存儲器單元及存儲信息的方法
【專利摘要】一些實施例包含存儲器單元，所述存儲器單元具有溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的載流子捕獲材料及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的導電電極材料；其中所述載流子捕獲材料包含鎵、銦、鋅及氧。一些實施例包含存儲信息的方法。提供一種存儲器單元，所述存儲器單元具有溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的載流子捕獲材料及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的導電電極材料；其中所述載流子捕獲材料包含鎵、銦、鋅及氧。確定是否在所述載流子捕獲材料中捕獲載流子以借此確認所述存儲器單元的存儲器狀態(tài)。
【專利說明】存儲器單元及存儲信息的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及存儲器單元及存儲信息的方法【背景技術(shù)】
[0002]存儲器為一種類型的集成電路，且在計算機系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)(S卩，信息)。通常在個別存儲器單元的一個或一個以上陣列中制造集成存儲器。存儲器單元可為易失性、半易失性或非易失性。非易失性存儲器單元可長期存儲數(shù)據(jù)，且在一些實例中可在缺少電力的情況下存儲數(shù)據(jù)。易失性存儲器會耗散且因此需刷新/重寫以維持數(shù)據(jù)存儲。
[0003]所述存儲器單元經(jīng)配置以將存儲器保持或存儲在至少兩種不同可選狀態(tài)中。在二進制系統(tǒng)中，所述狀態(tài)被視為“0”或“ I ”。在其它系統(tǒng)中，至少一些個別存儲器單元可經(jīng)配置以存儲兩種能級或狀態(tài)以上的信息。
[0004]存在研發(fā)經(jīng)改進存儲器的持續(xù)目標。例如，用于存儲器單元中的組件可隨時間降級，這可導致存儲器單元的性能特性降低，且最終導致所述存儲器單元發(fā)生故障。因此，希望研發(fā)具有改善的穩(wěn)定性的存儲器單元。作為另一實例，希望減小由個別存儲器單元消耗的面積量以增加可保持在個別芯片上的存儲器量。
[0005]希望研發(fā)改進的存儲器及用于使用存儲器存儲信息的改進方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為實例實施例存儲器單元的概略橫截面圖。
[0007]圖2概略地說明圖1存儲器單元的各種操作模式。
[0008]圖3為另一實例實施例存儲器單元的概略橫截面圖。
[0009]圖4概略地說明圖3存儲器單元的各種操作模式。
【具體實施方式】
[0010]一些實施例包含使用銦鎵鋅氧化物作為電荷捕獲材料的新存儲器單元。銦鎵鋅氧化物可被稱為IGZO或GIZ0。字母G、1、Z及0的順序并不暗示由此類字母表示的原子成分的相對量；且因此術(shù)語IGZO及GIZO彼此完全同義。
[0011]用于本文描述的實施例中的IGZO可包括任何合適化學計算比。例如，在一些實施例中IGZO可被視為包括Ga2O3: In2O3: ZnO的一比率；且此比率可為任何合適比率，包含(例如)1:1: 1、2: 2: 1、3: 2: 1、4: 2:1 等等。
[0012]圖1中展示實例存儲器單元10。此存儲器單元包括溝道支撐材料12及溝道支撐材料上方的堆疊14。堆疊14包含介電材料16、載流子捕獲材料18及導電電極材料20。在所示實施例中，介電材料16在溝道支撐材料12上方且直接抵靠于溝道支撐材料12 ;載流子捕獲材料18在介電材料16上方且直接抵靠于介電材料16 ;且所述導電電極材料20在所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料。各種材料16、18及20的所示相對厚度說明許多實施例的一者，且實際相對厚度可為任何合適厚度。
[0013]所述存儲器單元還包括延伸到所述溝道支撐材料中的一對源極/漏極區(qū)域22及24。
[0014]溝道支撐材料12可包括任何合適組分或組分組合；且在一些實施例中可包括石墨烯、IGZO的一者或一者以上及各種半導體材料(例如，硅、鍺等等)中的任一者、基本上由石墨烯、IGZO的一者或一者以上及各種半導體材料(例如，硅、鍺等等)中的任一者組成或由石墨稀、IGZ0的一者或一者以上及各種半導體材料(例如，娃、錯等等)中的任一者組成。如果溝道支撐材料12包括半導體材料，那么在一些實施例中此半導體材料可為p型背景摻雜。
