本技術(shù)涉及半導(dǎo)體存儲，尤其涉及一種存儲陣列及其制備方法、存儲器、電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、存儲器是用于存儲信息的裝置，通常是將信息數(shù)字化后，再以利用電、磁或光學(xué)等方式的媒體加以存儲。按照易失性來分類，存儲器可以分為易失性(volatile)存儲器和非易失性(non-volatile)存儲器。易失性存儲器通常用作內(nèi)存或緩存，非易失性存儲器通常用作外存。易失性存儲器是指當(dāng)電流或電壓中斷后，所存儲的信息便會消失的存儲器，例如常見的動態(tài)隨機存取存儲器(dynamic?random?access?memory，dram)，靜態(tài)隨機存取存儲器(static?random?access?memory，sram)等。

2、隨著存儲器的存儲密度增大，存儲器的整體尺寸不斷縮小，存儲器中存儲單元的結(jié)構(gòu)也逐漸變得多樣化。以dram存儲器為例，其存儲單元可以為1t1c存儲單元，也可以為2t0c存儲單元，其中t指代晶體管，c指代電容器。在1t1c存儲單元中，電容器的體積難以縮小，從而阻礙了存儲器的進(jìn)一步微縮。而在2t0c存儲單元中，由于存儲單元的接口較多，存儲單元的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，導(dǎo)致存儲器的制備工藝復(fù)雜，難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3、基于此，如何提供一種存儲密度較大且制備工藝簡單的存儲器，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例提供一種存儲陣列及其制備方法、存儲器、電子設(shè)備，用于提高存儲器的存儲密度，簡化存儲器的制備工藝。

2、為達(dá)到上述目的，本技術(shù)的實施例采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供一種存儲陣列，該存儲陣列包括襯底和多個存儲層。其中，多個存儲層沿垂直于所述襯底的第一方向堆疊設(shè)置。所述存儲層包括多個存儲單元，所述存儲單元包括可控晶閘管，所述可控晶閘管包括有源圖案、柵極、第一極和第二極。

4、其中，沿所述第一方向，所述柵極位于所述有源圖案的至少一側(cè)，且與所述有源圖案相絕緣；所述第一極沿所述第一方向延伸；所述有源圖案圍設(shè)在所述第一極的周側(cè)，且與所述第一極電連接；所述第二極與所述有源圖案同層設(shè)置，且與所述有源圖案相連；所述有源圖案位于所述第一極與所述第二極之間；在所述多個存儲層中，沿所述第一方向排列的多個存儲單元的第一極相連，形成位線；在所述存儲層中，多個存儲單元中的第二極相連，形成公共電極層。

5、在本技術(shù)實施例所提供的存儲陣列中，多個存儲層沿垂直于襯底的第一方向?qū)盈B設(shè)置，每個存儲層中均包括多個存儲單元，使得多個存儲單元不僅可以沿平行于襯底的方向排布，還可以沿第一方向堆疊設(shè)置，從而使得本技術(shù)實施例所提供的存儲陣列中的存儲單元的數(shù)目可以較多，存儲陣列的存儲密度可以較高。

6、本技術(shù)實施例所提供的存儲單元包括可控晶閘管，可控晶閘管具有導(dǎo)通和關(guān)斷的兩種狀態(tài)，從而可以用于表征“0”或“1”，實現(xiàn)信息存儲。可控晶閘管中不存在熱載流子，因而可以使得可控晶閘管的可靠性較高，采用可控晶閘管的存儲單元的工作穩(wěn)定性也可以較高。同時，可控晶閘管的亞閾值擺幅較小，使得本技術(shù)實施例所提供的存儲單元的讀寫速度可以較快。可控晶閘管的工作電壓較小，使得本技術(shù)實施例所提供的存儲單元的功耗可以較小。

