專利名稱：具有納米管晶體管存取裝置的存儲(chǔ)器的制作方法
具有納米管晶體管存取裝置的存儲(chǔ)器
背景技術(shù)：
一種非易失性存儲(chǔ)器是電阻存儲(chǔ)器。電阻存儲(chǔ)器利用存儲(chǔ)元件 的阻值來(lái)存儲(chǔ)一位或多位數(shù)據(jù)。例如，故編程具有高阻值的存4諸元 件可表示邏輯"1"的數(shù)據(jù)位值，而被編程具有低阻值的存儲(chǔ)元件 可表示邏輯"0"的凄t據(jù)位值。通過向存儲(chǔ)元件施加電壓脈沖或電 流脈沖來(lái)電切換存儲(chǔ)元件的阻值。 一種類型的電阻存儲(chǔ)器是相變存 儲(chǔ)器。相變存儲(chǔ)器使用用于電阻存儲(chǔ)元件的相變材料。
相變存儲(chǔ)器以表現(xiàn)出至少兩種不同狀態(tài)的相變材料為基礎(chǔ)。相 變材料可凈皮用在存4諸單元中存儲(chǔ)多個(gè)凄t據(jù)位。相變材料的狀態(tài)可4皮 稱為非晶態(tài)和晶態(tài)。之所以可以區(qū)分狀態(tài)是因?yàn)榉蔷B(tài)通常比晶態(tài) 表現(xiàn)出更高的電阻率。
一般地，非晶態(tài)涉及更加無(wú)序的原子結(jié)構(gòu)， 而晶態(tài)涉及更加有序的晶格。
一些相變材料表現(xiàn)出多于一種的晶
態(tài)，例如，面心立方(FCC)態(tài)和六方密堆積(HCP)態(tài)。這兩種 晶態(tài)具有不同的電阻率并可用于存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)位。
在相變材料中的相變能夠被可逆地誘發(fā)。以這種方式，存儲(chǔ)器 可以響應(yīng)溫度改變/人非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)以及乂人晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。 可以以多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)相變材料的溫度改變。例如，可以直接將激 光射向相變材料，可驅(qū)使電流通過相變材料，或者可驅(qū)使電流穿過 與相變材料相鄰的電阻加熱器。利用這些方法中的任意一種，相變 材料的可控加熱導(dǎo)致相變材料內(nèi)的可控相變。
包括具有多個(gè)由相變材料構(gòu)成的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)陣列的相變 存儲(chǔ)器可一皮編程，以利用相變材料的存儲(chǔ)狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在這種 相變存儲(chǔ)器件中讀取和寫入數(shù)據(jù)的 一種方式是控制施加給相變材 泮牛上的電流"永沖和/或電壓力永沖。電流和/或電壓的水平通常對(duì)應(yīng)于 在每個(gè)存儲(chǔ)單元中相變材料中誘發(fā)的溫度。
用于將相變存儲(chǔ)單元中的相變?cè)囊粋€(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變(設(shè)置或重 置)為另一個(gè)狀態(tài)的電流相當(dāng)大地依賴于在電才及和相變?cè)g的
界面處的電流密度。已經(jīng)將隔離l支術(shù)(spacer techniques )用于減小 界面區(qū)域，其減小了設(shè)置和重置存儲(chǔ)元件所需的絕對(duì)電流。用于減 小界面區(qū)域的另一種技術(shù)使用了 2005年7月14日申請(qǐng)的標(biāo)題為 "PHASE CHANGE MEMORY CELL HAVING NANOWIRE ELECTRODE"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/182,022中所描述的用于相變 存儲(chǔ)單元的納米線電極。然而，這些技術(shù)中的存儲(chǔ)單元的尺寸仍然 受到用于使電流通過相變單元的存取裝置的限制。
此外，為了設(shè)置和重置相變?cè)?，必須提供相變?cè)拈撝惦?壓，因此，存取裝置的電阻率必需小到能夠進(jìn)4亍低壓才喿作。此外， 相變存儲(chǔ)單元典型地是后段制程的(backend-of-line)存儲(chǔ)單元。因 此，大量的區(qū)域被用于將通常位于前段制程(front-end-of-line)中 的存取裝置連接至位于后段制程的存儲(chǔ)單元。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種存儲(chǔ)單元。該存儲(chǔ)單元包括 存儲(chǔ)元件；以及納米管晶體管，該納米管晶體管與存儲(chǔ)元件接觸以 訪問存儲(chǔ)元件。


附圖是為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的理解，并且組成了說(shuō)明書的 一部分。附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā) 明的原理。通過以下詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其他實(shí)施例和本發(fā)明許 多預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)將變得容易理解。附圖中的元件不一定相對(duì)于彼此成 比例。相似的參考標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)相似的部件。