[0015]在一些實施例中所述溝道支撐材料可為半導體基底(例如，單晶硅基底)的部分，或可由半導體基底支撐。例如，溝道支撐材料可包括石墨烯及/或IGZ0、基本上由石墨烯及/或IGZO組成或由石墨烯及/或IGZO組成，且在一些實施例中可被支撐在單晶硅基底上方。
[0016]介電材料16可包括任何合適組分或組分組合；且在一些實施例中可包括二氧化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋯等等的一者或一者以上、基本上由二氧化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋯等等的一者或一者組成或由二氧化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋯等等的一者或一者組成。
[0017]載流子捕獲材料18包括IGZ0，且因此可包括包含鎵、銦、鋅及氧的組合物、基本上由所述組合物組成或由所述組合物組成。在一些實施例中，所述載流子捕獲材料可表現(xiàn)為n型材料。在一些實施例中，所述載流子捕獲材料可摻雜有一種或一種以上合適摻雜物，包含(例如)氫。
[0018]導電電極材料20可包括任何合適組分或組分組合；且在一些實施例中可包括元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)、基本上由元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)組成或由元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)組成。
[0019]載流子捕獲材料18與導電材料20之間的界面可為二極管結(jié)19。在一些實施例中，電極材料20包括金屬，且載流子捕獲材料18與電極材料20之間的界面為肖特基(Schottky)型二極管結(jié)。
[0020]溝道支撐材料12可支撐形成于介電材料16下方且介于所述源極/漏極區(qū)域22與24之間的溝道26。源極/漏極區(qū)域22及24可為任何合適導電區(qū)域。在一些實施例中，源極/漏極區(qū)域可對應(yīng)于形成于半導體材料12內(nèi)的摻雜導電區(qū)域。在其它實施例中，材料12可包括石墨烯、IGZO或非半導體材料；且源極/漏極區(qū)域可對應(yīng)于形成于延伸到此材料12中的開口內(nèi)的導電材料(例如，含金屬的材料)。
[0021]所說明的堆疊14包括從溝道支撐材料12的一上表面延伸到電極材料20的一上表面的垂直側(cè)壁15及17。在其它實施例中，材料16、18及20的一者或一者以上的圖案化可不同于其它材料。例如，介電材料16的圖案化可不同于材料18及20，使得材料16向外延伸到源極/漏極區(qū)域22及24上方，而材料18及20保持如所示般圖案化。因此，在一些實施例中垂直側(cè)壁15及17可為僅沿所述材料18及20，而非沿全部材料16、18及20延伸。
[0022]所說明的存儲器單元可為同時跨半導體裸片制造為集成電路存儲器陣列一部分的多個存儲器單元中的一者。
[0023]將IGZO并入存儲器單元中的優(yōu)點為:可用相對較低溫度處理制造IGZO(例如，可在小于或等于約150°C的溫度下形成IGZ0)。此低溫處理可比較高溫度處理更容易并入集成制造序列中，原因在于:所述低溫處理較不可能損壞集成電路組件。在一些實施例中，這可提供適合用于三維堆疊結(jié)構(gòu)的制造中的方法論。
[0024]電荷捕獲材料18的IGZO可被用作具有低少數(shù)載流子濃度的寬帶隙半導體材料。存儲器單元10可被視為具有兩種不同的存儲器狀態(tài)，其中所述存儲器狀態(tài)中的一者具有存儲于電荷捕獲材料18中的相對較高電荷量，且所述存儲器狀態(tài)中的另一者具有存儲于此電荷捕獲材料中的相對較低電荷量。
[0025]圖2展示存儲器單元10的實例操作模式，其中以帶隙圖來說明此類模式。
[0026]初始狀態(tài)在圖2的頂部展示為“存儲器狀態(tài)I”。與展示為“存儲器狀態(tài)2”且在下文描述的另一存儲器狀態(tài)相比，所述存儲器狀態(tài)具有存儲于載流子捕獲材料18上的相對較少電荷。
[0027]圖2中所示的下一個狀態(tài)為“電子注入”狀態(tài)，其中電極材料20的能級升高使得電子(說明為e_)從材料20注入到電荷捕獲材料18上。在圖2中以虛線分別展示材料18及20的初始能量狀態(tài)，且此類材料的升高能量狀態(tài)分別以實線展示在能級18a及20a處。在一些實施例中，可通過跨二極管結(jié)19(圖1)提供電場而升高電極材料20的能級，使得電極材料20相對于溝道支撐材料12具有負電勢。
