本技術(shù)屬于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種2t0c-dram存儲(chǔ)單元、制備方法和存儲(chǔ)陣列。

背景技術(shù)：

1、在2t0c(2transistor-0capacitor)-dram架構(gòu)中，存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元由兩個(gè)晶體管組成。其中，一個(gè)晶體管負(fù)責(zé)讀取操作，另一個(gè)晶體管負(fù)責(zé)寫(xiě)入操作。這種2t0c-dram架構(gòu)避免了存儲(chǔ)單元中電容的存在，所以有望克服1t1c-dram在進(jìn)行工藝尺寸縮放時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，主要包括隨著存儲(chǔ)器尺寸的縮小，電容存在的漏電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步提高；以及制程的復(fù)雜程度會(huì)隨著電容尺寸的縮小而呈指數(shù)級(jí)上升，進(jìn)而使成本大幅升高。

2、但是，由于目前2t0c-dram架構(gòu)仍然存在一些問(wèn)題，使其制造和應(yīng)用受到了阻礙。在2t0c-dram單元的結(jié)構(gòu)中，寫(xiě)晶體管和讀晶體管并排位于同一水平面上，寫(xiě)晶體管的漏極通過(guò)上方接線與讀晶體管的柵極連接形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)(sn)。由于晶體管結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，難以像電容一樣進(jìn)行折疊以縮小單個(gè)單元的平面尺寸，使得器件的存儲(chǔ)密度顯著降低；并且，2t0c-dram單元所需的線路連接數(shù)量更多、連接方式更加復(fù)雜，這使得2t0c-dram在組成存儲(chǔ)陣列時(shí)存在更加明顯的潛路電流和電壓路徑下降問(wèn)題，進(jìn)而使得器件的讀取操作功耗上升和精準(zhǔn)度下降。

3、因此，如何降低2t0c-dram存儲(chǔ)單元的占地面積，并存儲(chǔ)單元的復(fù)雜結(jié)構(gòu)帶來(lái)的一系列問(wèn)題，對(duì)提高存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量、能量效率和工作性能有著重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本技術(shù)的目的在于提供一種2t0c-dram存儲(chǔ)單元、制備方法和存儲(chǔ)陣列，旨在解決現(xiàn)有2t0c-dram存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)密度有限和陣列操作精度低的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本技術(shù)提供了一種便于集成的2t0c-dram存儲(chǔ)單元，包括：讀晶體管和堆疊于讀晶體管上的寫(xiě)晶體管；

3、所述讀晶體管的第一柵極和寫(xiě)晶體管的第二漏極共用同一結(jié)構(gòu)；

4、所述讀晶體管的環(huán)繞型溝道區(qū)域環(huán)繞包裹所述第一柵極/第二漏極的側(cè)面和底面；

5、所述寫(xiě)晶體管的包圍型溝道區(qū)域全面包裹所述寫(xiě)晶體管的第二柵極的上左下右四個(gè)表面。

6、優(yōu)選地，所述同一結(jié)構(gòu)為上端為長(zhǎng)方體、下端為圓柱體的t型結(jié)構(gòu)；所述讀晶體管的環(huán)繞型溝道區(qū)域包圍長(zhǎng)方體的底面和圓柱體的側(cè)面和底面。

7、優(yōu)選地，所述寫(xiě)晶體管包括：第二源極、第二柵極、第二漏極、第二半導(dǎo)體薄膜層和第二柵介質(zhì)層；

8、所述第二柵極為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)；

9、所述第二半導(dǎo)體薄膜層、第二柵介質(zhì)層由外到內(nèi)依次嵌套形成空心長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，接觸并包裹所述第二柵極的上左下右四個(gè)表面；

10、所述包圍型溝道區(qū)域包括第二半導(dǎo)體薄膜層和第二柵介質(zhì)層。

11、優(yōu)選地，所述第二源極設(shè)于所述第二半導(dǎo)體薄膜層上表面，在左右方向上貫通，作為寫(xiě)位線；所述第二柵極在垂直于截面的方向上貫通，作為寫(xiě)字線。

12、優(yōu)選地，所述讀晶體管包括：第一柵極、第一柵介質(zhì)層、第一半導(dǎo)體薄膜層、第一漏極和第一源極；

13、所述第一柵極的橫截面呈t型，且頂端的表面與所述寫(xiě)晶體管的第二半導(dǎo)體薄膜層接觸；

14、所述第一半導(dǎo)體薄膜層和第一柵介質(zhì)層由外到內(nèi)依次嵌套形成橫截面呈型的圓柱結(jié)構(gòu)，并包圍第一柵極的側(cè)面和底面；

15、所述環(huán)繞型溝道區(qū)域包括第一柵介質(zhì)層和第一半導(dǎo)體薄膜層。

16、優(yōu)選地，所述讀晶體管還包括：第三柵介質(zhì)層和第三柵極；

17、所述環(huán)繞型溝道區(qū)域還包括第三柵介質(zhì)層；

18、所述第三柵極和第三柵介質(zhì)層由外到內(nèi)依次嵌套形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并包圍第一半導(dǎo)體薄膜層的部分側(cè)面，且與第一源極、第一漏極隔離。

19、優(yōu)選地，所述第一源極設(shè)于第一半導(dǎo)體薄膜層的下表面，并在左右方向上貫通，作為讀位線；所述第一漏極與第一半導(dǎo)體薄膜層的臺(tái)階結(jié)構(gòu)接觸，并在整個(gè)水平面上貫通，作為接地線；所述第三柵極在垂直于截面的方向上貫通，作為讀字線。