圖l是示出了存儲(chǔ)器件的一個(gè)實(shí)施例的框圖； 圖2是示出了碳納米管(CNT)晶體管的一個(gè)實(shí)施例的示圖； 圖3A是示出了存4諸元件的一個(gè)實(shí)施例的示圖； 圖3B是示出了存儲(chǔ)元件的另一個(gè)實(shí)施例的示圖； 圖4A是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)的一個(gè)實(shí)施例的示圖； 圖4B是示出了存4諸單元對(duì)的另 一個(gè)實(shí)施例的示圖； 圖4C是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)的另一個(gè)實(shí)施例的示圖； 圖5是示出了存儲(chǔ)單元的另 一個(gè)實(shí)施例的示圖； 圖6是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)的另一個(gè)實(shí)施例的示圖；以及 圖7是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出存儲(chǔ)器件100的一個(gè)實(shí)施例的框圖。存儲(chǔ)器件100 包括寫脈沖發(fā)生器102、分配電路104、存儲(chǔ)單元106a、 106b、 106c和106d、以及讀出電^各108。在一個(gè)實(shí)施例中，存4諸單元106a-106d 是電阻存儲(chǔ)單元，例如基于存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)材料從非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn) 變的相變存儲(chǔ)單元。在另一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d是傳
導(dǎo)橋4妄隨才幾存取存^f諸(CBRAM )單元、》茲阻隨沖幾存耳又存4諸(MRAM ) 單元、鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)(FeRAM)單元、懸臂存儲(chǔ)單元、聚合物 存儲(chǔ)單元、或其他適當(dāng)?shù)暮蠖沃瞥痰拇妗街T單元。
存儲(chǔ)單元106a-106d中的每一個(gè)均包括存儲(chǔ)元件和用于存取存 儲(chǔ)元件的納米管晶體管。在一個(gè)實(shí)施例中，納米管晶體管是碳納米 管(CNT)晶體管。CNT晶體管位于兩個(gè)金屬化層之間。CNT晶 體管的電流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET ) 的電流密度。諸如相變?cè)拇鎯?chǔ)元件電耦合至納米管晶體管。在 一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)元件為蘑菇結(jié)構(gòu)并與納米管晶體管的源極或漏 極4妄觸。在另一個(gè)實(shí)施例中，相變?cè)挥谝粋€(gè)通孔(納米管晶體 管也位于該通孔內(nèi))內(nèi)并與納米管晶體管的源才及或漏才及接觸。
基于才艮據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的納米管晶體管的面積為4F2,其 中，"F"是最小的形體尺寸。被每個(gè)存儲(chǔ)單元所占據(jù)的小區(qū)域能夠 嵌入存儲(chǔ)電^各并使之4皮此孤立。此外，由于與MOSFET相比CNT 晶體管的電流密度更大，所以對(duì)用于存取存儲(chǔ)單元的外圍電路的核 心要求放松。對(duì)外圍電路的核心要求放;松是因?yàn)闄M跨CNT晶體管 的壓降小于橫跨MOSFET的壓降。由于存儲(chǔ)單元更小的尺寸，還 減小了互連長(zhǎng)度，從而進(jìn)一步減小了寄生電阻和電容(RC)常數(shù)。 因此，CNT晶體管存儲(chǔ)單元能夠?qū)⒋鎯?chǔ)單元的尺寸調(diào)為4F2。
CNT晶體管被盡可能接近于存儲(chǔ)元件放置。由于存儲(chǔ)元件不需 要下連至硅表面，所以配線和寄生效應(yīng)被最小化。存儲(chǔ)元件的結(jié)合 并不限于僅僅一層，而是可以堆疊多個(gè)存儲(chǔ)元件。在CNT晶體管 選才奪裝置和相變?cè)g的界面處的電流密度^皮固有地增大，這有 助于減小i殳置和重置電流。對(duì)于存在若干金屬化級(jí)的嵌入式存^f諸電
路，存儲(chǔ)陣列結(jié)合到金屬化的上等級(jí)而解碼器和控制邏輯直接集成 在存儲(chǔ)陣列下是可行的。然而，如果沒有足夠的金屬化等級(jí)可用(例 如，對(duì)于單獨(dú)的存^f諸電if各，可以限制金屬等級(jí)的凄t量)，較低的金 屬化等級(jí)還可以實(shí)現(xiàn)為高度摻雜的硅或多晶硅。
在一個(gè)實(shí)施例中，寫脈沖發(fā)生器102生成電流或電壓脈沖，其 :故可控制地直4妾經(jīng)由分配電3各104導(dǎo)向存^f渚單元106a-106d。在一 個(gè)實(shí)施例，分配電路104包括多個(gè)晶體管，這些晶體管可控制地將 電流或電壓脈沖導(dǎo)向存儲(chǔ)單元。寫脈沖發(fā)生器102通過信號(hào)路徑110 電耦合至分配電^各104。分配電路104通過信號(hào)^各徑112a-112d電 耦合至存4諸單元106a-106d。分配電^各104通過信號(hào)路徑112a電耦 合至存儲(chǔ)單元106a。分配電3各104通過信號(hào)路徑112b電耦合至存 儲(chǔ)單元106b。分配電路104通過信號(hào)路徑112c電耦合至存儲(chǔ)單元 106c。分配電路104通過信號(hào)路徑112d電耦合至存儲(chǔ)單元106d。 此夕卜，分配電^各104通過4言號(hào)^各徑114電耦合至讀出電^各108，以 及讀出電路108通過信號(hào)^各徑116電耦合至寫月永沖發(fā)生器102。
讀出電路108讀出存儲(chǔ)單元106a-106d的狀態(tài)，并提供代表存 儲(chǔ)單元106a-106d的電阻的狀態(tài)的信號(hào)。讀出電^各108通過信號(hào)路 徑114讀耳又存^[諸單元106a-106d的每一個(gè)的狀態(tài)。分配電^各104通 過信號(hào)^各徑112a-112d控制性地在讀出電路108和存儲(chǔ)單元 106a-106d之間導(dǎo)引讀耳又信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，分配電^各104包 括多個(gè)晶體管，這些晶體管可控制地在讀出電^各108和存儲(chǔ)單元 106a-106d之間導(dǎo)引讀取信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d由在溫度改變的影響下 可以A人非晶態(tài)變?yōu)榫B(tài)或乂人晶態(tài)變?yōu)榉蔷B(tài)的相變材并+制成。乂人 而，結(jié)晶程度定義了至少兩種用于在存儲(chǔ)器件100內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存 儲(chǔ)狀態(tài)。至少兩種存4渚狀態(tài)可分配有位值"0"和"1"。存^f渚單元 106a-106d的位狀態(tài)由于它們的電阻率而顯著不同，在非晶態(tài)下，