[0028]圖2中所示的下一個狀態(tài)為“存儲器狀態(tài)2”，且為其中電極材料20的能級已松弛回到初始能級但其中電荷(說明為電子e_)由電荷捕獲材料18存儲的狀態(tài)。因此，所述第二存儲器狀態(tài)(存儲器狀態(tài)2)具有的通過電荷捕獲材料18存儲的電荷量高于所述第一存儲器狀態(tài)(存儲器狀態(tài)I)。將電子捕獲到存儲器狀態(tài)2的電荷捕獲材料18上的電勢阱的能量勢壘可為約0.5電子伏特m。
[0029]圖2中所示的最后的狀態(tài)為“去捕獲”狀態(tài)，其中電極材料20的能級降低使得電子(說明為e_)轉(zhuǎn)移離開存儲器單元；且具體來說，從電荷捕獲材料18去捕獲。在圖2中以虛線分別展示材料18及20的初始能量狀態(tài)，且此類材料的降低能量狀態(tài)分別以實線展示在能級18b及20b處。在一些實施例中，可通過跨二極管結(jié)19(圖1)提供電場而降低電極材料20的能級，使得電極材料20相對于溝道支撐材料12具有正電勢。
[0030]在一些實施例中，“電子注入”狀態(tài)期間利用的電場可為使二極管結(jié)19 (圖1)逆向偏壓的第一電場，且“去捕獲”狀態(tài)期間使用的電場可為使此二極管結(jié)正向偏壓的第二電場。在一些實施例中，針對所述第一電場電極材料20相對于溝道支撐材料12可具有負電勢，且針對所述第二電場相對于此溝道支撐材料可具有正電勢。在其它實施例中可顛倒所述第一電場與所述第二電場的相對定向。所述第一電場與所述第二電場的相對定向可取決于在存儲器單元的操作期間使用的載流子的性質(zhì)(電子或空穴)。[0031]在操作中，可通過在受控條件(圖1中展示區(qū)域22、24及20)下確認源極/漏極區(qū)域22與24之間的電流(即，跨溝道區(qū)域20的電流)區(qū)分“存儲器狀態(tài)I”與“存儲器狀態(tài)2”。因此，可通過將存儲器單元10置于展示為“存儲器狀態(tài)I”及“存儲器狀態(tài)2”的存儲器狀態(tài)中的一者中且接著隨后確認所述存儲器單元的存儲器狀態(tài)而在存儲器單元10上存儲并存取信息。
[0032]可快速編程并去編程存儲器單元10，且因此存儲器單元10可充分適用于使用于動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)應(yīng)用中。此外，所述單元的存儲器狀態(tài)可足夠穩(wěn)定使得可在少量刷新或無刷新的情況下使用所述單元。例如，所述單元的存儲器狀態(tài)在缺少刷新的情況下可具有若干秒、若干分或甚至若干年的壽命。即使所述單元可在缺少刷新的情況下長周期穩(wěn)定，在一些應(yīng)用中也可使用刷新以增強信息存儲的完整性。雖然存儲器單元10可充分適用于DRAM應(yīng)用，但是此存儲器單元也可用于許多其它應(yīng)用中。
[0033]圖1的存儲器單元具有直接抵靠于介電材料16的電荷捕獲材料18。在其它實施例中，可在所述電荷捕獲材料與所述介電材料之間提供導電材料。在所述電荷捕獲材料與所述介電材料之間具有導電材料的實例實施例存儲器單元在圖3中展示為存儲器單元50。
[0034]存儲器單元50包括溝道支撐材料52及溝道支撐材料上方的堆疊54。堆疊54包含介電材料56、第一導電材料58、載流子捕獲材料60及第二導電材料62。在所不實施例中，介電材料56在溝道支撐材料52上方且直接抵靠于溝道支撐材料52 ;所述第一導電材料58在介電材料56上方且直接抵靠于介電材料56 ;載流子捕獲材料60在第一導電材料58上方且直接抵靠于第一導電材料58 ;且所述第二導電材料62在所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料。各種材料56、58、60及62的所示相對厚度說明許多實施例中的一者，且實際相對厚度可為任何合適厚度。
[0035]存儲器單元還包括延伸到所述溝道支撐材料中的一對源極/漏極區(qū)域64及66。
[0036]溝道支撐材料52可包括任何合適組分或組分組合，包含上文相對于圖1的溝道支撐材料12論述的各種組分。因此，在一些實施例中溝道支撐材料52可包括石墨烯、IGZO的一者或一者以上及各種半導體材料(例如，娃、錯等等)的任一者、基本上由石墨稀、IGZ0的一者或一者以上及各種半導體材料(例如，硅、鍺等等)的任一者組成或由石墨烯、IGZO的一者或一者以上及各種半導體材料(例如，硅、鍺等等)的任一者組成。
[0037]在一些實施例中溝道支撐材料52可為半導體基底(例如，單晶硅基底)的部分，或可由半導體基底支撐。例如，溝道支撐材料可包括石墨烯及/或IGZ0、基本上由石墨烯及/或IGZO組成或由石墨烯及/或IGZO組成，且在一些實施例中可支撐在單晶硅基底上方。
[0038]介電材料56可包括任何合適組分或組分組合，包含上文相對于圖1的介電材料16論述的各種組分。因此，在一些實施例中所述介電材料56可包括二氧化娃和氮化娃的一者