20、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第二方面，本技術(shù)提供了一種如第一方面所述的2t0c-dram存儲(chǔ)單元的制備方法，包括：

21、在半導(dǎo)體襯底表面基本按照由下至上、由外至內(nèi)的順序形成讀晶體管的各層結(jié)構(gòu)，至第一柵極/第二漏極的形成；

22、在第一柵極/第二漏極上方形成絕緣層并貫通所述絕緣層形成開(kāi)口；

23、在開(kāi)口中充分填充犧牲層；

24、在上述結(jié)構(gòu)的上表面形成第二源極；

25、清除犧牲層，使開(kāi)口暴露在外形成空腔；

26、在空腔的所有表面依次形成第二半導(dǎo)體薄膜層和第二柵介質(zhì)層，并清除部分所述第二半導(dǎo)體薄膜層和第二柵介質(zhì)層；

27、在空腔的剩余部分中充分填充形成第二柵極；

28、在上述結(jié)構(gòu)的上表面形成絕緣層。

29、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第三方面，本技術(shù)提供了一種2t0c-dram存儲(chǔ)陣列，包括：多個(gè)沿水平方向堆疊的2t0c-dram存儲(chǔ)串；所述2t0c-dram存儲(chǔ)串包括沿水平方向平行布置的多個(gè)如第一方面所述的2t0c-dram存儲(chǔ)單元。

30、優(yōu)選地，所述存儲(chǔ)陣列還包括：若干條讀字線、讀位線、寫(xiě)字線、寫(xiě)位線和接地線；

31、每條讀字線由位于同一存儲(chǔ)串的所有2t0c-dram存儲(chǔ)單元的第三柵極連接構(gòu)成；

32、每條讀位線由位于同一存儲(chǔ)串的所有2t0c-dram存儲(chǔ)單元的第一源極連接構(gòu)成；

33、每條寫(xiě)字線由位于同一存儲(chǔ)串的所有2t0c-dram存儲(chǔ)單元的第二柵極連接構(gòu)成；

34、每條寫(xiě)位線由位于同一存儲(chǔ)串的所有2t0c-dram存儲(chǔ)單元的第二源極連接構(gòu)成；

35、每條接地線由位于同一存儲(chǔ)串的所有2t0c-dram存儲(chǔ)單元的第一漏極連接構(gòu)成。

36、總體而言，通過(guò)本技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

37、(1)本技術(shù)提供了一種2t0c-dram存儲(chǔ)單元，包括上下堆疊的寫(xiě)晶體管和雙柵讀晶體管；其中寫(xiě)晶體管的溝道層為環(huán)形，環(huán)繞包圍寫(xiě)晶體管的柵極的四個(gè)面；而雙柵讀晶體管的溝道層為筒形，包圍雙柵讀晶體管的第一柵極的側(cè)、底面；這樣的設(shè)計(jì)大大增加了垂直方向的空間利用，使得晶體管單位面積的溝道長(zhǎng)度更高，進(jìn)而提升晶體管的密度，從而提升存儲(chǔ)密度。寫(xiě)晶體管和雙柵讀晶體管的溝道層形狀設(shè)計(jì)大大增加了柵極與絕緣層的接觸面比例，能夠降低讀取操作中電信號(hào)對(duì)雙柵讀晶體管溝道層的影響，即降低了尺寸縮放導(dǎo)致存儲(chǔ)單元工作狀態(tài)異常的風(fēng)險(xiǎn)。雙柵讀晶體管的第三柵極替代原本2t0c-dram單元中讀晶體管漏極的作用，起到精確調(diào)控晶體管溝道狀態(tài)的作用，而讀字線不再承擔(dān)數(shù)據(jù)輸出任務(wù)，只負(fù)責(zé)晶體管關(guān)斷工作，從而降低存儲(chǔ)單元因晶體管結(jié)構(gòu)變化帶來(lái)的新的溝道路徑和潛路電流影響，且避免了存儲(chǔ)陣列中ir(電流×電阻)降低的問(wèn)題。該存儲(chǔ)單元對(duì)寫(xiě)晶體管和雙柵讀晶體管的柵極、源極和漏極的結(jié)構(gòu)和位置安排，令存儲(chǔ)陣列的寫(xiě)字線、寫(xiě)位線、讀字線、讀位線和接地線錯(cuò)位排列，并隔開(kāi)足夠的距離，起到減少存儲(chǔ)陣列中信號(hào)變化引起的耦合效應(yīng)，減輕雙柵讀晶體管負(fù)載、提高讀取操作速度，提高存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電荷留存率等作用，提高存儲(chǔ)單元的工作效率和抗干擾能力。

38、(2)本技術(shù)提供了一種2t0c-dram存儲(chǔ)單元的制備方法，雙柵讀晶體管的源極、第二柵極和漏極依次制造，并在完成該部分制造后進(jìn)行溝道層和第一柵極的制造，有助于保證溝道層的形狀精度，以及溝道層與源極和第二源極的接觸穩(wěn)定。寫(xiě)晶體管的柵極和溝道層通過(guò)犧牲層形成的孔道制造，能夠降低工藝的復(fù)雜度和缺陷，保證溝道層的完整和與源極和柵極的接觸穩(wěn)定，并保證晶體管不同結(jié)構(gòu)之間和晶體管之間的絕緣穩(wěn)定性。由于存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性，部分結(jié)構(gòu)的具體尺寸可以在制造過(guò)程中根據(jù)具體材料、設(shè)備、產(chǎn)品傾向進(jìn)行一定程度的自行設(shè)置。