相變材津牛表i^見出明顯高于晶態(tài)的電阻率。為此，讀出》文大器108讀 出單元電阻率，從而確定了分配給特定存儲(chǔ)單元106a-106d的位值。
為了對(duì)存儲(chǔ)器件100內(nèi)的存儲(chǔ)單元106a-106d進(jìn)行編程，寫脈 沖發(fā)生器102生成用于加熱目標(biāo)存儲(chǔ)單元中的相變材料的電流或電 壓脈沖。在一個(gè)實(shí)施例中，寫脈沖發(fā)生器102生成適當(dāng)?shù)碾娏骰螂?壓脈沖，其被饋送到分配電路104中并分配給特定的目標(biāo)存儲(chǔ)單元 106a-106d。根據(jù)是否設(shè)置或重置存儲(chǔ)單元來(lái)控制電流或電壓脈沖的 幅度和持續(xù)時(shí)間。通常，存儲(chǔ)單元的"設(shè)置"操作是將目標(biāo)存儲(chǔ)單 元的相變材料加熱到其結(jié)晶溫度之上(但低于其熔化溫度)足夠長(zhǎng) 時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)晶態(tài)。通常，存儲(chǔ)單元的"重置"操作是將目標(biāo)存儲(chǔ) 單元的相變材料加熱到其熔化溫度之上，然后快速地淬火冷卻該材 泮牛，^人而實(shí)if見非晶態(tài)。
圖2是示出了納米管晶體管150的一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一個(gè) 實(shí)施例中，納米管晶體管150是-灰納米管(CNT)晶體管。CNT晶 體管150包括第一金屬層152、柵極層154、第二金屬層156、納米 管158a和158b。第一金屬層152為CNT晶體管150才是供了源4及和 漏極中的一個(gè)，而第二金屬層156為CNT晶體管150提供了源極 和漏極中的另一個(gè)。第一金屬層152電耦合至提供源極線或漏極線 的第一導(dǎo)線160。斥冊(cè)才及層154電耦合至字線162。第二金屬層156 電耦合至4是供源4及線或漏極線的第二導(dǎo)線164。第一金屬層152電 耦合至納米管158a的一側(cè)。納米管158a的另一側(cè)電耦合至柵極層 154的一側(cè)。柵極層154的另一側(cè)電耦合至納米管158b的一側(cè)。納 米管158b的另一側(cè)電耦合至第二金屬層156。
響應(yīng)于字線162上的邏輯高信號(hào)，CNT晶體管150導(dǎo)通，以在 第一導(dǎo)線160和第二導(dǎo)線164之間傳送信號(hào)。響應(yīng)于字線162上的 邏輯低信號(hào)，CNT晶體管150截止，以阻止信號(hào)在第一導(dǎo)線160和
第二導(dǎo)線164之間傳送。CNT晶體管150比金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)管(MOSFET)具有更大的電流密度。
圖3A是示出了存儲(chǔ)單元200a的一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一個(gè)實(shí) 施例中，存^f諸單元106a-106d的每一個(gè)都與存々者單元200a類似。存 儲(chǔ)單元200a包括第一導(dǎo)線202a、字線204、第二導(dǎo)線202b、 CNT 晶體管206、以及相變?cè)?08。第一導(dǎo)線202a電耦合至相變?cè)?208的一側(cè)。相變?cè)?08的另一側(cè)電耦合至CNT晶體管206的源 -漏通路的一側(cè)。CNT晶體管206的源-漏通路的另一側(cè)電耦合至第 二導(dǎo)線202b。 CNT晶體管206的柵極電耦合至字線204。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a是源才及線，而第二導(dǎo)線202b 是位線。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a是位線，而第二導(dǎo)線 202b是源才及線。第一導(dǎo)線202a位于第一水平面內(nèi)，字線204位于 第二水平面內(nèi)，以及第二導(dǎo)線202b位于第三水平面內(nèi)。第一水平 面與第二水平面隔開并與其平;f于，以及第二水平面與第三水平面隔 開并與其平行。相變?cè)?08從第一導(dǎo)線202a開始向字線204延 伸。CNT晶體管206的源-漏通路從字線204開始向第一導(dǎo)線202a 和第二導(dǎo)線202b延伸。相變?cè)?08和CNT晶體管206的源-漏通 ^各基本垂直對(duì)準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a基本與第二導(dǎo)線202b平行， 而字線204基本與第一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線202b垂直。在另 一個(gè) 實(shí)施例中，字線204與第 一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線202b之間的角度
為除90。以外的角度。