或兩者、基本上由二氧化硅和氮化硅的一者或兩者組成或由二氧化硅和氮化硅的一者或兩者組成。
[0039]第一導電材料58可包括任何合適組分或組分組合；且在一些實施例中可包括元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)、基本上由元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)組成或由元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)組成。在一些實施例中，材料58可包括Pt、Rh、Ru及氧化釕的一者或一者以上、基本上由Pt、Rh、Ru及氧化釕的一者或一者以上組成或由Pt、Rh、Ru及氧化釕的一者或一者以上組成。
[0040]載流子捕獲材料60包括IGZ0，且因此可包括包含鎵、銦、鋅及氧的組合物、基本上由所述組合物組成或由所述組合物組成。在一些實施例中，載流子捕獲材料可表現(xiàn)為n型材料。在一些實施例中，載流子捕獲材料可摻雜有一種或一種以上合適摻雜物，包含(例如)氫。
[0041]第二導電材料62可包括任何合適組分或組分組合，包含上文相對于圖1的電極材料20論述的各種組分。因此，在一些實施例中第二導電材料62可包括元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)、基本上由元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)組成或由元素金屬(例如，銀、金等等)、金屬混合物(例如，合金等等)、含金屬的化合物(例如，金屬硅化物、金屬氮化物等等)及/或摻雜導電半導體材料(例如，摻雜導電硅、摻雜導電鍺等等)組成。在一些實施例中，導電材料58及62可為彼此相同的組分(例如，兩者可包括銀或金、基本上由銀或金組成或由銀或金組成)，且在其它實施例中此類導電材料可為彼此相對不同組分。
[0042]載流子捕獲材料60與第一導電材料58之間的界面可為第一二極管結(jié)59，且載流子捕獲材料60與第二導電材料62之間的界面可為第二二極管結(jié)61。在一些實施例中，導電材料58及62包括金屬，且二極管結(jié)59及61為肖特基(Schottky)型二極管結(jié)。
[0043]溝道支撐材料52可支撐形成于介電材料56下方且介于所述源極/漏極區(qū)域64與66之間的溝道70。源極/漏極區(qū)域64及66可為任何合適導電區(qū)域。在一些實施例中，源極/漏極區(qū)域可對應(yīng)于形成于半導體材料52內(nèi)的摻雜導電區(qū)域。在其它實施例中，材料52可包括石墨烯、IGZO或非半導體材料；且源極/漏極區(qū)域可對應(yīng)于形成于延伸到此材料52中的開口內(nèi)的導電材料(例如，含金屬的材料)。
[0044]所說明的堆疊54包括從溝道支撐材料52的上表面延伸到第二導電材料62的上表面的垂直側(cè)壁55及57。在其它實施例中，材料56、58、60及62中的一者或一者以上的圖案化可不同于其它材料。例如，介電材料56的圖案化可不同于材料58、60及62而使得材料56向外延伸到源極/漏極區(qū)域64及66上方，而材料58、60及62保持如所示般圖案化。因此，在一些實施例中，垂直側(cè)壁55及57可為僅沿材料58、60及62，而非沿全部材料56、58、60及62延伸。
[0045]所說明的存儲器單元可為同時跨半導體裸片制造為集成電路存儲器陣列的部分的多個存儲器單元中的一者。
[0046]圖4展示存儲器單元50的實例操作模式，其中以帶隙圖來說明此類模式。
[0047]初始狀態(tài)在圖4的頂部展示為“存儲器狀態(tài)I”。與展示為“存儲器狀態(tài)2”且在下文描述的另一存儲器狀態(tài)相比，所述存儲器狀態(tài)具有存儲于導電材料58內(nèi)的能量阱中的相對較少電荷。
[0048]圖4中所示的下一個狀態(tài)為“電子注入”狀態(tài)，其中導電材料62的能級升高使得電子(說明為e_)從材料62、跨所述電荷捕獲材料60且注入到導電材料58內(nèi)的能量阱中。在一些實施例中，可通過跨存儲器單元50提供電場而升高材料62的能級，使得材料62相對于溝道支撐材料52具有負電勢。
[0049]圖4中所示的下一個狀態(tài)為“存儲器狀態(tài)2”，且為其中導電材料62的能級已松弛回到初始能級但其中電荷(說明為電子e_)存儲在導電材料58內(nèi)的能量阱中的狀態(tài)。因此，所述第二存儲器狀態(tài)(存儲器狀態(tài)2)具有的存儲于所述能量阱內(nèi)的電荷量高于所述第一存儲器狀態(tài)(存儲器狀態(tài)I)。將電子捕獲在材料58內(nèi)的電勢阱的能量勢壘在材料58的GIZO側(cè)(即，鄰近于材料60的側(cè))上可為約0.95eV，且在材料58的介電側(cè)(即，鄰近于材料56的側(cè))上可在從約2eV到約3eV的范圍內(nèi)。
