電子設(shè)備的制造方法
【專利說明】電子設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本專利文件要求2014年4月28日提交的標(biāo)題為“ELECTRONIC DEVICE”的申請?zhí)枮?0-2014-0050749的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本專利文件涉及存儲電路或存儲設(shè)備以及它們在電子設(shè)備或電子系統(tǒng)中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0004]近來，隨著電子設(shè)備或電子裝置趨向小型化、低功耗、高性能、多功能性等，存在對于能夠在諸如計算機(jī)、便攜通信設(shè)備等之類的各種電子設(shè)備或應(yīng)用中儲存信息的電子設(shè)備的需求，并且對于這樣的電子設(shè)備已經(jīng)實施了研究和開發(fā)。這樣的電子設(shè)備的實例包括能夠利用根據(jù)施加的電壓或電流在不同電阻狀態(tài)之間切換的特性儲存數(shù)據(jù)且能夠采用各種配置實現(xiàn)的電子設(shè)備，例如，RRAM(電阻式隨機(jī)存取存儲器)、PRAM(相變隨機(jī)存取存儲器)、FRAM (鐵電隨機(jī)存取存儲器)、MRAM (磁性隨機(jī)存取存儲器)、E-保險絲等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本專利文件中公開的技術(shù)包括存儲電路或存儲設(shè)備和它們在電子設(shè)備或電子系統(tǒng)中的應(yīng)用以及電子設(shè)備的各種實現(xiàn)方式，其中，電子設(shè)備可以包括不同的可變電阻存儲單元整體形成在一個存儲單元塊中的半導(dǎo)體存儲器。
[0006]在一個方面中，電子設(shè)備包括半導(dǎo)體存儲器，而半導(dǎo)體存儲器包括:存儲單元塊，其包括第一單元陣列和第二單元陣列，其中第一單元陣列包括字線、與字線交叉的第一位線以及插設(shè)在字線和第一位線之間的第一可變電阻層，以及第二單元陣列包括字線、與字線和第一位線交叉的第二位線以及插設(shè)在字線和第二位線之間且由與第一可變電阻層不同的材料形成的第二可變電阻層；以及列控制塊，其配置成將切換第一可變電阻層所需的第一寫偏置供應(yīng)至第一位線以及將切換第二可變電阻層所需的第二寫偏置供應(yīng)至第二位線。
[0007]上面的電子設(shè)備的實現(xiàn)方式可以包括如下一個或多個。
[0008]字線沿著與襯底的表面平行的第一方向延伸，第一位線沿著與襯底的表面平行且與第一方向交叉的第二方向延伸，并且沿著與襯底的表面垂直的第三方向放置在與字線不同的水平面，以及第二位線沿著第三方向延伸，并且放置在處于沿著第三方向的相同水平面的多個字線之間以及在處于沿著第三方向的相同水平面的多個第一位線之間。第一可變電阻層包括電阻狀態(tài)根據(jù)結(jié)晶化的程度而變化的相變材料，以及第二可變電阻層包括電阻狀態(tài)根據(jù)導(dǎo)電路徑的建立或消失而變化的金屬氧化物。列控制塊被配置成同時或選擇性地執(zhí)行第一寫偏置的供應(yīng)和第二寫偏置的供應(yīng)。第一位線和第二位線對應(yīng)于第一對的第一位線和第二位線，以及列控制塊包括:列控制器，其配置成根據(jù)要寫入存儲單元的數(shù)據(jù)來輸出置位脈沖和復(fù)位脈沖；第一寫驅(qū)動器，其包括配置成輸出第一寫偏置的第一偏置輸出單元和配置成輸出第二寫偏置的第二偏置輸出單元，并且被配置成輸出第一寫偏置和第二寫偏置之一；第一存儲器選擇器，其配置成在列控制器和第一寫驅(qū)動器之間將列控制器的輸出傳輸至第一偏置輸出單元和第二偏置輸出單元之一；以及第一位線選擇器，其配置成在第一寫驅(qū)動器和存儲單元塊之間將第一寫驅(qū)動器的輸出傳輸至第一對的第一位線和第二位線之一。第一存儲器選擇器包括:第一切換元件，其控制第一偏置輸出單元和列控制器之間的連接；以及第二切換元件，其控制第二偏置輸出單元和列控制器之間的連接，以及第一位線選擇器包括:第三切換元件，其控制第一寫驅(qū)動器和第一位線之間的連接；以及第四切換元件，其控制第一寫驅(qū)動器和第二位線之間的連接。