在制造CNT晶體管206的相同的通孔中制造相變?cè)?08 。 才艮據(jù)本發(fā)明，相變?cè)?08可以由各種材料制成。 一關(guān)殳地，包括來(lái) 自周期表第VI組的一種或多種元素的硫?qū)倩衔锖辖鸨挥糜谶@種材 料。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元200a的相變?cè)?08由A乾屬化合 物制成，例如GeSbTe、 SbTe、 GeTe或AglnSbTe。在另一個(gè)實(shí)施例 中，才目變?cè)?牛208不包4舌石危力矣元素，例^口 GeSb、 GaSb、 InSb或 GeGalnSb。在另一個(gè)實(shí)施例中，相變?cè)?08由包括元素Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se和S中一種或多種的任意適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞?br> 響應(yīng)于字線204上的邏輯高信號(hào)，CNT晶體管206導(dǎo)通，以通 過相變?cè)?08 ,人第一導(dǎo)線202a向第二導(dǎo)線202b傳送信號(hào)，或者 通過相變?cè)?08 /人第二導(dǎo)線202b向第一導(dǎo)線202a傳送信號(hào)。利 用CNT晶體管206的導(dǎo)通傳給相變?cè)?08的信號(hào)被用于讀取相 變?cè)?08的狀態(tài)、設(shè)置相變?cè)?08或重置相變?cè)?08。響應(yīng) 于字線204上的邏輯j氐信號(hào)，CNT晶體管206截止，以阻止通過相 變?cè)?08在第一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線202b之間傳送信號(hào)。
圖3B是示出了存儲(chǔ)單元200b的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一個(gè) 實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d的每一個(gè)都與存儲(chǔ)單元200b類似。 除了在存儲(chǔ)單元200b中第二導(dǎo)線202b基本與第一導(dǎo)線202a垂直 并基本與字線204平行之外，如先前參照?qǐng)D3A所描述并示出的， 存4諸單元200b與存卩諸單元200a類似。存々者單元200b與存4諸單元 2003類似地運(yùn)作。
在另一個(gè)實(shí)施例，字線204基本與第一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線 202b平行。在另一個(gè)實(shí)施例，字線204基本與第一導(dǎo)線202a平行 且基本與第二導(dǎo)線202b垂直。在其他實(shí)施例中，l吏用其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
圖4A是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)220a的一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一個(gè) 實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d的每一個(gè)都與存儲(chǔ)單元對(duì)220a中的 一個(gè)存4諸單元類似。存^f諸單元220a包4舌第一導(dǎo)線202a、第二導(dǎo)線 202b、第三導(dǎo)線202c、第一字線204a、第二字線204b、第一CNT
晶體管206a、第二CNT晶體管206b、第一相變?cè)?08a、以及第 二相變?cè)?08b。
第一導(dǎo)線202a電耦合至第一相變?cè)?08a的一側(cè)。第一相變 元件208a的另一側(cè)電耦合至第一 CNT晶體管206a的源-漏通路的 一側(cè)。第一 CNT晶體管206a的源-漏通路的另 一側(cè)電耦合至第二導(dǎo) 線202b。第二導(dǎo)線202b電耦合至第二 CNT晶體管206b的源-漏通 路的一側(cè)。第二CNT晶體管206b的源-漏通路的另一側(cè)電耦合至第 二相變it/f牛208b的一側(cè)。第二相變?cè)?牛208b的另一側(cè)電津禺合至第 三導(dǎo)線202c。第一 CNT晶體管206a的4冊(cè)極電耦合至第一字線204a。 第二 CNT晶體管206b的柵極電耦合至第二字線204b。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a和第三導(dǎo)線202c是源4及線， 而第二導(dǎo)線202b是位線。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a和第 三導(dǎo)線202c是位線，而第二導(dǎo)線202b是源才及線。第一導(dǎo)線202a 位于第一水平面內(nèi)，第一字線204a位于第二水平面內(nèi)，第二導(dǎo)線 202b位于第三水平面內(nèi)，第二字線204b位于第四水平面內(nèi)，以及 第三導(dǎo)線202c位于第五水平面內(nèi)。第一水平面與第二水平面隔開 并與其平行。第二水平面與第三水平面隔開并與其平行。第三水平
面與第四水平面隔開并與其平;f于，以及第四水平面與第五水平面隔 開并與其平行。
第一相變?cè)?08a從第一導(dǎo)線202a開始向第一字線204a延 伸。第一 CNT晶體管206a的源-漏通路/人第一字線204a開始向第 一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線202b延伸。第二 CNT晶體管206b的源-漏通路從第二字線204b開始向第二導(dǎo)線202b和第三導(dǎo)線202c延 伸。第二相變?cè)?08b從第三導(dǎo)線202c開始向第二字線204b延 伸。第一相變?cè)?08a、第一 CNT晶體管206a的源-漏通3各、第 二 CNT晶體管206b的源-漏通路、以及第二相變?cè)?08b基本垂 直對(duì)準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a基本與第三導(dǎo)線202c平4亍， 并且基本垂至于第二導(dǎo)線202b、第一字線204a和第二字線204b 垂直。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二導(dǎo)線202b、第一字線204a和第二 字線204b與第一導(dǎo)線202a和第三導(dǎo)線202c之間的角度為除90。 以外的角度。
在相同通孔中制造第一相變?cè)?08a與第一 CNT晶體管 206a。在相同通孔中制造第二相變?cè)?08b與第二 CNT晶體管 206b。第一4目變?cè)猑牛208a和第二才目變?cè)?牛208b由與先前參照?qǐng)D3A 描述的相變?cè)?08類似的材并+制成。
