集成电路及其操作方法与制造方法_2

文档序号:9454550阅读:来源:国知局
举例来说,连接开关晶体管130中非位在最外侧的 一个,被耦接相邻的NAND串行的串行开关晶体管146与148之间串联的第一节点150与第 二节点152之间。串行选择线SSLO、SSL1、SSL2与区块选择线BSL分别电性耦接至串行开 关晶体管140、142、144,与串彳丁开关晶体管146、148及连接开关晶体管130。
[0055] 请参照图3,实施例中,区域开关区138中的串行开关晶体管146、148的阈值电压 (例如-IV)小于连接开关晶体管130的阈值电压(例如3V)。实现的方法包括使导电连接 11〇(图1)的宽度Wl小于位线106的宽度W2,亦即,使区域开关区138中的串行开关晶体 管146U48的通道宽度大于连接开关晶体管130的通道宽度。或者/以及,使导电连接110 的导电型相反于位线106邻接导电连接110的部分,亦即,使区域开关区138中的串行开关 晶体管146、148的有源区导电型(例如N+型)相反于连接开关晶体管130的有源区导电 型(例如P-型)。在一较佳实施例中,区域开关区138中的串行开关晶体管146、148被设 计成常开型(normally on)的开关装置,并利用施加在区块选择线BSL的偏压VBSL(图1), 控制连接开关晶体管130的开启、关闭状态,藉此控制位线106之间的电性导通与否。
[0056] 请参照图1与图3,集成电路的操作方法包括对三维存储阵列的阶层进行Z方向的 译码。实施例中,译码的方法包括编程串行选择线SSL1、SSL2(或其对应的串行开关晶体管 142、144,以使串行选择线SSLUSSL2的不同阶层(或其对应的不同阶层的串行开关晶体管 142、144)具有不同的阈值电压。举例来说,方法包括施加偏压VBSL至区域开关区138中电 性连接至连接开关晶体管130的栅极的区块选择线BSL,以开启连接开关晶体管130,并使 连接开关晶体管130之间的位线106彼此电性导通。此外,施加偏压VSSLO、VSSL1、VSSL2 至串行开关区136中电性连接至串行开关晶体管140、142、144的栅极的串行选择线SSL0、 SSLl、SSL2,以关闭最外侧的串打开关晶体管140,并开启串打开关晶体管142、144。此外, 施加偏压VL1、VLN至不同阶层的位线106,藉此使位于相同条纹叠层102上的不同阶层的 串行开关晶体管140、142具有不同的阈值电压Vt。
[0057] 以下举例说明选择最底层的第一阶层编程串行选择线SSLl的方法。在此步骤中, 是提供偏压VWUVWN至阵列区132中的字线WL,并提供偏压VSSLO至串行开关区136中的 最外侧且可用作区域选择元件的串行选择线SSL0,以关闭字线WL与串行选择线SSL0。分 别施加偏压VBUVBN与VCSL至位线插塞126与共同源极插塞128。并且,提供偏压VBSL与 VSSL2至区块选择线BSL与串行选择线SSL2,以开启区块选择线BSL与串行选择线SSL2。 此外,透过导电插塞116提供偏压VLl至其电性连接的第一阶层的位线106,以选择第一阶 层的位线106。其他第二至第八阶层的未选择的位线106则提供偏压VLN。此外,提供偏压 VSSLl至串行选择线SSLl。透过偏压VLl与偏压VSSLl的设计,能调控串行选择线SSLl的 第一阶层的阈值电压。根据一实施例的偏压的设计如表1列示如下,然本发明并不限于此。 类似的概念亦可应用至编程选择其他阶层至串行选择线SSL1。
[0060] 以下举例说明选择第一阶层编程串行选择线SSL2的方法。在此步骤中,偏压的设 计是类似参照表1所述的步骤,其中差异在于提供的偏压VSSLl是选择用以开启串行选择 线SSLl,此外,透过偏压VLl与偏压VSSL2的设计,能控制串行选择线SSL2的第一阶层的阈 值电压。此步骤根据一实施例的偏压的设计如表2列示如下,然本发明并不限于此。类似 的概念亦可应用至编程选择其他阶层至串行选择线SSL2。
[0063] 阶层的译码是根据串行选择线SSLl与串行选择线SSL2的阈值电压Vt与施加在 其上的偏压VSSLLl与VSSLL2而定。表3列示根据一实施例的具有八阶层阈值电压的两个 串行选择线SSL1、SSL2(如图1或图3所示)。在一示范例中,举例来说,施加至串行选择 线SSLl的3V偏压VSSLl打开位于第一阶层至第四阶层的串行开关晶体管142。施加至串 行选择线SSL2的3V偏压VSSL2打开第四阶层至第八阶层的串行开关晶体管144。这些阶 层的交集只有第四层,从而译码第四阶层。在另一示范例中,举例来说,施加至串行选择线 SSLl的3V偏压VSSLl打开位于第一阶层至第四阶层的串行开关晶体管142。施加至串行 选择线SSL2的6V偏压VSSL2打开所有阶层的串行开关晶体管144。这些阶层的交集为第 一至第四阶层,从而译码第一至第四阶层。

