技术新讯 > 信息存储应用技术 > 一种环形反相器、锁存器、存储电路、存储器及电子设备的制作方法  >  正文

一种环形反相器、锁存器、存储电路、存储器及电子设备的制作方法

  • 国知局
  • 2024-07-31 19:46:48

本技术涉及半导体设计与制造,尤其涉及一种环形反相器、锁存器、存储电路、存储器及电子设备。

背景技术:

1、存储器是一种包括存储电路和控制器的芯片,随着芯片制程的发展,存储电路在芯片中的面积占比不断增大,且逐渐超过控制器的面积占比。由于芯片性能的提高需要容量更大的存储电路,况且制程微缩的进程随着摩尔定律在二维平面上遇到瓶颈逐渐放缓,所以在芯片总面积一定的情况下,想要进一步提升芯片性能,需要提高存储电路的集成密度。

技术实现思路

1、本技术提供一种环形反相器、锁存器、存储电路、存储器及电子设备,采用垂直晶体管制作环形反相器,可以减少环形反相器的占用面积,提高环形反相器的集成密度,进而在采用该种环形反相器制作锁存器,继而采用制作出的锁存器制作存储电路乃至存储器、电子设备时,可以提高锁存器、存储电路乃至存储器的集成密度,从而提高电子设备的性能。

2、第一方面,本技术实施例提供了一种环形反相器,该环形反相器为基于caa结构的环形反相器,该环形反相器包括两个晶体管组,每个晶体管组中包括两个第一垂直晶体管,所以该环形反相器中总共包括四个垂直晶体管;若将其中一个晶体管组(记为晶体管组1)中包括的两个第一垂直晶体管分别定义为第一子垂直晶体管和第二子垂直晶体管时,另一个晶体管组(记为晶体管组2)中包括的两个第一垂直晶体管可以分别定义为第三子垂直晶体管和第四子垂直晶体管;

3、环形反相器还包括:沿着第一方向依次叠层设置且间隔开的第一导电层、第二导电层和第三导电层,在具体实施例中,第一导电层和第二导电层之间、以及第二导电层和第三导电层之间均设置有绝缘层;并且,在环形反相器设于衬底之上时,第一方向可以为垂直于衬底表面的方向;

4、其中,第一导电层包括:四个第一电极,每个第一垂直晶体管对应一个第一电极;第二导电层包括:四个第二电极,每个第一垂直晶体管对应一个第二电极;第三导电层包括:四个控制电极,每个第一垂直晶体管对应一个控制电极;

5、并且,环形反相器还包括:四个第一沟道柱,每个第一垂直晶体管对应一个第一沟道柱,每个第一沟道柱均是沿着第一方向垂直设置的,且穿过第二导电层;每个第一沟道柱均与对应的第一电极和对应的第二电极直接接触,由于第一沟道柱内设有控制极柱,所以每个第一沟道柱内的控制极柱均与对应的控制电极直接接触,这样使得每个第一垂直晶体管中,第一沟道柱均与对应的第一电极、第二电极和控制电极直接接触,以保证每个第一垂直晶体管可以正常有效地工作。

6、由于每个第一垂直晶体管中第一电极、第二电极、控制电极和第一沟道柱的设置形式符合caa结构的特点,所以上述环形反相器可以理解为基于caa结构的环形反相器。

7、为了实现环形反向器的功能,四个第一垂直晶体管中各结构可以设置为:

8、在晶体管组1中,第一子垂直晶体管的第二电极与第二子垂直晶体管的第二电极连接,在晶体管组2中,第三子垂直晶体管的第二电极与第四子垂直晶体管的第二电极连接;或者,在晶体管组1中,第一子垂直晶体管的第一电极与第二子垂直晶体管的第一电极连接,在晶体管组2中,第三子垂直晶体管的第一电极与第四子垂直晶体管的第一电极连接;

9、也即:每个晶体管组中,其中一个第一垂直晶体管中第一电极和第二电极中的其中一个与另一个第一垂直晶体管中的对应电极连接;不同晶体管组中第一电极和第二电极的连接方式相同;

10、并且,第一子垂直晶体管的控制电极与第三子垂直晶体管的控制电极连接,第二子垂直晶体管的控制电极与第四子垂直晶体管的控制电极连接;也即:不同晶体管组中,其中一个晶体管组中各第一垂直晶体管的控制电极与另一个晶体管组中各第一垂直晶体管的控制电极一一对应连接。