[0050]圖4中所示的最后的狀態(tài)為“去捕獲”狀態(tài)，其中導電材料62的能級降低使得電子(說明為e_)轉(zhuǎn)移離開存儲器單元；且具體來說，從導電材料58內(nèi)的能量阱去捕獲。在一些實施例中，可通過跨存儲器單元50提供電場而降低導電材料62的能級，使得導電材料62相對于溝道支撐材料52具有正電勢。
[0051]在操作中，可通過在受控條件(圖3中展示區(qū)域64、66及70)下確認源極/漏極區(qū)域64與66之間的電流(即，跨溝道區(qū)域70的電流)而區(qū)分“存儲器狀態(tài)I”與“存儲器狀態(tài)2”。因此，可通過將存儲器單元50置于展示為“存儲器狀態(tài)I”及“存儲器狀態(tài)2”的存儲器狀態(tài)中的一者中而在所述存儲器單元上存儲信息，且接著隨后通過確認所述單元的存儲器狀態(tài)而存取所述信息。
[0052]存儲器單元50可在無刷新(即，可為非易失性)的情況下長期存儲信息，且因此可充分適用于使用于NAND應(yīng)用中。所述存儲器單元也可使用于許多其它應(yīng)用中。
[0053]在一些實施例中，本文描述的存儲器單元可被視為對應(yīng)于類似于常規(guī)DRAM (其具有晶體管及電容器)的存儲器單元。然而，與常規(guī)DRAM不同的是，本文描述的一些實施例的存儲器單元使用晶體管(或類似于晶體管的結(jié)構(gòu))，且并未使用電容器；且因此可被視為1T0C(S卩，一個晶體管，零電容器)裝置。
[0054]本文描述的存儲器單元可并入電子系統(tǒng)中。此類電子系統(tǒng)可用于(例如)存儲器模塊、裝置驅(qū)動器、電力模塊、通信調(diào)制解調(diào)器、處理器模塊及專用模塊中，且可包含多層、多芯片模塊。所述電子系統(tǒng)可為廣泛系統(tǒng)的任一者，舉例來說(例如)時鐘、電視機、手機、個人計算機、汽車、工業(yè)控制系統(tǒng)、航空器等等。
[0055]所述圖式中的各種實施例的特定定向僅僅為出于說明目的，且在一些應(yīng)用中所述實施例可相對于所示定向旋轉(zhuǎn)。本文提供的描述及所附權(quán)利要求書涉及具有所描述的各種特征之間的關(guān)系的任何結(jié)構(gòu)，而不管所述結(jié)構(gòu)是否在所述圖式的特定定向中或是否相對于此定向而旋轉(zhuǎn)。
[0056]為簡化所述圖式，所附說明的橫截面視圖僅展示橫截面的平面內(nèi)的特征，且并不展示所述橫截面的平面后面的材料。
[0057]當一結(jié)構(gòu)在上文被稱為在另一結(jié)構(gòu)“上”或“抵靠于”另一結(jié)構(gòu)時，其可直接在另一結(jié)構(gòu)上或也可存在介入結(jié)構(gòu)。相比之下，當一結(jié)構(gòu)被稱為“直接在”在另一結(jié)構(gòu)“上”或“直接抵靠于”另一結(jié)構(gòu)時，不存在介入結(jié)構(gòu)。當一結(jié)構(gòu)被稱為“連接”或“耦合”到另一結(jié)構(gòu)時，其可直接連接或耦合到另一結(jié)構(gòu)，或可存在介入結(jié)構(gòu)。相比之下，當一結(jié)構(gòu)被稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一結(jié)構(gòu)時，不存在介入結(jié)構(gòu)。
[0058]一些實施例包含存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的載流子捕獲材料及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的導電電極材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧。
[0059]一些實施例包含存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方且直接抵靠于所述介電材料的第一含金屬的材料、所述第一含金屬的材料上方且直接抵靠于所述第一含金屬的材料的載流子捕獲材料，及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的第二含金屬的材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧。