響應(yīng)于第一字線204a上的邏輯高信號(hào)，第一 CNT晶體管206a 導(dǎo)通，以通過第一相變?cè)?08a 乂人第一導(dǎo)線202a向第二導(dǎo)線202b 傳送信號(hào)，或者通過第一相變?cè)?08a從第二導(dǎo)線202b向第 一導(dǎo) 線202a傳送信號(hào)。通過導(dǎo)通的第一 CNT晶體管206a向第一相變 元件208a傳送的信號(hào)被用于讀取第一相變?cè)?08a的狀態(tài)、設(shè)置 第一相變?cè)?牛208a，或重置第一相變?cè)?08a。響應(yīng)于第一字線 204a上的邏輯低信號(hào)，第一 CNT晶體管206a截止，以阻止通過第 一相變?cè)?08a在第一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線202b之間傳送信號(hào)。
響應(yīng)于第二字線204b上的邏輯高信號(hào)，第二 CNT晶體管206b 導(dǎo)通，以通過第二相變?cè)?08b乂人第二導(dǎo)線202b向第三導(dǎo)線202c 傳送信號(hào)，或者通過第二相變?cè)?08b從第三導(dǎo)線202c向第二導(dǎo) 線202b傳送信號(hào)。通過導(dǎo)通的第二 CNT晶體管206b向第二相變 元件208b傳送的信號(hào)被用于讀取第二相變?cè)?08b的狀態(tài)、設(shè)置 第二相變?cè)?08b，或重置第二相變?cè)?08b。響應(yīng)于第二字線 204b上的邏輯低信號(hào)，第二 CNT晶體管206b截止，以阻止通過第 二相變?cè)?08b在第二導(dǎo)線202b和第三導(dǎo)線202c之間傳送信號(hào)。
圖4B是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)220b的另 一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一 個(gè)實(shí)施例中，存^f諸單元106a-106d的每一個(gè)都與存4諸單元對(duì)220b 中的一個(gè)存儲(chǔ)單元類似。除了在存^f諸單元220b中第二導(dǎo)線202b基 本與第 一導(dǎo)線202a和第三導(dǎo)線202c平行以及基本與第 一字線204a 和第二字線204b垂直之外，如先前參照?qǐng)D4A描述并示出的，存儲(chǔ) 單元220b類似于存儲(chǔ)單元220a。存儲(chǔ)單元220b與存儲(chǔ)單元220a 類4以i也運(yùn)訐乍。
圖4C是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)220c的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一 個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d的每一個(gè)都與存儲(chǔ)單元對(duì)220c 中的一個(gè)存儲(chǔ)單元類似。除了在存儲(chǔ)單元220c中第二導(dǎo)線202b和 第三導(dǎo)線202c基本與第一導(dǎo)線202a垂直之外，如先前參照?qǐng)D4A 描述并示出的，存儲(chǔ)單元220c類似于存儲(chǔ)單元220a。存儲(chǔ)單元220c 與存儲(chǔ)單元220a類似地運(yùn)作。
在另 一個(gè)實(shí)施例中，第一字線204a和第二字線204b基本與第 一導(dǎo)線202a、第二導(dǎo)線202b和第三導(dǎo)線202c平4亍。在另一個(gè)實(shí)施 例中，第一字線204a基本與第二字線204b垂直。在其他實(shí)施例中， 使用其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
圖5是示出了存儲(chǔ)單元240的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一個(gè)實(shí) 施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d的每一個(gè)都與存儲(chǔ)單元240類似。存 儲(chǔ)單元240包括第一導(dǎo)線202a、第二導(dǎo)線202b、字線204、 CNT 晶體管206、以及相變?cè)?08。第一導(dǎo)線202a電耦合至相變?cè)?208的一側(cè)。相變?cè)?08的另一側(cè)電耦合至CNT晶體管206的源 -漏通路的另一側(cè)。CNT晶體管206的源-漏通^^的另一側(cè)電耦合至 第二導(dǎo)線202b。 CNT晶體管206的柵極電耦合至字線204。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a是源才及線，而第二導(dǎo)線202b 是位線。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a是位線，而第二導(dǎo)線
202b是源才及線。第一導(dǎo)線202a位于第一水平面內(nèi)，字線204位于 第二水平面內(nèi)，以及第二導(dǎo)線202b位于第三水平面內(nèi)。第一水平 面與第二水平面隔開并與其平^f于，以及第二水平面與第三水平面隔 開并與其平行。
相變?cè)?08 乂人第一導(dǎo)線202a開始向字線204延伸。CNT晶 體管206的源-漏通路乂人字線204開始向第一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線 202b延伸。相變?cè)?08和CNT晶體管206的源-漏通路基本垂直對(duì)準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a基本與第二導(dǎo)線202b平4亍并 基本與字線204垂直。在另 一個(gè)實(shí)施例中，字線204與第 一導(dǎo)線202a 和第二導(dǎo)線202b之間的角度為除90°以外的角度。在其他實(shí)施例中， 使用其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。在制造CNT晶體管206的通孔上以蘑菇結(jié) 構(gòu)制造相變?cè)?08。如先前參照?qǐng)D3A描述并示出的，存儲(chǔ)元件 240與存4諸單元200a類似地運(yùn)作。