11、目前技术中的水平晶体管,其中的第一电极、第二电极、控制电极是水平排布的,且沟道层也是沿着水平方向设置的,导致水平晶体管在水平方向占用了较多的空间。垂直晶体管中第一电极、第二电极、控制电极是垂直排布的,且第一沟道柱垂直延伸并设于第一电极和第二电极之间,使得垂直晶体管在垂直方向占用的空间较多,在水平方向上占用的空间较少,如果第一电极、第二电极和控制电极的面积相同时,一个垂直晶体管在水平方向上占用的面积仅为一个电极的面积,这样大大减少了垂直晶体管在水平方向上占用的空间。

12、在本技术实施例中,基于四个第一垂直晶体管构造的环形反相器,可以充分利用垂直方向上的空间,有效减少在水平方向上占用的空间,进而可以提高单位面积内设置的环形反相器的数量,从而提高环形反相器的集成密度。

13、在一些实施例中,环形反相器中的四个第一垂直晶体管中均可以为p型晶体管或n型晶体管,这样可以构造出单极型的环形反相器;当然,在一些实施例中,也不排除四个第一垂直晶体管中,部分第一垂直晶体管为p型晶体管,剩余的第一垂直晶体管为n型晶体管的情况,具体可以根据实际需要进行设计,在此并不限定。

14、在一些实施例中,沟道层的制作材料可以包括氧化物半导体材料,由于氧化物半导体材料制作的垂直晶体管具有低热预算的优势,可以实现多层的器件堆叠,且制作工艺较简单,制作成本较低,所以基于氧化物半导体材料制作的垂直晶体管在构建器件(例如但不限于环形反相器)时,可以提高器件的集成密度,降低制作成本。

15、在一些实施例中,环形反相器除了具有最基本的逻辑功能之外,还可以具有其他功能,例如但不限于使能功能,具体可以根据实际需要设置,在此并不限定。

16、以其他功能为使能功能为例,具有使能功能的环形反相器的电路连接结构为:

17、第一种电路结构:

18、第二垂直晶体管的第一电极与第二电压端电连接,第二电极分别与第二子垂直晶体管的第一电极、第三子垂直晶体管的第一电极电连接,控制电极与使能控制信号端电连接;其中,第二垂直晶体管还可以称之为使能晶体管。

19、第二种电路结构:

20、第二垂直晶体管的第一电极与第一电压端电连接,第二电极分别与第一子垂直晶体管的第一电极、第四子垂直晶体管的第一电极电连接,控制电极与使能控制信号端电连接;其中,第二垂直晶体管同样可以称之为使能晶体管。

21、因此,对于第二垂直晶体管的具体设置位置,可以根据实际需要进行设置,在此并不限定。

22、在一些实施例中,为了避免环形反相器的占用面积增加,在环形反向器包括被四个第一垂直晶体管围绕的中间区域时,第二垂直晶体管设于中间区域,这样具有使能功能的环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影外轮廓,依然与仅包括四个第一垂直晶体管的环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影外轮廓相同,充分利用了空闲的中间区域,即使增加第二垂直晶体管,但环形反相器在水平方向上的占用面积并未改变,从而在不改变环形反相器的集成密度的基础上,增加环形反相器的功能。

23、基于四个第一垂直晶体管中各结构的设置方式,第二垂直晶体管中各结构可以设置为:

24、第一导电层中设置有第二垂直晶体管的第一电极,第二导电层中设置有第二垂直晶体管的第二电极,第二垂直晶体管的第二沟道柱可以穿过第二导电层且与对应的第一电极、对应的第二电极直接接触;

25、并且,第三导电层中未设置有第二垂直晶体管的控制电极时,第二沟道柱可以穿过第三导电层,且第二沟道柱内的控制极柱可以与除第一导电层、第二导电层、第三导电层之外的其他导电层中的使能控制信号端电连接。或者,第三导电层中可以设置有第二垂直晶体管的控制电极,此时设于第二沟道柱内部设的控制极柱与第二垂直晶体管的控制电极直接接触,且第二沟道柱不会穿过第三导电层,第二垂直晶体管的控制电极可以通过导线与使能控制信号端电连接。

26、在一些实施例中,第二沟道柱的结构可以与第一沟道柱的结构相同,这样在制作第一沟道柱时即可同时制作出第二沟道柱,简化了环形反相器的结构和制作工艺,有利于降低环形反相器的制作成本。