7、與相關(guān)技術(shù)所提供的具有1t1c結(jié)構(gòu)的存儲單元相比，本技術(shù)實施例所提供的存儲單元中無需設(shè)置電容器，從而可以避免因電容器占據(jù)空間較大，導(dǎo)致存儲密度難以提高的問題，使得存儲陣列的存儲密度可以較高。同時，與相關(guān)技術(shù)所提供的具有2t0c結(jié)構(gòu)的存儲單元相比，本技術(shù)實施例所提供的存儲單元中采用單個可控晶閘管的結(jié)構(gòu)，還能夠減少存儲單元的接口數(shù)目，簡化存儲陣列的結(jié)構(gòu)，降低成本。

8、另外，在本技術(shù)實施例所提供的可控晶閘管中，柵極位于有源圖案的至少一側(cè)，有源圖案圍設(shè)在第一極的周側(cè)，第二極與有源圖案同層設(shè)置。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以通過現(xiàn)有的3d?nand制備工藝實現(xiàn)，從而使得存儲陣列的制備工藝可以較為簡單，制備風(fēng)險可以較低，便于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

9、在一些實施例中，所述有源圖案包括第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)和本征區(qū)，所述本征區(qū)位于所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間；所述本征區(qū)包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域相比于所述第二區(qū)域靠近所述第二摻雜區(qū)。所述柵極包括第一柵極和第二柵極；沿所述第一方向，所述有源圖案位于所述第一柵極與所述第二柵極之間；所述第一柵極在所述襯底上的投影與所述第一區(qū)域在所述襯底上的投影至少部分重疊；所述本征區(qū)在所述襯底上的投影位于所述第二柵極在所述襯底上的投影的內(nèi)部。

10、在本技術(shù)實施例通過調(diào)節(jié)第一柵極、第二柵極、第一極、第二極上的電壓，即可在有源圖案中形成pnpn結(jié)(或者npnp結(jié))，產(chǎn)生較大電流，或者形成nnpp結(jié)，產(chǎn)生較小電流(甚至無電流)，從而實現(xiàn)可控晶閘管的開啟和關(guān)斷。

11、在一些實施例中，所述有源圖案在所述襯底上的投影呈圓環(huán)形，所述第二柵極在所述襯底上的投影呈圓環(huán)形；或者，所述有源圖案在所述襯底上的投影呈半圓環(huán)形，所述第二柵極在所述襯底上的投影呈半圓環(huán)形。

12、這樣，第二柵極在襯底上的投影的形狀，與有源圖案在襯底上的投影的形狀相同，從而可以使得第二柵極在襯底上的投影，和有源圖案在襯底上的投影之間的重疊面積可以較大，柵極對可控晶閘管的控制能力較強，進(jìn)而有利于提高可控晶閘管的存儲性能，提高存儲陣列的良率。

13、在一些實施例中，在同一存儲層中，多個存儲單元的第二柵極相連，形成公共柵極層。

14、這樣，同一存儲層中的第二柵極可以共用同一個引出端子，使得存儲陣列中所設(shè)置的引出端子可以較少，從而有利于簡化存儲陣列的結(jié)構(gòu)，有利于進(jìn)一步縮小存儲陣列的尺寸，減小采用該存儲陣列的存儲器的尺寸。

15、在一些實施例中，在所述第一方向上，至少存在兩個相鄰的存儲單元共用同一所述第二柵極。這樣，可以減少存儲陣列中的第二柵極的數(shù)量，降低存儲陣列的成本，簡化存儲陣列的結(jié)構(gòu)。

16、在一些實施例中，所述有源圖案包括第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)和本征區(qū)；所述本征區(qū)位于所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間，所述第三摻雜區(qū)位于所述第一摻雜區(qū)與所述本征區(qū)之間；所述第三摻雜區(qū)的摻雜元素類型與所述第二摻雜區(qū)的摻雜元素類型相同，所述第三摻雜區(qū)的摻雜元素類型與所述第一摻雜區(qū)的摻雜元素類型不同；所述柵極包括第一柵極，所述第一柵極在所述襯底上的投影與所述本征區(qū)在所述襯底上的投影的至少部分重疊。