圖6是示出了存儲(chǔ)單元對(duì)260的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一個(gè) 實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d的每一個(gè)都與存儲(chǔ)單元對(duì)260中的 一個(gè)存儲(chǔ)單元類似。存儲(chǔ)單元260包括第一導(dǎo)線202a、第二導(dǎo)線 202b、第三導(dǎo)線202c、字線204、第一 CNT晶體管206a、第二 CNT 晶體管206b、第一相變?cè)?08a、以及第二相變?cè)?08b。
第一導(dǎo)線202a電耦合至第一相變?cè)?08a的第一側(cè)和第二相 變?cè)?08a的第一側(cè)?；九c第一相變?cè)?08a的第一側(cè)垂直的 相變?cè)?08a的第二側(cè)電耦合至第一 CNT晶體管206a的源-漏通 路的一側(cè)。第一 CNT晶體管206a的源-漏通i 各的另 一側(cè)電耦合至第 二導(dǎo)線202b?；九c第一相變?cè)?08a的第一側(cè)垂直的相變?cè)?208b的第二側(cè)電耦合至第二 CNT晶體管206b的源-漏通i 各的一側(cè)。 第二 CNT晶體管206b的源-漏通^各的另一側(cè)電耦合至第三導(dǎo)線
202c。第一 CNT晶體管206a的4冊(cè)極和第二 CNT晶體管206b的棚-才及電井禹合至字線204。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a是源才及線，而第二導(dǎo)線202b 和第三導(dǎo)線202c是位線。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a是位 線，而第二導(dǎo)線202b和第三導(dǎo)線202c是源4及線。第一導(dǎo)線202a、 第 一相變?cè)?08a和第二相變?cè)?08b位于第 一水平面內(nèi)，字線 204位于第二水平面內(nèi)，以及第二導(dǎo)線202b和第三導(dǎo)線202c位于 第三水平面內(nèi)。第一水平面與第二水平面隔開并與其平行，以及第 二水平面與第三水平面隔開并與其平行。
第一 CNT晶體管206a的源-漏通3各從字線204開始向第 一相變 元件208a和第二導(dǎo)線202b延伸。第 一相變?cè)?08a和第一 CNT 晶體管206a的源-漏通路基本垂直對(duì)準(zhǔn)。第二 CNT晶體管206b的 源-漏通^各乂人字線204開始向第二相變?cè)脚?08b和第三導(dǎo)線202c 延伸。第二相變?cè)?08b和第二 CNT晶體管206b的源-漏通路基 本垂直對(duì)準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a基本與第二導(dǎo)線202b和第三 導(dǎo)線202c平行，并基本與字線204垂直。在另一個(gè)實(shí)施例中，字 線204與第一導(dǎo)線202a、第二導(dǎo)線202b和第三導(dǎo)線202c之間的角 度為除90。以外的角度。在其他實(shí)施例中，使用其他適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。 在制造第一 CNT晶體管206a的通孔上以蘑菇結(jié)構(gòu)制造第一相變?cè)?件208a。在制造第二 CNT晶體管206b的通孔上以蘑菇結(jié)構(gòu)制造第 二相變?cè)?08b 。
響應(yīng)于字線204上的邏輯高信號(hào)，第一CNT晶體管206a導(dǎo)通， 以通過第一相變?cè)?08a從第一導(dǎo)線202a向第二導(dǎo)線202b傳送 信號(hào)，或者通過第一相變?cè)?08a從第二導(dǎo)線202b向第一導(dǎo)線 202a傳送信號(hào)。通過導(dǎo)通的第一 CNT晶體管206a向第一相變?cè)?br> 208a傳送的信號(hào)被用于讀取第一相變?cè)?08a的狀態(tài)、設(shè)置第一 相變?cè)?牛208a，或者重置第一相變?cè)猣f 208a。》匕夕卜，響應(yīng)于字線 204上的邏輯高信號(hào)，第二 CNT晶體管206b導(dǎo)通，以通過第二相 變?cè)?08b從第一導(dǎo)線202a向第三導(dǎo)線202c傳送信號(hào)，或者通 過第二相變?cè)?08b 乂人第三導(dǎo)線202c向第一導(dǎo)線202a傳送信號(hào)。 通過導(dǎo)通的第二 CNT晶體管206b向第二相變?cè)?08b傳送的信 號(hào)被用于讀取第二相變?cè)?08b的狀態(tài)、設(shè)置第二相變?cè)?08b, 或者重置第二相變?cè)脚?08b。
響應(yīng)于字線204上的邏輯低信號(hào)，第一 CNT晶體管206a截止， 以阻止通過第一相變?cè)?牛208a在第一導(dǎo)線202a和第二導(dǎo)線202b 之間傳送信號(hào)。此外，響應(yīng)于字線204上的邏輯低信號(hào)，第二CNT 晶體管206b截止，以阻止通過第二相變?cè)?08b在第一導(dǎo)線202a 和第三導(dǎo)線202c之間傳送信號(hào)。
圖7是示出了存^f諸單元對(duì)280的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。在一個(gè) 實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元106a-106d的每一個(gè)都與存儲(chǔ)單元對(duì)280中的 一個(gè)存儲(chǔ)單元類似。存儲(chǔ)單元280包括第一導(dǎo)線202a、第二導(dǎo)線 202b、第三導(dǎo)線202c、第一字線204a、第二字線204b、第一CNT 晶體管206a、第二 CNT晶體管206b、第一相變?cè)?08a、以及第 二相變?cè)?08b 。