27、为了实现第二垂直晶体管与部分第一垂直晶体管的电连接关系,可以设置为:

28、第二垂直晶体管的第二电极分别与第二子垂直晶体管的第一电极、第三子垂直晶体管的第一电极连接;并且,由于第二垂直晶体管的第二电极与第二子垂直晶体管的第一电极异层设置,且第二子垂直晶体管的第一电极与第三子垂直晶体管的第一电极同层设置,所以第二垂直晶体管的第二电极通过通孔分别与第二子垂直晶体管的第一电极、第三子垂直晶体管的第一电极连接,这样实现了第一种电路结构中各垂直晶体管的电连接关系;

29、或者,第二垂直晶体管的第二电极分别与第一子垂直晶体管的第一电极、第四子垂直晶体管的第一电极连接;并且,由于第二垂直晶体管的第二电极与第一子垂直晶体管的第一电极异层设置,且第一子垂直晶体管的第一电极与第四子垂直晶体管的第一电极同层设置,所以第二垂直晶体管的第二电极通过通孔分别与第一子垂直晶体管的第一电极、第四子垂直晶体管的第一电极连接,这样实现了第二种电路结构中各垂直晶体管的电连接关系。

30、总之,在基于垂直晶体管构造环形反相器时,不管是否还包括第二垂直晶体管,均可以充分利用垂直方向上的空间,减少水平方向上的空间占用,以便于减少环形反相器在水平方向上的占用面积,从而提高环形反相器的集成密度。

31、第二方面,本技术实施例还提供了一种环形反相器,该环形反相器为基于gaa结构的环形反相器,该环形反相器包括两个晶体管组,每个晶体管组中包括两个第一垂直晶体管,所以该环形反相器中总共包括四个垂直晶体管;若将其中一个晶体管组(记为晶体管组1)中包括的两个第一垂直晶体管分别定义为第一子垂直晶体管和第二子垂直晶体管时,另一个晶体管组(记为晶体管组2)中包括的两个第一垂直晶体管可以分别定义为第三子垂直晶体管和第四子垂直晶体管;

32、环形反相器还包括:沿着第一方向依次叠层设置且间隔开的第一导电层、第二导电层和第三导电层,在具体实施例中,第一导电层和第二导电层之间、以及第二导电层和第三导电层之间均设置有绝缘层;

33、其中,第一导电层包括:四个第一电极,每个第一垂直晶体管对应一个第一电极;第二导电层包括:四个控制电极,每个第一垂直晶体管对应一个控制电极;第三导电层包括:四个第二电极,每个第一垂直晶体管对应一个第二电极;

34、并且,环形反相器还包括:四个第一沟道柱,每个第一垂直晶体管对应一个第一沟道柱,每个第一沟道柱均是沿着第一方向垂直设置的,且穿过第二导电层;每个第一沟道柱均与对应的第一电极和对应的第二电极直接接触。由于gaa结构的特点,第一沟道柱内无控制极柱,所以每个第一沟道柱还需要与对应的控制电极直接接触,这样使得每个第一垂直晶体管中,第一沟道柱均与对应的第一电极、第二电极和控制电极直接接触,以保证每个第一垂直晶体管可以正常有效地工作。

35、由于每个第一垂直晶体管中第一电极、第二电极、控制电极和第一沟道柱的设置形式符合gaa结构的特点,所以上述环形反相器可以理解为基于gaa结构的环形反相器。

36、对于基于gaa结构的环形反相器而言,四个第一垂直晶体管中各结构的设置关系,与前述基于caa结构的环形反相器中四个第一垂直晶体管中各结构的设置关系相同,具体可以参见上述内容,在此不再详述。

37、目前技术中的水平晶体管,其中的第一电极、第二电极、控制电极是水平排布的,且沟道层也是沿着水平方向设置的,导致水平晶体管在水平方向占用了较多的空间。垂直晶体管中第一电极、第二电极、控制电极是垂直排布的,且第一沟道柱垂直延伸并设于第一电极和第二电极之间,使得垂直晶体管在垂直方向占用的空间较多,在水平方向上占用的空间较少,如果第一电极、第二电极和控制电极的面积相同时,一个垂直晶体管在水平方向上占用的面积仅为一个电极的面积,这样大大减少了垂直晶体管在水平方向上占用的空间。

