发明名称 记忆体增益胞及其形成方法与读取其运作状态之方法
摘要
申请公布号 TWI333656 申请公布日期 2010.11.21
申请号 TW094118635 申请日期 2005.06.06
申请人 万国商业机器公司 发明人 池田 展男;马克 查尔斯 黑奇;大卫 瓦拉 哈克;查尔斯 威廉 柯博尔;马克 伊劳 马仕特;彼得H 米特许
分类号 G11C11/00 主分类号 G11C11/00
代理机构 代理人 蔡玉玲 台北市大安区敦化南路2段218号5楼A区
主权项 一种记忆体增益胞,包含:一第一储存电容,可维持一储存电荷;一读取装置,系包含一源极、一汲极、一读取闸极、以及一个以上的半导体化奈米碳管,该半导体化奈米碳管具有一第一末端与该源极电性连接、一第二末端与该汲极电性连接、以及一第一部份系设置于该第一末端与该第二末端之间,该第一部份系由该读取闸极与该第一储存电容所闸控,以便管制穿过该一个以上的半导体化奈米碳管而由该源极流向该汲极的一电流,而当该第一部份被闸控时,流经该一个以上的半导体化奈米碳管的该电流,系取决于该第一储存电容所储存的该电荷。如请求项1所述之记忆体增益胞,进一步包含:一写入装置,系电性连接该第一储存电容,并且用于充电与放电该第一储存电容,以定义该储存电荷。如请求项2所述之记忆体增益胞,其中该写入装置包含一金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)。如请求项1所述之记忆体增益胞,其中该第一部份系设置于该第一储存电容与该读取闸极之间。如请求项1所述之记忆体增益胞,其中该一个以上的半导体化奈米碳管包含一覆盖该第一储存电容的第二部份。如请求项1所述之记忆体增益胞,进一步包含:一第二储存电容,可保持一储存电荷,储存在该第二储存电容所储存的电荷影响该电流,而且当第一部份由该读取装置所闸控时,该电流系流经该一个以上的半导体化奈米碳管。如请求项6所述之记忆体增益胞,其中该半导体化奈米碳管系包含一第二部份覆盖该第二储存电容,而且该第一部份不覆盖该第二储存电容。如请求项6所述之记忆体增益胞,进一步包括:一写入装置系电性耦接该第二储存电容,而且用于充电与放电该储存电容,以定义已储存电荷。如请求项8所述之记忆体增益胞,其中该写入装置包含一金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)。如请求项1所述之记忆体增益胞,进一步包括:导电材料制成的分流器,系用于闸控介于该第一末端与该第二末端间的该至少一个的半导体化奈米碳管,而且该第一末端与该第二末端在一个以上的第二部份上方,而不是在该第一部份上方。如请求项10所述之记忆体增益胞,其中该分流器系与该一个以上的第二部分电性绝缘,以致于当该第一部份由该读取闸极闸控时,该一个以上的第二部份由该分流器闸控。如请求项10所述之记忆体增益胞,其中该分流器系电性耦接该一个以上的第二部份,以致于该至少一个的第二部份系连续受到闸控。一种记忆体电路,包含一编排于一记忆体胞矩阵中交互连接之复数个请求项1中所述的记忆体增益胞。一种记忆体增益胞,包含:一储存电容;一写入装置,系电性连接该储存电容而且用于充电与放电该储存电容,以定义已储存的一电荷;以及一读取装置,系包含一源极、一汲极、覆盖该储存电容的一读取闸极、以及一个以上的半导体化奈米碳管,该一个以上的半导体化奈米碳管之一第一末端系电性连接该源极,一第二末端与该汲极电性连接,而且一部份系设置于该第一末端与该第二末端间,该部份系设置于该储存电容与该读取闸极间,该第一部份系藉由该读取闸极与该储存电容所闸控,以便管制穿过该一个以上的半导体化奈米碳管中而由该源极流向该汲极的电流,该电流系取决于该储存电容所储存的电荷。如请求项14所述之记忆体增益胞,其中当电压施加于用于闸控该部分的读取闸极时,该读取闸极改变该一个以上的半导体化奈米碳管的该部分之一电阻值。如请求项14所述之记忆体增益胞,其中该储存电容所储存的该电荷改变该一个以上的半导体化奈米碳管的该部分之一电阻值。如请求项14所述之记忆体增益胞,其中该写入装置包含一金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)。