[0060]一些實施例包含一種存儲信息的方法。提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的載流子捕獲材料及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的導電電極材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧。確定是否在所述載流子捕獲材料中捕獲載流子以借此確認所述存儲器單元的存儲器狀態(tài)。
[0061]一些實施例包含一種存儲信息的方法。提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的載流子捕獲材料及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的導電電極材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧；且其中所述載流子捕獲材料與所述導電電極材料一起形成二極管結(jié)?？缢龃鎯ζ鲉卧峁┑谝浑妶?，其中所述第一電場使所述二極管結(jié)逆向偏壓以將載流子注入所述載流子捕獲材料中且借此將所述存儲器單元置于第一存儲器狀態(tài)中?？缢龃鎯ζ鲉卧峁┑诙妶觯渲兴龅诙妶鍪顾龆O管結(jié)正向偏壓且使所述載流子從所述載流子捕獲材料去捕獲以借此將所述存儲器單元置于第二存儲器狀態(tài)中。
[0062]一些實施例包含一種存儲信息的方法。提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的第一含金屬的材料、所述第一含金屬的材料上方且直接抵靠于所述第一含金屬的材料的載流子捕獲材料，及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的第二含金屬的材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧。確定是否在所述第一含金屬的材料中捕獲載流子以借此確認所述存儲器單元的存儲器狀態(tài)。
[0063]一些實施例包含一種存儲信息的方法。提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的第一含金屬的材料、所述第一含金屬的材料上方且直接抵靠于所述第一含金屬的材料的載流子捕獲材料，及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的第二含金屬的材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧?？缢龃鎯ζ鲉卧峁┑谝浑妶觯渲兴龅谝浑妶鰧е滤鲚d流子被注入所述第一含金屬的材料中且借此將所述存儲器單元置于第一存儲器狀態(tài)中?？缢龃鎯ζ鲉卧峁┑诙妶觯渲兴龅诙妶鰧е滤鲚d流子從所述第一含金屬的材料去捕獲且借此將所述存儲器單元置于第二存儲器狀態(tài)中。
【權(quán)利要求】
1.一種存儲器單元，其包括: 溝道支撐材料； 介電材料，其在所述溝道支撐材料上方； 載流子捕獲材料，其在所述介電材料上方；所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧；及 導電電極材料，其在所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述導電電極材料包括金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述載流子捕獲材料直接抵靠于所述介電材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述導電電極材料為第二導電材料，且所述存儲器單元進一步包括介于所述載流子捕獲材料與所述介電材料之間的第一導電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的存儲器單元，其中所述第一導電材料包括金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述溝道支撐材料包括鎵、銦、鋅及氧。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述溝道支撐材料包括半導體材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述溝道支撐材料包括石墨烯。