38、在本技术实施例中,基于四个第一垂直晶体管构造的环形反相器,可以充分利用垂直方向上的空间,有效减少在水平方向上占用的空间,进而可以提高单位面积内设置的环形反相器的数量,从而提高环形反相器的集成密度。

39、在一些实施例中,环形反相器中的四个第一垂直晶体管中均可以为p型晶体管或n型晶体管,这样可以构造出单极型的环形反相器;当然,在一些实施例中,也不排除四个第一垂直晶体管中,部分第一垂直晶体管为p型晶体管,剩余的第一垂直晶体管为n型晶体管的情况,具体可以根据实际需要进行设计,在此并不限定。

40、在一些实施例中,沟道层的制作材料可以包括氧化物半导体材料,由于氧化物半导体材料制作的垂直晶体管具有低热预算的优势,可以实现多层的器件堆叠,且制作工艺较简单,制作成本较低,所以基于氧化物半导体材料制作的垂直晶体管在构建器件(例如但不限于环形反相器)时,可以提高器件的集成密度,降低制作成本。

41、在一些实施例中,环形反相器除了具有最基本的逻辑功能之外,还可以具有其他功能,例如但不限于使能功能,具体可以根据实际需要设置,在此并不限定。

42、以其他功能为使能功能为例,具有使能功能的环形反相器的电路结构与前述基于caa结构的环形反相器中的电路结构相同,具体可以参见上述相关内容,在此不再详述。

43、并且,在一些实施例中,为了避免环形反相器的占用面积增加,在环形反向器包括被四个第一垂直晶体管围绕的中间区域时,第二垂直晶体管设于中间区域,这样具有使能功能的环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影外轮廓,依然与仅包括四个第一垂直晶体管的环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影外轮廓相同,充分利用了空闲的中间区域,即使增加第二垂直晶体管,但环形反相器在水平方向上的占用面积并未改变,从而在不改变环形反相器的集成密度的基础上,增加环形反相器的功能。

44、基于四个第一垂直晶体管中各电极的设置方式,第二垂直晶体管中各结构可以设置为:

45、第一导电层中设置有第二垂直晶体管的第一电极,第二导电层中设置有第二垂直晶体管的控制电极,第三导电层中设置有第二垂直晶体管的第二电极,第二垂直晶体管的第二沟道柱可以穿过第二导电层且分别与对应的第一电极、对应的第二电极和对应的控制电极直接接触。

46、在一些实施例中,第二沟道柱的结构可以与第一沟道柱的结构相同,这样在制作第一沟道柱时即可同时制作出第二沟道柱,简化了环形反相器的结构和制作工艺,有利于降低环形反相器的制作成本。

47、为了实现第二垂直晶体管与部分第一垂直晶体管的电连接关系,可以设置为:

48、第二垂直晶体管的第一电极分别与第二子垂直晶体管的第一电极、第三子垂直晶体管的第一电极连接;并且,由于第二垂直晶体管的第一电极、第二子垂直晶体管的第一电极、及第三子垂直晶体管的第一电极同层设置,所以第二垂直晶体管的第一电极可以通过导线或导电块分别与第二子垂直晶体管的第一电极、第三子垂直晶体管的第一电极连接,这样实现了第一种电路结构中各垂直晶体管的电连接关系;

49、或者,第二垂直晶体管的第一电极分别与第一子垂直晶体管的第一电极、第四子垂直晶体管的第一电极连接;并且,由于第二垂直晶体管的第一电极、第一子垂直晶体管的第一电极、及第四子垂直晶体管的第一电极同层设置,所以第二垂直晶体管的第一电极可以通过导线或导电块分别与第一子垂直晶体管的第一电极、第四子垂直晶体管的第一电极连接,这样实现了第二种电路结构中各垂直晶体管的电连接关系。

50、总之,在基于垂直晶体管构造环形反相器时,不管是否还包括第二垂直晶体管,均可以充分利用垂直方向上的空间,减少水平方向上的空间占用,以便于减少环形反相器在水平方向上的占用面积,从而提高环形反相器的集成密度。

51、第三方面,本技术实施例提供了一种锁存器,该锁存器包括两个环形反相器,在基于两个环形反相器构造锁存器时,两个环形反相器沿着第一方向上下堆叠设置,并且,在两个环形反相器之间设置有绝缘层,以将上下两个环形反相器隔绝开。