如请求项17所述之记忆体增益胞,其中该金属氧化物半导体场效电晶体包含:一汲极,系电性耦接该储存电容;一源极;一通道区域,系藉由该金属氧化物半导体场效电晶体的汲极与源极所包围;一闸极,系与该通道区域电性绝缘,该闸极用于控制该通道区域的一电阻值,以便藉将载子由该MOSFET的该源极转移至该MOSFET的该汲极,以充电与放电该储存电容的电荷。一种记忆体电路,包含一编排于一记忆体胞矩阵中交互连接之复数个请求项14中所述的记忆体增益胞。一种记忆体增益胞,包含:一第一储存电容与一第二储存电容;一第一写入装置与一第二写入装置,每个写入装置系电性连接该第一储存电容与该第二储存电容之一,而且每个写入装置用于充电与放电该第一储存电容与该第二储存电容之一,以定义一已储存电荷;以及一读取装置,系包含一源极、一汲极、一读取闸极与一个以上的半导体化奈米碳管,该一个以上的半导体化奈米碳管之一第一末端与该源极电性耦接以及一第二末端与该汲极电性耦接,而且一第一部份系设置于该第一末端与该第二末端间,该第一部份系设置于该第一末端与该第二末端之间,该第一部份系藉由该读取闸极与该第一储存电容与第二储存电容所闸控,以便管制穿过该一个以上的半导体化奈米碳管而由该源极流向该汲极的电流,该电流系取决于该第一储存电容与第二储存电容所储存的电荷。如请求项20所述之记忆体增益胞,其中该一个以上的半导体化奈米碳管系包含一第二部份与一第三部份,该第二部份系介于该第一末端与该第一部份间,该第三部份系介于该第二末端与该第一部份间,该第二部份覆盖该第一储存电容,并且该第三部份系覆盖该第二储存电容。如请求项21所述之记忆体增益胞,其中当电压施加于用于闸控该第一部份的该读取闸极时,该读取闸极改变该一个以上的半导体化奈米碳管的第一部份之一电阻值。如请求项21所述之记忆体增益胞,其中该第一储存电容所储存的电荷,改变该一个以上的半导体化奈米碳管的第二部份之一电阻值。如请求项21所述之记忆体增益胞,其中该第二储存电容所储存的电荷,改变该一个以上的半导体化奈米碳管的第三部份之一电阻值。如请求项20所述之记忆体增益胞,其中该第一储存电容与该第二储存电容系藉由一隔绝区域而分隔,而且该一个以上的半导体化奈米碳管的第一部份系设置于该隔绝区域与该读取闸极之间。如请求项20所述之记忆体增益胞,其中,当该读取装置闸控时,流经该一个以上的半导体化奈米碳管的电流,取决于该第一储存电容与该第二储存电容的该储存电荷。如请求项20所述之记忆体增益胞,其中该第一写入装置与该第二写入装置系包含一金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)。如请求项27所述之记忆体增益胞,其中该金属氧化物半导体场效电晶体包含:一汲极,系电性耦接该储存电容;一源极;一通道区域,系藉由该金属氧化物半导体场效电晶体的汲极与源极所包围;一间极,系与该通道区域电性绝缘,该闸极用于控制该通道区域的一电阻值,以便藉将载子由该MOSFET的源极转移至该MOSFET的汲极,以充电与放电该第一储存电容和该第二储存电容其中之一的储存电荷。一种记忆体电路,包含一编排于一记忆体胞矩阵中交互连接之复数个请求项20中所述的记忆体增益胞。一种记忆体增益胞,包括:一第一储存电容与第二储存电容;一第一写入装置与一第二写入装置,每个写入装置系电性连接该第一储存电容与该第二储存电容之一,而且每个写入装置个别用于充电与放电该第一储存电容和该第二储存电容其中之一的储存电荷,以定义一已储存电荷;一读取装置,系包含一源极、一汲极、一第一和第二读取闸极与一个以上的半导体化奈米碳管,该一个以上的半导体化奈米碳管第一末端与该源极电性耦接,以及一第二末端与该汲极电性耦接,而且一第一部份和一第二部份系设置于该第一末端与该第二末端之间,该第一部份系藉由该第一读取闸极与该第一储存电容所闸控,以及该第二部份藉由该第二读取闸极与该第二储存电容所闸控,以便管制穿过该一个以上的半导体化奈米碳管而由该源极流向该汲极的电流,该电流系取决于该第一储存电容与第二储存电容所储存的电荷;以及导电材料制成的分流器,系用于闸控介于该第一末端与该第二末端间的该一个以上的半导体化奈米碳管,而且该第一末端与该第二末端在一个以上的第三部份上方而不是在该第一部份与该第二部份重叠。