17、在本技術(shù)實施例通過調(diào)節(jié)第一柵極、第一極、第二極上的電壓，即可在有源圖案中形成pnpn結(jié)(或者npnp結(jié))，產(chǎn)生較大電流，或者形成nnpp結(jié)，產(chǎn)生較小電流(甚至無電流)，從而實現(xiàn)可控晶閘管的開啟和關(guān)斷。

18、在一些實施例中，所述有源圖案在所述襯底上的投影呈圓環(huán)形，所述第一柵極在所述襯底上的投影呈圓環(huán)形；或者，所述有源圖案在所述襯底上的投影呈半圓環(huán)形，所述第一柵極在所述襯底上的投影呈半圓環(huán)形；或者，所述第一柵極在所述襯底上的投影呈矩形。

19、在有源圖案在襯底上的投影與第一柵極在襯底上的投影的形狀均為圓環(huán)形或半圓環(huán)形的情況下，第一柵極在襯底上的投影的形狀與有源圖案在襯底上的投影的形狀相同，從而可以使得第一柵極在襯底上的投影，和有源圖案在襯底上的投影之間的重疊面積可以較大，第一柵極對可控晶閘管的控制能力較強，進(jìn)而有利于提高可控晶閘管的性能，提高存儲陣列的性能。

20、在第一柵極在所述襯底上的投影呈矩形的情況下，第一柵極在襯底上的投影的面積可以較小，從而有利于減小第一柵極的占用面積，降低存儲陣列的成本。

21、在一些實施例中，位于同一存儲層中的多個存儲單元沿第二方向排列成多行，沿第三方向排列成多列；其中，所述第二方向和所述第三方向均平行于所述襯底，且所述第二方向和所述第三方向相垂直。

22、在所述第二方向上相鄰的兩個存儲單元，關(guān)于第二參考面對稱設(shè)置；所述第二參考面垂直于所述襯底，且平行于所述第三方向；和/或，在所述第三方向上相鄰的兩個存儲單元，關(guān)于第三參考面對稱設(shè)置；所述第三參考面垂直于所述襯底，且平行于所述第二方向。

23、通過這樣設(shè)置，可以使存儲陣列的結(jié)構(gòu)規(guī)則有序，便于制備，同時可以調(diào)節(jié)存儲陣列的應(yīng)力平衡，保證存儲陣列的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

24、在一些實施例中，所述柵極包括第一柵極，所述存儲陣列還包括第一連接結(jié)構(gòu)，第一連接結(jié)構(gòu)與所述第一柵極同層設(shè)置，且連接位于同一行的多個存儲單元中相鄰的兩個第一柵極。

25、在一些實施例中，所述第一連接結(jié)構(gòu)在所述襯底上的投影的形狀，與所述第一柵極在所述襯底上的投影的形狀相同。這樣，使得由第一連接結(jié)構(gòu)和第一柵極構(gòu)成的第一字線的形狀規(guī)則，從而有利于提高存儲陣列結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，提高存儲陣列的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

26、在一些實施例中，所述柵極包括第一柵極，位于同一行的多個存儲單元中的第一柵極直接相連，且位于同一行的多個存儲單元中相鄰的兩個有源圖案直接相連。

27、這樣，在第二方向上，相鄰兩個存儲單元之間不存在空隙。在第二方向上，單位長度上可設(shè)置的存儲單元的數(shù)量可以較多，從而使得單個存儲層中的存儲單元的數(shù)量可以較多，從而有利于提高存儲陣列中的存儲單元的數(shù)量。

28、在一些實施例中，在所述第一方向上相鄰的兩個存儲單元關(guān)于第一參考面對稱；所述第一參考面平行于所述襯底。通過這樣設(shè)置，可以使存儲陣列的結(jié)構(gòu)規(guī)則有序，便于制備，同時可以調(diào)節(jié)存儲陣列的應(yīng)力平衡，保證存儲陣列的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