52、这样,通过将两个环形反相器上下堆叠而不是左右堆叠,可以充分利用垂直方向上的空间,减少水平方向上的空间占用,从而提高锁存器的集成密度。

53、在一些实施例中,由于上下两个环形反相器的结构完全相同,所以在设置上下两个环形反相器时,可以先将上层环形反相器在水平方向上沿逆时针旋转90°,再将上层环形反相器中每个晶体管组中的两个第一垂直晶体管的位置对换;这样一来,使得在垂直于第一方向的平面上,两个环形反相器中各晶体管组的排列方向垂直;进而,使得两个环形反相器中具有相同电位的结构在水平方向上的正投影交叠,以便于具有相同电位的结构实现电连接,并且这种情况下进行电连接时,结构简单,容易操作,也不会影响其他结构的设置,对其他结构的干扰较小。

54、在一些实施例中,上下两个环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影可以部分交叠,具体的交叠面积可以根据周围其他结构的外形和设置位置、以及环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影形状等因素进行设置,以满足不同应用场景的需要,提高设计的灵活性。

55、当然,在一些实施例中,可以将环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影形状设置为正方形,这样在对上层环形反相器旋转90°和各第一垂直晶体管的位置对换后,可以使得上下两个环形反相器在垂直于第一方向的平面上的正投影完全重合,最大程度地降低在水平方向上的占用面积,从而在最大程度上提高锁存器的集成密度。

56、在一些实施例中,上下两个环形反相器中各结构可以设置为:

57、不管是上层环形反相器,还是下层环形反相器,在第一子垂直晶体管的第二电极与第二子垂直晶体管的第二电极连接,且第三子垂直晶体管的第二电极与第四子垂直晶体管的第二电极连接时,那么:

58、上层环形反相器中第一子垂直晶体管的控制电极(和/或上层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极),与下层环形反相器中第四子垂直晶体管的第二电极(和/或下层环形反相器中第三子垂直晶体管的第二电极)连接;

59、上层环形反相器中第二子垂直晶体管的控制电极(和/或上层环形反相器中第四子垂直晶体管的控制电极),与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的第二电极(和/或下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极)连接;

60、上层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极(和/或上层环形反相器中第二子垂直晶体管的第二电极),与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的控制电极(和/或下层环形反相器中第四子垂直晶体管的控制电极)连接;

61、上层环形反相器中第三子垂直晶体管的第二电极(和/或上层环形反相器中第四子垂直晶体管的第二电极),与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极(和/或下层环形反相器中第一子垂直晶体管的控制电极)连接;

62、上层环形反相器中第三子垂直晶体管的第一电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的第一电极连接;

63、上层环形反相器中第四子垂直晶体管的第一电极与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第一电极连接;

64、上层环形反相器中第一子垂直晶体管的第一电极与下层环形反相器中第四子垂直晶体管的第一电极连接;

65、上层环形反相器中第二子垂直晶体管的第一电极与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的第一电极连接。

66、不管是上层环形反相器,还是下层环形反相器,在第一子垂直晶体管的第一电极与第二子垂直晶体管的第一电极连接,且第三子垂直晶体管的第一电极与第四子垂直晶体管的第一电极连接时,那么:

67、上层环形反相器中第一子垂直晶体管的控制电极(和/或上层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极),与下层环形反相器中第四子垂直晶体管的第一电极(和/或下层环形反相器中第三子垂直晶体管的第一电极)连接;

68、上层环形反相器中第二子垂直晶体管的控制电极(和/或上层环形反相器中第四子垂直晶体管的控制电极),与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的第一电极(和/或下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第一电极)连接;

69、上层环形反相器中第一子垂直晶体管的第一电极(和/或上层环形反相器中第二子垂直晶体管的第一电极),与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的控制电极(和/或下层环形反相器中第四子垂直晶体管的控制电极)连接;

70、上层环形反相器中第三子垂直晶体管的第一电极(和/或上层环形反相器中第四子垂直晶体管的第一电极),与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极(和/或下层环形反相器中第一子垂直晶体管的控制电极)连接;

71、上层环形反相器中第三子垂直晶体管的第二电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的第二电极连接;

72、上层环形反相器中第四子垂直晶体管的第二电极与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极连接;

73、上层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极与下层环形反相器中第四子垂直晶体管的第二电极连接;

74、上层环形反相器中第二子垂直晶体管的第二电极与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的第二电极连接。