第一導(dǎo)線202a電耦合至第一相變?cè)?08a的第一側(cè)?；九c 第一相變?cè)?08a的第一側(cè)垂直的第一相變?cè)?08a的第二側(cè)電 耦合至第一 CNT晶體管206a的源-漏通路的一側(cè)。第一 CNT晶體 管206a的源-漏通^各的另一側(cè)電耦合至第二導(dǎo)線202b。第二導(dǎo)線 202b電耦合至第二 CNT晶體管206b的源-漏通路的一側(cè)。第二 CNT 晶體管206b的源-漏通路的另一側(cè)電耦合至第二相變?cè)?08b的 第一側(cè)?；九c第二相變?cè)?08b的第一側(cè)垂直的第二相變?cè)?208b的第二側(cè)電耦合至第三導(dǎo)線202c。第一 CNT晶體管206a的
沖冊(cè)極電耦合至第一字線204a。第二 CNT晶體管206b的4冊(cè)極電耦合 至第二字線204b。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a和第三導(dǎo)線202c是源極線， 而第二導(dǎo)線202b是位線。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a和第 三導(dǎo)線202c是位線，而第二導(dǎo)線202b是源才及線。第一導(dǎo)線2Q2a 和第三導(dǎo)線202c 4立于第一水平面內(nèi)。第二導(dǎo)線202b、第一字線204a 和第二字線204b位于第二水平面內(nèi)。第一水平面與第二水平面隔 開并與其平行。
第 一相變?cè)?08a從第 一導(dǎo)線202a開始延伸向第二水平面。 第一 CNT晶體管206a的源-漏通路從字線204b開始水平延伸向第 一相變?cè)?08a和第二導(dǎo)線202b。第二相變?cè)缗?08b /人第三導(dǎo)線 202c開始延伸向第二水平面。第二 CNT晶體管206b的源-漏通路 從字線204b開始水平延伸向第二相變?cè)?08b和第二導(dǎo)線202b。 第一 CNT晶體管206a的源-漏通路和第二 CNT晶體管206b的源-漏通^各基本7K平準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)線202a和第三導(dǎo)線202c基本與第二 導(dǎo)線202b、第一字線204a和第二字線204b平行。在另一個(gè)實(shí)施例 中，第一導(dǎo)線202a和第三導(dǎo)線202c相對(duì)于第二導(dǎo)線202b、第一字 線204a和第二字線204b成一定角度。在其他實(shí)施例中，使用其他 適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。如先前參照?qǐng)D4A描述并示出的，存儲(chǔ)單元280與存 4諸單元220a類似地運(yùn)行。
管的存儲(chǔ)單元。納米管晶體管存取裝置比MOSFET存取裝置具有 更大的電流密度，并能夠使存儲(chǔ)單元的尺寸減小到4F2。用于單獨(dú) 存儲(chǔ)電路和嵌入式存儲(chǔ)電路的許多結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 一種存儲(chǔ)單元，包括:存儲(chǔ)元件；以及納米管晶體管，所述納米管晶體管與所述存儲(chǔ)元件接觸以存取所述存儲(chǔ)元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中，所述存儲(chǔ)元件包括相 變存儲(chǔ)元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中，所述存儲(chǔ)元件包括后 段制程的存儲(chǔ)元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中，從包括磁阻存儲(chǔ)元件、 傳導(dǎo)橋接存儲(chǔ)元件、鐵電存儲(chǔ)元件、懸臂存儲(chǔ)元件和聚合物存 儲(chǔ)元件的組中選擇所述存儲(chǔ)元件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中，所述納米管晶體管包 括碳納米管(CNT)晶體管。
6. —種存儲(chǔ)器，包括第一導(dǎo)線；第一存儲(chǔ)元件，所述第一存儲(chǔ)元件耦合至所述第一導(dǎo)線；第一納米管晶體管，所述第一納米管晶體管具有源-漏通 ^各，所述源-漏通^各的第 一側(cè)與所述第 一存儲(chǔ)元件4妄觸；第一字線，所述第一字線耦合至所述第一納米管晶體管 的4冊(cè)一及；以及第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線耦合至所述第一納米管晶體管 的所述源-漏通i 各的第二側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器，其中，在所述第一字線上施加 第一信號(hào)使所述第一納米管晶體管導(dǎo)通，以在所述第一導(dǎo)線和 所述第二導(dǎo)線之間傳送第二信號(hào)，從而存取所述第一存儲(chǔ)元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器，其中，所述字線相對(duì)于所述第 一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線成一定角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器，其中，所述字線基本與所述第 一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線中的一個(gè)平行。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器，還包括第二納米管晶體管，所述第二納米管晶體管具有源-漏通 ^各，所述源-漏通^各的第一側(cè)耦合至所述第二導(dǎo)線；第二字線，所述第二字線耦合至所述第二納米管晶體管 的柵極；第二存儲(chǔ)元件，所述第二存儲(chǔ)元件與所述第二納米管晶 體管的所述源-漏通路的第二側(cè)接觸；以及第三導(dǎo)線，所述第三導(dǎo)線耦合至所述第二存儲(chǔ)元件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器，其中，所述第一導(dǎo)線基本與 所述第三導(dǎo)線平行，并基本與所述第二導(dǎo)線垂直。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的存儲(chǔ)器，其中，所述第一導(dǎo)線基本與 所述第一字線以及所述第二字線垂直。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器，其中，所述第一導(dǎo)線、所述 第一字線、所述第二導(dǎo)線、所述第二字線和所述第三導(dǎo)線分別 位于不同的平行的平面內(nèi)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器，其中，所述第一導(dǎo)線和所述 第三導(dǎo)線位于第一平面內(nèi)，以及其中，所述第一字線、所述第 二導(dǎo)線和所述第二字線位于第二平面內(nèi)，所述第二平面與所述 第一平面隔開并與所述第一平面平行。