29、在一些實施例中，所述有源圖案在所述襯底上的投影呈半圓環(huán)形；所述第一極在所述襯底上的投影呈圓形；在同一所述存儲層中，存在兩個相鄰的存儲單元，共用同一第一極。

30、這樣，有源圖案在襯底上的投影的面積較小，存儲單元在襯底上的投影的面積可以較小，存儲陣列的單位面積上的存儲單元的數(shù)量可以較多，從而有利于提升存儲陣列的存儲密度。同時，兩個存儲單元共用同一第一極，還可以減少存儲陣列中的第一極的數(shù)目，簡化存儲陣列的整體結(jié)構(gòu)，降低成本。

31、在一些實施例中，所述有源圖案在所述襯底上的投影呈半圓環(huán)形，所述第一極在所述襯底上的投影呈半圓形；或者，所述有源圖案在所述襯底上的投影呈圓環(huán)形，所述第一極在所述襯底上的投影呈圓形；在同一所述存儲層中，一個所述第一極連接一個所述有源圖案。

32、在一些實施例中，所述多個存儲層中的公共電極層相連。

33、此時，多個存儲層中的公共電極層可以共用同一個或多個引出端子，以接收電信號，與多個存儲層中的公共電極層分別連接一個或多個引出端子的方案相比，可以使得存儲陣列中的引出端子的數(shù)目較少，從而有利于簡化存儲陣列的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步縮小存儲陣列的尺寸，進(jìn)而有利于減小采用該存儲陣列的存儲器的尺寸。

34、第二方面，提供一種存儲陣列的制備方法，該制備方法可以包括在襯底上形成多個存儲層，所述多個存儲層沿垂直于所述襯底的第一方向堆疊設(shè)置；所述存儲層包括多個存儲單元，所述存儲單元包括可控晶閘管，所述可控晶閘管包括有源圖案、柵極、第一極和第二極。

35、其中，沿所述第一方向，所述柵極位于所述有源圖案的至少一側(cè)，且與所述有源圖案相絕緣；所述第一極沿所述第一方向延伸；所述有源圖案圍設(shè)在所述第一極的周側(cè)，且與所述第一極電連接；所述第二極與所述有源圖案同層設(shè)置，且與所述有源圖案相連；所述有源圖案位于所述第一極與所述第二極之間；在所述多個存儲層中，沿所述第一方向排列的多個存儲單元的第一極相連，形成位線；在所述存儲層中，多個存儲單元中的第二極相連，形成公共電極層。

36、在一些實施例中，所述在襯底上形成多個存儲層，包括：

37、在襯底上依次形成多個堆疊膜層，所述堆疊膜層包括依次遠(yuǎn)離所述襯底的第一介質(zhì)層、半導(dǎo)體層和第二介質(zhì)層。

38、刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成半導(dǎo)體圖案。

39、對所述半導(dǎo)體圖案進(jìn)行摻雜，形成第二摻雜區(qū)。

40、形成第二極，所述第二極與所述半導(dǎo)體圖案同層設(shè)置，且與所述第二摻雜區(qū)相連。

41、形成貫穿所述多個堆疊膜層的通孔。

42、通過所述通孔，去除所述第一介質(zhì)層，形成第一柵極；所述第一柵極與所述半導(dǎo)體圖案相絕緣。

43、通過所述通孔，去除所述第二介質(zhì)層，形成第二柵極；所述第二柵極與所述半導(dǎo)體圖案相絕緣。

44、通過所述通孔，對所述半導(dǎo)體圖案進(jìn)行摻雜，形成第一摻雜區(qū)；所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)之間存在間距，所述半導(dǎo)體圖案中未被摻雜的部分作為本征區(qū)；所述本征區(qū)、所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)形成所述有源圖案；所述本征區(qū)包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域相比于所述第二區(qū)域靠近第二摻雜區(qū)；所述第一柵極在所述襯底上的投影與所述第一區(qū)域在所述襯底上的投影至少部分重疊；所述本征區(qū)在所述襯底上的投影位于所述第二柵極在所述襯底上的投影的內(nèi)部。