75、这样,可以实现上层环形反相器和下层环形反相器的电连接,实现锁存器的功能。

76、在一些实施例中,锁存器中的环形反相器可以为仅包括四个第一垂直晶体管而不包括其他晶体管(例如但不限于使能晶体管)的环形反相器;并且,锁存器除了可以包括两个环形反相器以实现最基本的锁存功能之外,还可以具有其他功能,例如但不限于使能功能,具体可以根据实际需要进行设置,在此并不限定。下面以其他功能为使能功能为例进行说明。

77、在一些实施例中,锁存器包括第二垂直晶体管(也可以理解为使能晶体管),且第二垂直晶体管位于锁存器中被两个环形反相器中各晶体管组环绕的中间区域,这样第二垂直晶体管被四个晶体管组环绕,避免第二垂直晶体管设置于两个环形反相器之外,进而避免水平方向上占用的空间增加,充分利用两个环形反相器中未被占用的空间设置第二垂直晶体管,实现了空间的有效利用,进一步提高了具有使能功能的锁存器的集成密度。

78、1、基于caa结构:

79、第二垂直晶体管中的各结构可以设置为:

80、下层环形反相器中的第一导电层中设置有第二垂直晶体管的第一电极,下层环形反相器中的第二导电层中设置有第二垂直晶体管的第二电极,第二垂直晶体管的第二沟道柱依次穿过下层环形反相器中的第二导电层和第三导电层、以及上层环形反相器中的第一导电层至第三导电层;当然,第二沟道柱还可以穿过下层环形反相器的第一导电层,具体可以根据可以实际需要进行设置,在此并不限定;

81、第二沟道柱与第二垂直晶体管的第一电极和第二电极直接接触;

82、由于第二垂直晶体管基于caa结构,所以该第二沟道柱中设置有控制极柱,该控制极柱可以与其他膜层中的使能控制信号端电连接,以便于接收使能控制信号。

83、这样,虽然在锁存器中增加了第二垂直晶体管,但第二垂直晶体管中的第一电极和第二电极分别位于下层环形反相器中的第一导电层和第二导电层,使得在水平方向上,并没有因为增加第二垂直晶体管而增加占用空间,而是充分利用了中间区域和垂直空间,实现了空间的有效利用,进一步提高了具有使能功能的锁存器的集成密度。

84、在一些实施例中,第二沟道柱的内部结构与第一沟道柱的内部结构可以相同,以简化锁存器的结构和制作工艺,从而降低锁存器的制作成本。

85、2、基于gaa结构:

86、第二垂直晶体管中的各结构可以设置为:

87、下层环形反相器的第一导电层设置有第二垂直晶体管的第一电极,下层环形反相器的第二导电层设置有第二垂直晶体管的控制电极,下层环形反相器的第三导电层中设置有第二垂直晶体管的第二电极;第二垂直晶体管的第二沟道柱穿过下层环形反相器中的第二导电层,且与第二垂直晶体管的第一电极、第二电极和控制电极直接接触;

88、或者,上层环形反相器的第一导电层设置有第二垂直晶体管的第一电极,上层环形反相器的第二导电层设置有第二垂直晶体管的控制电极,上层环形反相器的第三导电层中设置有第二垂直晶体管的第二电极;第二垂直晶体管的第二沟道柱穿过上层环形反相器中的第二导电层,且与第二垂直晶体管的第一电极、第二电极和控制电极直接接触。

89、这样,虽然在锁存器中增加了第二垂直晶体管,但第二垂直晶体管与下层环形反相器中的第一垂直晶体管同层设置,或者与上层环形反相器中的第一垂直晶体管同层设置,使得在水平方向上,并没有因为增加第二垂直晶体管而增加占用空间,而是充分利用了中间区域和垂直空间,实现了空间的有效利用,进一步提高了具有使能功能的锁存器的集成密度。

90、在一些实施例中,不管是基于caa结构还是gaa结构,具有使能功能的锁存器的电路结构,可以包括以下几种:

91、第一种:

92、第二垂直晶体管的第二电极分别与下层环形反相器中的第二子垂直晶体管的第一电极、下层环形反相器中的第三子垂直晶体管的第一电极电连接,第二垂直晶体管的第一电极与第二电压端电连接。

93、在此种方式下,第二垂直晶体管与第一垂直晶体管的连接方式可以设置为:

94、由于第二垂直晶体管的第二电极和下层第一垂直晶体管的第一电极位于不同的膜层,所以第二垂直晶体管的第二电极可以分别通过通孔与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的第一电极、以及下层环形反相器中第三子垂直晶体管的第一电极连接。