9.一種存儲器單元，其包括: 溝道支撐材料； 介電材料，其在所述溝道支撐材料上方； 第一含金屬的材料，其在所述介電材料上方且直接抵靠于所述介電材料； 載流子捕獲材料，其在所述第一含金屬的材料上方且直接抵靠于所述第一含金屬的材料；所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧；及 第二含金屬的材料，其在所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲器單元，其中所述第一含金屬的材料、所述載流子捕獲材料與所述第二含金屬的材料一起形成具有實質(zhì)上垂直側(cè)壁的堆疊，所述實質(zhì)上垂直側(cè)壁從所述介電材料的上表面延伸到所述第二含金屬的材料的上表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲器單元，其中所述介電材料包括二氧化硅、氮化硅、氧化鉿及氧化鋯中的一者或一者以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲器單元，其中所述載流子捕獲材料摻雜有氫。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲器單元，其中所述溝道支撐材料包括鎵、銦、鋅及氧。
14.一種存儲信息的方法,其包括: 提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的載流子捕獲材料及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的導電電極材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧 '及 確定是否在所述載流子捕獲材料中捕獲載流子以借此確認所述存儲器單元的存儲器狀態(tài)。
15.—種存儲信息的方法,其包括: 提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的載流子捕獲材料及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的導電電極材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧；所述載流子捕獲材料與所述導電電極材料一起形成二極管結(jié)； 跨所述存儲器單元提供第一電場，所述第一電場使所述二極管結(jié)逆向偏壓以將載流子注入所述載流子捕獲材料中且借此將所述存儲器單元置于第一存儲器狀態(tài)中；及 跨所述存儲器單元提供第二電場，所述第二電場使所述二極管結(jié)正向偏壓且使所述載流子從所述載流子捕獲材料去捕獲以借此將所述存儲器單元置于第二存儲器狀態(tài)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述導電電極在所述第一電場下帶負電荷。
17.—種存儲信息的方法,其包括: 提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的第一含金屬的材料、所述第一含金屬的材料上方且直接抵靠于所述第一含金屬的材料的載流子捕獲材料，及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的第二含金屬的材料;其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧 '及 確定是否在所述第一含金屬的材料中捕獲載流子以借此確認所述存儲器單元的存儲器狀態(tài)。
18.—種存儲信息的方法,其包括: 提供存儲器單元，所述存儲器單元包括溝道支撐材料、所述溝道支撐材料上方的介電材料、所述介電材料上方的第一含金屬的材料、所述第一含金屬的材料上方且直接抵靠于所述第一含金屬的材料的 載流子捕獲材料，及所述載流子捕獲材料上方且直接抵靠于所述載流子捕獲材料的第二含金屬的材料；其中所述載流子捕獲材料包括鎵、銦、鋅及氧； 跨所述存儲器單元提供第一電場，所述第一電場導致載流子被注入所述第一含金屬的材料中且借此將所述存儲器單元置于第一存儲器狀態(tài)中；及 跨所述存儲器單元提供第二電場，所述第二電場導致所述載流子從所述第一含金屬的材料去捕獲且借此將所述存儲器單元置于第二存儲器狀態(tài)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第二含金屬的材料在所述第一電場下帶負電荷。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述載流子捕獲材料摻雜有氫。
【文檔編號】H01L27/115GK103703564SQ201280036892
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月26日
【發(fā)明者】古爾特杰·S·桑胡, D·V·尼馬爾·拉馬斯瓦米 申請人:美光科技公司