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中只有当该第一部份与该第二部份系由该第一读取闸极与该第二读取闸极所闸控时,藉由改变该一个以上的第三部份的一电阻值,该分流器系用于闸控该一个以上的第三部份。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中藉由改变该一个以上的第三部份的一电阻值,该分流器系用于连续闸控该一个以上的第三部份。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中当电压施加于该第一读取闸极以闸控该第一部份时,该第一读取闸极改变该一个以上的半导体化奈米碳管的该第一部份之一电阻值。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中当电压施加于第二读取闸极以闸控该第二部份时,该第二读取闸极改变该一个以上的半导体化奈米碳管的第二部份之一电阻值。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中该第一储存电容的该已储存电荷,系改变该一个以上的半导体化奈米碳管的第一部份之一电阻值。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中该第二储存电容的该已储存电荷,系改变该一个以上的半导体化奈米碳管的第二部份之一电阻值。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中,当该第一读取闸极和该第二读取闸极闸控时,流经该一个以上的半导体化奈米碳管的电流,取决于该第一储存电容与该第二储存电容的该已储存电荷。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中该第一写入装置与该第二写入装置系个别包含一金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)。如请求项38所述之记忆体增益胞,其中该金属氧化物半导体场效电晶体包含:一汲极,系电性耦接该第一储存电容和该第二储存电容其中之一;一源极;一通道区域,系藉由该金属氧化物半导体场效电晶体的汲极与源极所包围;以及一闸极,系与该通道区域电性绝缘,该闸极用于控制该通道区域的一电阻值,以便藉将载子由该MOSFET的源极转移至该MOSFET的汲极,以充电与放电该第一储存电容和该第二储存电容其中之一的储存电荷。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中该第一读取装置系垂直地堆叠在该第一储存电容之上。如请求项30所述之记忆体增益胞,其中该第二读取装置系垂直地堆叠在该第二储存电容之上。一种记忆体电路,包含一编排于一记忆体胞矩阵中交互连接之复数个请求项30中所述的记忆体增益胞。一种用于形成一增益胞结构的方法,包含:形成一储存电容用于储存一电荷;将一个以上的半导体化奈米碳管合成在一催化(catalytic)材料的晶种垫(seed pad),可用于支撑奈米碳管合成制程,该一个以上的半导体化奈米碳管的一第一部份覆盖该储存电容;以及以电性绝缘的关系,形成一读取闸极,覆盖该一个以上的半导体化奈米碳管之一第二部份。如请求项43所述之方法,其中该一个以上的半导体化奈米碳管的该第一部份与该第二部份,系设置于该读取闸极与该储存电容之间。如请求项43所述之方法,其中合成该一个以上的半导体化奈米碳管的步骤,进一步包含:藉由一化学蒸气沉积(chemical vapor deposition)制程,产生半导体化奈米碳管。如请求项45所述之方法,其中该化学蒸气沉积制程的碳质反应物系水平朝向并且跨越该晶种垫。如请求项43所述之方法,进一步包含:在形成该读取闸极之前,平坦地沉积一介电层在该一个以上的半导体化奈米碳管,该介电层系用于使得该读取闸极与该一个以上的半导体化奈米碳管的第一部份产生电性绝缘。如请求项43所述之方法,进一步包含:沉积一介电层,用于分隔该储存电容与该读取闸极。