15. —種存儲(chǔ)器，包括第一導(dǎo)線；第一存儲(chǔ)元件，所述第一存儲(chǔ)元件耦合至所述第一導(dǎo)線；第一納米管晶體管，所述第一納米管晶體管具有源-漏通 ^各，所述源-漏通路的第一側(cè)與所述第一存^f諸元件4妄觸；第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線耦合至所述第一納米管晶體管 的所述源-漏通路的第二側(cè)；第二存儲(chǔ)元件，所述第二存儲(chǔ)元件耦合至所述第一導(dǎo)線；第二納米管晶體管，所述第二納米管晶體管具有源-漏通 路，所述源-漏通路的第 一側(cè)與所述第二存儲(chǔ)元件接觸；第三導(dǎo)線，所述第三導(dǎo)線耦合至所述第二納米管晶體管 的所述源-漏通^各的第二側(cè)；以及字線，所述字線耦合至所述第一納米管晶體管的柵極和 所述第二納米管晶體管的柵極。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器，其中，所述字線基本與所述 第一導(dǎo)線垂直。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器，其中，所述第一導(dǎo)線、所述 第一存儲(chǔ)元件和所述第二存儲(chǔ)元件位于相同的平面內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器，其中，所述第二導(dǎo)線和所述 第三導(dǎo)線位于相同的平面內(nèi)。
19. 一種用于制造存儲(chǔ)器的方法，所述方法包括才是供存4諸元件；以及提供納米管晶體管，所述納米管晶體管耦合至所述存儲(chǔ) 元件以存取所述存儲(chǔ)元件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述提供存儲(chǔ)元件包括 提供相變存儲(chǔ)元件。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述提供存儲(chǔ)元件包括 提供后段制程的存儲(chǔ)元件。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述提供存儲(chǔ)元件包括 提供從包括磁阻存儲(chǔ)元件、傳導(dǎo)橋接存儲(chǔ)元件、鐵電存儲(chǔ)元件、 懸臂存儲(chǔ)元件和聚合物存儲(chǔ)元件的組中選出的存儲(chǔ)元件。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述提供納米管晶體管 包括提供碳納米管(CNT)晶體管。
24. —種用于制造存儲(chǔ)器的方法，所述方法包括提供第一導(dǎo)線；提供第一存儲(chǔ)元件，所述第一存儲(chǔ)元件耦合至所述第一 導(dǎo)線； 提供第一納米管晶體管，所述納米管晶體管具有源-漏通路，所述源-漏通路的第一側(cè)與所述存儲(chǔ)元件接觸；提供第一字線，所述第一字線耦合至所述第一納米管晶 體管的柵極；以及提供第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線耦合至所述第一納米管晶 體管的所述源-漏通^各的第二側(cè)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述提供所述第一存儲(chǔ) 元件包括在提供所述第 一納米管晶體管的相同通孔中提供所 述第一存儲(chǔ)元件。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述提供所述第一存儲(chǔ) 元件包括在提供所述第 一納米管晶體管的通孔上以蘑菇結(jié)構(gòu) 提供所述第一存儲(chǔ)元件。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括提供第二納米管晶體管，所述第二納米管晶體管具有源-漏通^各，所述源-漏通^各的第一側(cè)耦合至所述第二導(dǎo)線；提供第二字線，所述第二字線耦合至所述第二納米管晶 體管的柵極；提供第二存儲(chǔ)元件，與所述第二納米管晶體管的所述源-漏通^各的第二側(cè)^接觸；以及提供第三導(dǎo)線，所述第三導(dǎo)線耦合至所述第二存儲(chǔ)元件。
28. —種相變存儲(chǔ)器，包括第一導(dǎo)線；相變存儲(chǔ)元件，所述相變存儲(chǔ)元件耦合至所述第一導(dǎo)線； 碳納米管晶體管，所述碳納米管晶體管具有源-漏通^各，所述源-漏通路的第 一側(cè)與所述存儲(chǔ)元件接觸；字線，所述字線耦合至所述納米管晶體管的柵極；以及第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線耦合至所述納米管晶體管的所 述源-漏通路的第二側(cè)；其中，在所述字線上施加第一信號(hào)使所述納米管晶體管 導(dǎo)通，以在所述第一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線之間傳送第二信號(hào)， 乂人而存耳又所述存4諸元件。
全文摘要
一種存儲(chǔ)單元，包括存儲(chǔ)元件；以及納米管晶體管，該納米管晶體管與存儲(chǔ)元件接觸以存取存儲(chǔ)元件。
文檔編號(hào)G11C13/02GK101379565SQ200780004966
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者托馬斯·尼爾希, 羅納德·卡科斯奇科 申請(qǐng)人:奇夢(mèng)達(dá)股份公司