選擇性地接通一組第一切換元件和第三切換元件以及另一組第二切換元件和第四切換元件。存儲單元塊還包括:第二對的第一位線和第二位線，第一位線選擇器被配置成將第一寫驅(qū)動器的輸出傳輸至第二對的第一位線和第二位線之一，并且將第一寫驅(qū)動器的輸出選擇性地傳輸至第一對和第二對中的第一位線或第一對和第二對中的第二位線。第一位線選擇器包括:第一對的第三切換元件和第四切換元件，其分別控制第一寫驅(qū)動器和第一對中的第一位線之間的連接以及第一寫驅(qū)動器和第一對中的第二位線之間的連接；以及第二對的第三切換元件和第四切換元件，其分別控制第一寫驅(qū)動器和第二對中的第一位線之間的連接以及第一寫驅(qū)動器和第二對中的第二位線之間的連接。第一對和第二對中的第三切換元件被一起控制，以及第一對和第二對中的第四切換元件被一起控制。存儲單元塊還包括第二對的第一位線和第二位線，以及列控制塊還包括:以與第一寫驅(qū)動器相同方式實現(xiàn)的第二寫驅(qū)動器，第二存儲器選擇器被配置成在列控制器和第二寫驅(qū)動器之間將列控制器的輸出傳輸至第二寫驅(qū)動器的第一偏置輸出單元和第二偏置輸出單元之一；以及第二位線選擇器，其配置成在第二寫驅(qū)動器和存儲單元塊之間將第二寫驅(qū)動器的輸出傳輸至第二對的第一位線和第二位線之一。第一位線選擇器包括:第一對的第三切換元件和第四切換元件，其分別控制第一寫驅(qū)動器和第一對中的第一位線之間的連接以及第一寫驅(qū)動器和第一對中的第二位線之間的連接，以及第二位線選擇器包括第二對的第三切換元件和第四切換元件，其分別控制第二寫驅(qū)動器和第二對中的第一位線之間的連接以及第二寫驅(qū)動器和第二對中的第二位線之間的連接。第一對和第二對中的第三切換元件被獨立地控制，以及第一對和第二對中的第四切換元件被獨立地控制。列控制塊包括:列控制器，其配置成根據(jù)要寫入存儲單元的數(shù)據(jù)來輸出置位脈沖或復(fù)位脈沖；寫驅(qū)動器，其配置成輸出第一寫偏置；存儲器選擇器，其配置成在列控制器和寫驅(qū)動器之間將列控制器的輸出傳輸至寫驅(qū)動器；以及位線選擇器，其配置成在寫驅(qū)動器和存儲單元塊之間將第一寫偏置傳輸至第一位線或?qū)⑿薷牡牡谝粚懫脗鬏斨恋诙痪€。位線選擇器包括:第一晶體管，其控制寫驅(qū)動器和第一位線之間的連接；以及第二晶體管，其控制寫驅(qū)動器和第二位線之間的連接，并且第一晶體管的有源區(qū)的寬度與第二晶體管的有源區(qū)的寬度不同。存儲單元塊還包括插設(shè)在第一可變電阻層和第一位線之間或第一可變電阻層和字線之間的第一選擇元件層，并且控制電壓或電流是否被供應(yīng)至第一可變電阻層。存儲單元塊還包括插設(shè)在第二可變電阻層和第二位線之間或在第二可變電阻層和字線之間的第二選擇元件層，并且控制電壓或電流是否被供應(yīng)至第二可變電阻層。當(dāng)操作第一單元陣列時，半導(dǎo)體存儲器用作儲存用戶數(shù)據(jù)的存儲器，以及當(dāng)操作第二單元陣列時，半導(dǎo)體存儲器用作輔助存儲器的數(shù)據(jù)的輸入-輸出的緩沖存儲器。
[0009]將在附圖、說明書和權(quán)利要求書中更詳細(xì)地描述這些和其他方面、實現(xiàn)方式和相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]圖1A至圖1E圖示了根據(jù)本公開一個實施例的存儲單元塊；
[0011]圖2A和圖2B是圖示根據(jù)本公開一個實施例的制造圖1A至圖1E的存儲單元塊的方法的截面圖；
[0012]圖3圖示了根據(jù)本公開一個實施例的存儲設(shè)備；
[0013]圖4圖示了根據(jù)本公開一個實施例的列控制塊；
[0014]圖5A至圖是解釋利用圖4的列控制塊寫入數(shù)據(jù)的方法的視圖；
[0015]圖6A圖示了根據(jù)本公開一個實施例的列控制塊；
[0016]圖6B圖示了根據(jù)本公開一個實施例的列控制塊；
[0017]圖7圖示了根據(jù)本公開一個實施例的列控制塊；
[0018]圖8圖示了圖7的第三切換元件和第四切換元件的平面圖；
[0019]圖9是圖示根據(jù)本公開另一實施例的存儲單元塊的截面圖；