如请求项43所述之方法,进一步包含:形成由电性耦接该储存电容之一写入装置,以充电与放电该储存电容并定义一已储存电荷。一种用于形成一增益胞结构之方法,包含:形成一第一储存电容与一第二储存电容用于储存一电荷;将一个以上的半导体化奈米碳管合成在一催化材料的晶种垫,可用于支撑奈米碳管合成制程,该一个以上的半导体化奈米碳管的一第一部份覆盖该第一储存电容,且该一个以上的半导体化奈米碳管的第二部份覆盖该第二储存电容;以及以电性绝缘的关系,形成一第一读取闸极与一第二读取闸极,覆盖该一个以上的半导体化奈米碳管的第一部份与第二部份其中之一。如请求项50所述之方法,其中该半导体化奈米碳管的第一部份系垂直地设置于该第一读取闸极与该第一储存电容之间。如请求项50所述之方法,其中该一个以上的半导体化奈米碳管的第二部份,系垂直地设置于该第二读取闸极与该第一储存电容之间。如请求项50所述之方法,进一步包含:形成导电材料制成的一分流器,系用于闸控介于该第一末端与该第二末端之间的该一个以上的半导体化奈米碳管,而且该第一末端与该第二末端在一个以上的第三部份上方而不是在该第一部份与该第二部份重叠。如请求项53所述之方法,进一步包含:只有当该第一部份与该第二部份系由该第一读取闸极与该第二读取闸极所闸控时,藉由改变该一个以上的第三部份的一电阻值,形成用于闸控该一个以上的第三部份的一分流器。如请求项53所述之方法,其中产生该分流器的步骤进一步包含:藉由改变该一个以上的第三部份的一电阻值,形成该分流器以连续闸控该一个以上的第三部份。如请求项53所述之方法,其中该一个以上的第三部份覆盖该第一储存电容与该第二储存电容。如请求项51所述之方法,进一步包含:形成第一写入装置与第二写入装置,系电性连接该第一储存电容与该第二储存电容,用于充电与放电该第一储存电容与该第二储存电容其中之一,以定义个别的已储存电荷。一种用于形成一增益胞结构的方法,包含:形成一第一储存电容与一第二储存电容用于储存一电荷;将一个以上的半导体化奈米碳管合成在一催化材料的晶种垫,可用于支撑奈米碳管合成制程,该一个以上的半导体化奈米碳管的第一部份覆盖该第一储存电容,且该一个以上的半导体化奈米碳管的第二部份覆盖该第二储存电容,以及一第三部份覆盖介于该第一储存电容与该第二储存电容之间的一绝缘区域;以及以电性绝缘的关系,形成一读取闸极覆盖该一个以上的半导体化奈米碳管的第三部份。如请求项58所述之方法,其中在形成该一个以上的半导体化奈米碳管的步骤进一步包含:藉由一化学蒸气沉积制程,形成该一个以上的半导体化奈米碳管。如请求项59所述之方法,其中该化学蒸气沉积制程的碳质反应物系水平朝向并且跨越该晶种垫。如请求项58所述之方法,进一步包含:形成第一写入装置与第二写入装置,系电性连接该第一储存电容与第二储存电容其中之一,用于充电与放电该第一储存电容与该第二储存电容其中之一,以定义一个别的已储存电荷。一种读取一增益胞的运作状态之方法,包含:定义一第一储存电容的一第一储存电荷;定义一第二储存电容的一第二储存电荷;读取在一个以上的半导体化奈米碳管中流动的电流,该电流系取决于该第一储存电荷与该第二储存电荷的大小,以及施加在一单一读取装置的闸极电压而定。如请求项62所述之方法,其中在读取第一储存电荷与第二储存电荷的步骤包含:施加一电压至该读取装置的一读取闸极,用于闸控该一个以上的半导体化奈米碳管的一第一部份,以便管制流过该一个以上的半导体化奈米碳管中由源极至汲极的电流。如请求项63所述之方法,其中该一个以上的半导体化奈米碳管的该第一部份,系设置于该读取闸极以及该第一储存电容与该第二储存电容其中之一之间。如请求项63所述之方法,其中该一个以上的半导体化奈米碳管的该第一部份,系设置于该读取闸极以及分隔该第一储存电容与该第二储存电容的分隔区域之间。如请求项62所述之方法,进一步包含:连续地闸控该一个以上的半导体化奈米碳管的一第二部份。如请求项62所述之方法,进一步包含:只有当该一个以上的半导体化奈米碳管之一第一部份藉由该读取闸极所闸控时,则闸控该一个以上的半导体化奈米碳管的一第二部份。
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