[0066] 在实施例中,在译码步骤之后,可读取串行选择线SSLl (或串行选择线SSL2)的阈 值电压VRl (或阈值电压VR2)。举例来说,表4列示根据一实施例的读取串行选择线SSLl 的阈值电压VR1,其中是选择第一阶层与最左边的第一条位线。表5则列示根据一实施例的 读取串行选择线SSL2的阈值电压VR2,其中是选择第一阶层与最左边的第一条位线。
[0071] 亦可对串行选择线SSLl、SSL2进行擦除。实施例中,擦除的步骤可仅针对串行选 择线SSLUSSL2进行,而不对串行选择线SSL0、区域开关区138中的串行选择线、区块选择 线BSL、阵列区132中的存储单元、与接地选择线GSL执行。举例来说,表6列示根据一实施 例的擦除所有的串行选择线SSLl、SSL2的偏压。

[0074] 在擦除之后,可重新对串行选择线SSL1、SSL2进行编程,再设定适当的不同阶层 的阈值电压,藉此编码三维存储器阵列。
[0075] 在实施例中,对串行选择线SSLl、SSL2进行译码(编程)、读取与擦除的过程中,皆 开启区块选择线BSL,藉此透过导电元件112提供适当的偏压至不同阶层的导电连接110, 与透过导电连110接彼此电性连接的位线106。
[0076] 在译码之后,可对阵列区132中,通过串行选择线SSLl与串行选择线SSL2被译 码的阶层的存储单元134进行编程步骤。而在编程阵列区132中的存储单元134的过程 中,选择的偏压大于串行开关晶体管146U48的阈值电压,且小于连接开关晶体管130的阈 值电压,藉此关闭导电连接110,使得位线106的操作彼此独立,且不再电性连接至导电元 件112。举例来说,表7列示根据一实施例的编程存储单元的偏压,其中是选择第一条位线 106 (施加在其上的偏压为VBl,其他未选择的位线106则施加偏压VBN),并选择最靠近区块 选择线BSL的第一页字线WL (施加在其上的偏压为VWl,其他未选择的字线WL则施加偏压 VBN)。
[0079] 亦可对阵列区132中的存储单元134进行读取。读取步骤中,选择的偏压VBSL亦 是使得导电连接110关闭,藉此使位线106的操作彼此独立,且不再电性连接至导电元件 112。举例来说,表8列示根据一实施例的读取存储单元134的偏压,其中是选择第一条位 线106 (施加在其上的偏压为VB1,其他未选择的位线106则施加偏压VBN),并选择最靠近 区块选择线的第一页字线WL (施加在其上的偏压为VWl,其他未选择的字线WL则施加偏压 VBN)。

[0082] 实施例中,存储单元134的编程与读取操作是有关于导电特性佳例如金属的位线 插塞126与共同源极插塞128,而与由多晶硅材料形成的导电阶梯114无关,因此,编程与读 取存储单元134具有高的操作效率。
[0083] 亦可对阵列区132中的存储单元134进行擦除。实施例中,擦除的步骤可仅针对 存储单元134进行,而不对串行选择线SSLO~SSL2、区块选择线BSL、与接地选择线GSL执 行,并可维持串行选择线SSL1、SSL2不同阶层的偏压。此步骤中,是开启区块选择线BSL, 藉此透过导电元件112提供适当的偏压VL1、VLN至不同阶层的导电连接110,与透过导电 连接110彼此电性连接的位线106。举例来说,表9列示根据一实施例的擦除所有存储单元 134的偏压。
[0086] 实施例并不限于上述八阶层的不同阈值电压的两个串行选择线SSL1、SSL2(例如 参照表3,阈值电压的变化有八种层次),亦可视实际需求设计成不同数目的元件与阈值电 压的配置。举例来说,表10列示三个串行选择线,其八阶层阈值电压的分布,其中阈值电压 的变化有四种层次。表11列示四个串行选择线,其九阶层阈值电压的分布,其中阈值电压 的变化有三种层次。表12列示六个串行选择线,其中阈值电压的变化有两种层次。而表13 则显示对应表3、10至13的具有不同阈值电压的串行选择线的数目、阈值电压变化层次、与 译码阶层数的关系,其中译码阶层数可等于阈值电压变化层次(不同阈值电压的串行选择 线的数目/2)。以表3数据举例来说,译码阶层数等于8,其也等于8 (2/2)。又以表10数据 举例来说,译码阶层数等于8,其也等于4 (3/2)。


[0096] 图4至图9绘示根据一实施例的集成电路的制造流程。
[0097] 请参照图4,提供一叠层结构154,其是由交互叠层的多个介电层与导电层构成。 在叠
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