45、在所述通孔中形成第一極；所述第一極與所述第一摻雜區(qū)相連。

46、在一些實施例中，所述在襯底上形成多個存儲層，包括：

47、在襯底上依次形成多個堆疊膜層，所述堆疊膜層包括依次遠(yuǎn)離所述襯底的第一介質(zhì)層、半導(dǎo)體層和第二介質(zhì)層。

48、刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成半導(dǎo)體圖案。

49、對所述半導(dǎo)體圖案進(jìn)行摻雜，形成第二摻雜區(qū)。

50、形成第二極，所述第二極與所述半導(dǎo)體圖案同層設(shè)置，且與所述第二摻雜區(qū)相連。

51、形成貫穿所述堆疊膜層的通孔。

52、通過所述通孔，去除所述第一介質(zhì)層，形成第一柵極；所述第一柵極與所述半導(dǎo)體圖案相絕緣。

53、通過所述通孔，對所述半導(dǎo)體圖案進(jìn)行摻雜，形成第三摻雜區(qū)和第一摻雜區(qū)；所述半導(dǎo)體圖案中未被摻雜的部分作為本征區(qū)；所述第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)和所述本征區(qū)形成所述有源圖案；其中，所述第三摻雜區(qū)位于所述第一摻雜區(qū)與所述本征區(qū)之間；所述第三摻雜區(qū)的摻雜元素類型與所述第二摻雜區(qū)的摻雜元素類型相同，所述第三摻雜區(qū)的摻雜元素類型與所述第一摻雜區(qū)的摻雜元素類型不同；所述第一柵極在所述襯底上的投影與所述本征區(qū)在所述襯底上的投影至少部分重疊。

54、在所述通孔中形成第一極；所述第一極與所述第一摻雜區(qū)相連。

55、在一些實施例中，所述刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成半導(dǎo)體圖案包括刻蝕所述半導(dǎo)體層，形成初始半導(dǎo)體圖案，所述初始半導(dǎo)體圖案在所述襯底上的投影呈圓形。刻蝕所述初始半導(dǎo)體圖案，形成溝槽，以及分別位于所述溝槽兩側(cè)的兩個半導(dǎo)體圖案，所述兩個半導(dǎo)體圖案在所述襯底上的投影均呈半圓形。在所述對所述半導(dǎo)體圖案進(jìn)行摻雜，形成第二摻雜區(qū)之前，所述制備方法還包括在所述溝槽中形成填充層。所述形成貫穿所述多個堆疊膜層的通孔，包括：刻蝕所述填充層，形成貫穿所述多個堆疊膜層的通孔。

56、在一些實施例中，所述在所述通孔中形成第一極，包括在所述通孔中沉積導(dǎo)電材料，形成初始電極?？涛g所述初始電極，形成兩個第一極；在平行于所述襯底的方向上，所述兩個第一極分別連接兩個第一摻雜區(qū)。

57、在一些實施例中，所述堆疊膜層還包括位于第二介質(zhì)層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)的另一個所述半導(dǎo)體層。

58、第三方面，提供一種存儲器，該存儲器可以包括控制器，和如上述任一實施例所述的存儲陣列?？刂破髋c所述存儲陣列電連接，所述控制器用于控制所述存儲陣列的讀寫。

59、第四方面，提供一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備可以包括如上述實施例所述的存儲器和電路板，所述存儲器位于所述電路板上，且與所述電路板電連接。

60、其中，第二方面和第四方面中任一種設(shè)計方式所帶來的技術(shù)效果可參見第一方面中不同設(shè)計方式所帶來的技術(shù)效果，此處不再贅述。