[0020]圖10圖示了根據(jù)本公開一個實施例的包括存儲設(shè)備的電子設(shè)備。
【具體實施方式】
[0021]以下將參照附圖詳細(xì)描述所公開技術(shù)的各種實例和實現(xiàn)方式。
[0022]附圖可能未必按比例，以及在一些示例中，附圖中的至少一些結(jié)構(gòu)的比例可能被夸大以便清楚地圖示所描述實例或?qū)崿F(xiàn)方式的某些特征。在附圖或說明書中呈現(xiàn)具有多層結(jié)構(gòu)中的兩層或更多層的具體實例時，如所示出的這樣的層的相對定位關(guān)系或布置層的順序反映了所描述或所圖示的實例的特定實現(xiàn)方式，并且可以有不同的相對定位關(guān)系或布置層的順序。另外，所描述或圖示的多層結(jié)構(gòu)的實例可能沒有反映該特定多層結(jié)構(gòu)中存在的所有層(例如，一個或更多個額外層可能存在于兩個圖示的層之間)。作為具體實例，當(dāng)在所描述或圖示的多層結(jié)構(gòu)中的第一層被稱為在第二層“上”或“之上”或者在襯底“上”或“之上”時，第一層可以直接形成在第二層或襯底上，但是也可以表示一個或更多個中間層可能存在于第一層和第二層之間或第一層和襯底之間的結(jié)構(gòu)。
[0023]正開發(fā)的各種存儲器可以根據(jù)它們的特性而用于不同的目的。例如，由于動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)是易失性存儲器且需要周期性的刷新操作(盡管它具有快速的操作速率)，所以它可以用于儲存用于執(zhí)行軟件的數(shù)據(jù)的目的。由于快閃存儲器是非易失性存儲器，并且能夠儲存大容量數(shù)據(jù)，所以它可以用于儲存用戶數(shù)據(jù)的目的?；陔娮枳兓匦詠韮Υ鏀?shù)據(jù)的可變電阻式存儲器，諸如電阻式隨機(jī)存取存儲器(RRAM)、相變隨機(jī)存取存儲器(PRAM)、鐵電隨機(jī)存取存儲器(FRAM)、磁性隨機(jī)存取存儲器(MRAM)等可以根據(jù)期望的特性代替DRAM或快閃存儲器，或可以與DRAM或快閃存儲器一起使用。
[0024]由于如上述的存儲器的使用方面的差異，各種電子設(shè)備或系統(tǒng)可以一起使用許多不同類型的存儲器。諸如存儲卡之類的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)可以包括用于儲存大量數(shù)據(jù)的兩個或更多個高容量的存儲器。例如，數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)可以包括用于儲存大量數(shù)據(jù)的第一類型存儲器和用作暫時儲存數(shù)據(jù)以有效地從第一類型存儲器輸入數(shù)據(jù)以及有效地向第一類型存儲器輸出數(shù)據(jù)的緩沖存儲器的第二類型存儲器。在包括用于儲存大量數(shù)據(jù)的存儲器和緩沖存儲器這二者的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)中，快閃存儲器可以用作儲存大量數(shù)據(jù)的高容量存儲器，而DRAM可以用作緩沖存儲器。
[0025]當(dāng)電子設(shè)備或系統(tǒng)在其中包括各種類型的存儲器時，存儲器中的每個可以被實施為分開的單獨存儲單元塊。這是因為第一類型存儲器的部件和制造第一類型存儲器的方法可以與第二、不同類型的存儲器的不同。這些差異可以導(dǎo)致制造工藝、成本、性能、集成度、尺寸等方面的各種問題。
[0026]本公開的實施例提供了在其中不同類型的存儲單元形成在相同存儲單元塊中的存儲設(shè)備以及操作該存儲設(shè)備的方法。
[0027]圖1A至圖1E圖示了根據(jù)本公開一個實施例的存儲單元塊。圖1A是平面圖，圖1B是沿著圖A的線A-A’和B-B’截取的截面圖，圖1C是沿著圖1A的線C-C’和D-D’截取的截面圖，圖1D是圖1A至圖1C中所示的存儲單元塊的立體圖，以及圖1E是圖1D的電路圖。
[0028]參見圖1A至圖1E，提供了包括預(yù)定結(jié)構(gòu)(未示出)的襯底100。存儲單元塊包括設(shè)置在襯底100之上的字線WL、第一位線BLl以及第一可變電阻層Rl。字線WL沿著與襯底100的