管的源极均设置于所述第二共栅互补场效应晶体管的栅极的另一侧。
52.一些实施例中，所述第二n型场效应晶体管的漏极和所述第二p型场效应晶体管的漏极均设置于所述第二共栅互补场效应晶体管的栅极面向所述传输单元的一侧。
53.参照图1，所述第一传输管、所述第二传输管、所述第一n型场效应晶体管、所述第一p型场效应晶体管、所述第二n型场效应晶体管1031和所述第二p型场效应晶体管1032的沟道与栅极之间设有栅介质层105。
54.图2为图1所示静态随机存取存储器的存储单元结构的俯视图。参照图2，所述字线位于所述第一互连线204和所述第二互连线206之间，所述第一位线202和所述第二位线203垂直于所述字线201。
55.图3为本发明一些实施例中存储器的俯视图。参照图2和图3，一行所述静态随机存取存储器的存储单元结构公用一条字线201，一列所述静态随机存取存储器的存储单元结构公用一条第一位线202和一条第二位线203。
56.图4为本发明一些实施例中静态随机存取存储器的存储单元结构的电路原理图。参照图4，场效应晶体管pd1相当于所述第一n型场效应晶体管，场效应晶体管pd2相当于所述第二n型场效应晶体管，场效应晶体管pg1相当于所述第一传输管，场效应晶体管pg2相当于所述第二传输管，场效应晶体管pu1相当于所述第一p型场效应晶体管，p型场效应晶体管pu2相当于所述第二p型场效应晶体管，位线bl相当于所述第一位线，位线blb相当于所述第二位线。
57.一些实施例中，所述第一传输管、所述第二传输管、第一n型场效应晶体管、第二n型场效应晶体管、第一p型场效应晶体管和第二p型场效应晶体管的沟道的数量均大于或等于1。
58.一些实施例中，所述第一传输管、所述第二传输管、所述第一n型场效应晶体管、所述第二n型场效应晶体管、所述第一p型场效应晶体管和所述第二p型场效应晶体管均可称为场效应晶体管，当一个场效应晶体管的沟道的数量大于或等于2时，将所有沟道的源极外延生长到一起，以形成晶体管的源极，将所有沟道的漏极外延生长到一起，以形成场效应晶体管的漏极。
59.又一些实施例中，当一个场效应晶体管的沟道的数量大于或等于2时，将所有沟道的子源极通过金属互联，以形成晶体管的源极，将所有沟道的子漏极通过金属互联，以形成场效应晶体管的漏极。
60.图5为本发明一些实施例中两条沟道场效应晶体管的结构示意图。参照图5，场效应晶体管包括两条沟道301、栅极302、源极303、漏极304、栅介质层105和衬底(图中未示
出)，两条沟道的子源极3031通过第一金属3032互联，以形成所述场效应晶体管的源极303，两条沟道的子漏极3041通过第二金属3042互联，以形成所述场效应晶体管的漏极304，所述栅介质层105设置于所述沟道301与栅极之间。
61.一些实施例中，所述金属通孔的形状并不做任何限定，能够实现源极、漏极、栅极、字线、第一位线、第二位线、第一互连线、第二互连线、第一电源线和第二电源线之间的连接即可。
62.虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。