95、第二种:

96、第二垂直晶体管的第二电极分别与下层环形反相器中的第一子垂直晶体管的第一电极、下层环形反相器中的第四子垂直晶体管的第一电极电连接,第二垂直晶体管的第一电极与第一电压端电连接。

97、在此种方式下,第二垂直晶体管与第一垂直晶体管的连接方式可以设置为:

98、第二垂直晶体管的第二电极可以分别通过通孔与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第一电极、以及第四子垂直晶体管的第一电极连接。

99、第三种:

100、第二垂直晶体管的第二电极分别与上层环形反相器中的第二子垂直晶体管的第一电极、上层环形反相器中的第三子垂直晶体管的第一电极电连接,第二垂直晶体管的第一电极与第二电压端电连接。

101、在此种方式下,第二垂直晶体管与第一垂直晶体管的连接方式可以设置为:

102、由于第二垂直晶体管的第二电极和上层第一垂直晶体管的第一电极位于不同的膜层,所以第二垂直晶体管的第二电极可以分别通过通孔与上层环形反相器中第二子垂直晶体管的第一电极、以及第三子垂直晶体管的第一电极连接。

103、第四种:

104、第二垂直晶体管的第二电极分别与上层环形反相器中的第一子垂直晶体管的第一电极、上层环形反相器中的第四子垂直晶体管的第一电极电连接,第二垂直晶体管的第一电极与第一电压端电连接。

105、在此种方式下,第二垂直晶体管与第一垂直晶体管的连接方式可以设置为:

106、第二垂直晶体管的第二电极可以分别通过通孔与上层环形反相器中第一子垂直晶体管的第一电极、以及第四子垂直晶体管的第一电极连接。

107、不管第二垂直晶体管的第一电极和第二电极设置于哪个膜层,只要能够得到具有使能功能的锁存器,且能够正常工作即可,对于第二垂直晶体管的第一电极和第二电极的设置位置,可以根据实际需要进行设置,在此并不限定。

108、总之,在采用上述实施例中得到的环形反相器构造锁存器时,可以通过将环形反相器进行上下堆叠,充分利用垂直空间,减少水平空间的占用,在有效利用空间的基础上,可以有效提高锁存器的集成密度。

109、第四方面,本技术实施例提供了一种存储电路,该存储电路可以包括锁存器、以及第一选通晶体管和第二选通晶体管,且第一选通晶体管和第二选通晶体管均与锁存器连接,由于锁存器为上下堆叠的两个环形反相器构成,且锁存器在水平方向上占用的空间较少,所以利用该种锁存器构建的存储电路,可以减少在水平方向上占用的空间,从而提高存储电路的集成密度。

110、在一些实施例中,锁存器可以包括第二垂直晶体管,当然还可以不包括第二垂直晶体管,而锁存器中是否包括第二垂直晶体管,不仅影响着两个选通晶体管的具体设置位置,还影响着存储电路中包括的选通晶体管的数量;

111、例如,在锁存器不包括第二垂直晶体管时,表示锁存器的中间区域和边缘区域均未被占用,中间区域和边缘区域均是空闲的,此时:

112、存储电路可以仅包括第一选通晶体管和第二选通晶体管,其中,第一选通晶体管和第二选通晶体管沿着第一方向排布设置,且位于中间区域或边缘区域,其中边缘区域为位于下层两个晶体管组在垂直于第一方向的平面上的正投影之间且除中间区域之外的区域;

113、或者,存储电路不仅可以包括第一选通晶体管和第二选通晶体管,还可以包括第三选通晶体管和第四选通晶体管;其中,第一选通晶体管和第二选通晶体管沿着第一方向排布设置,第三选通晶体管和第四选通晶体管沿着第一方向排布设置,且第一选通晶体管和第二选通晶体管位于中间区域,第三选通晶体管和第四选通晶体管位于边缘区域;或,第一选通晶体管和第二选通晶体管位于边缘区域,第三选通晶体管和第四选通晶体管位于中间区域;

114、又例如,在锁存器包括第二垂直晶体管且位于中间区域时,表示锁存器的中间区域被占用,此时:

115、存储电路可以仅包括第一选通晶体管和第二选通晶体管,其中,第一选通晶体管和第二选通晶体管沿着第一方向排布设置,且位于边缘区域。

116、又例如,在锁存器包括第二垂直晶体管且位于边缘区域时,表示锁存器的边缘区域被占用,此时:

117、存储电路可以仅包括第一选通晶体管和第二选通晶体管,其中,第一选通晶体管和第二选通晶体管沿着第一方向排布设置,且位于中间区域。

118、下面基于选通晶体管的设置数量和设置位置,分别进行详细描述。

119、1、基于caa结构。

120、情况一:仅包括第一选通晶体管和第二选通晶体管,且位于中间区域。

121、此时,存储电路的边缘区域可以设置有具有使能功能的第二垂直晶体管,当然也可以不设置第二垂直晶体管,此处只是以边缘区域未设置第二垂直晶体管为例进行说明。

122、在此情况一中,第一选通晶体管的控制电极和第二选通晶体管的控制电极均与字线电连接,第一选通晶体管的第一电极与第一位线电连接,第一选通晶体管的第二电极与第三子垂直晶体管的控制电极电连接,第二选通晶体管的第二电极与第二位线电连接,第二选通晶体管的第一电极与第三子垂直晶体管的控制电极电连接;对于两个环形反相器中各第一垂直晶体管的电连接关系,具体可以参见上述相关内容,在此不再详述。

123、在一些实施例中,第一选通晶体管的第一电极位于下层环形反相器中的第一导电层,第一选通晶体管的第二电极位于下层环形反相器中的第二导电层或第三导电层;第二选通晶体管的第一电极位于上层环形反相器中的第一导电层或第二导电层,第二选通晶体管的第二电极位于上层环形反相器中的第三导电层;

124、由于第一选通晶体管和第二选通晶体管沿着第一方向排布设置,且控制电极均连接字线,再基于caa结构的特点,沟道柱内设置有控制极柱,可以具有控制电极的电位,所以第一选通晶体管和第二选通晶体管可以共用第三沟道柱,进而第一选通晶体管和第二选通晶体管可以共用第三沟道柱内的控制极柱;并且,第三沟道柱依次穿过下层环形反相器的第二导电层、第三导电层、以及上层环形反相器,同时第三沟道柱与第一选通晶体管和第二选通晶体管的第一电极和第二电极均直接接触;这样,通过对第三沟道柱巧妙的设计,不仅可以将两个选通晶体管沿着第一方向排列设置,还可以使得两个选通晶体管满足正常的工作要求,在实现空间有效利用、提高集成密度的同时,还可以保证存储电路的有效工作。

125、并且,两个选通晶体管与第一垂直晶体管的具体连接关系,可以包括:

126、在晶体管组中的两个第一垂直晶体管的第二电极连接时,第一选通晶体管的第二电极,与下层环形反相器的第三子垂直晶体管的第二电极(和/或下层环形反相器的第四子垂直晶体管的第二电极)连接;第二选通晶体管的第一电极,与上层环形反相器的第三子垂直晶体管的第二电极(和/或上层环形反相器的第四子垂直晶体管的第二电极)连接;

127、或者,在晶体管组中的两个第一垂直晶体管的第一电极连接时,第一选通晶体管的第二电极与下层环形反相器的第三子垂直晶体管的第一电极(和/或下层环形反相器的第四子垂直晶体管的第一电极)连接,第二选通晶体管的第一电极与上层环形反相器的第三子垂直晶体管的第一电极(和/或上层环形反相器的第四子垂直晶体管的第一电极)连接。

128、情况二:仅包括第一选通晶体管和第二选通晶体管,且位于边缘区域。

129、此时,存储电路的中间区域可以设置有具有使能功能的第二垂直晶体管,当然也可以不设置第二垂直晶体管,此处只是以中间区域未设置第二垂直晶体管为例进行说明。

130、在该情况二中,第一选通晶体管和第二选通晶体管的设置方式,与前述情况一中的设置方式的基本原理类似,具体可以参见上述情况一中的具体实施例,在此不再详述。

131、情况三:存储电路包括第一选通晶体管、第二选通晶体管、第三选通晶体管和第四选通晶体管,且第一选通晶体管和第二选通晶体管位于中间区域,第三选通晶体管和第四选通晶体管位于边缘区域。

132、在此情况三中,第三选通晶体管的控制电极和第四选通晶体管的控制电极均与字线电连接,第三选通晶体管的第一电极与第一位线电连接,第三选通晶体管的第二电极与第四子垂直晶体管的控制电极电连接,第四选通晶体管的第二电极与第二位线电连接,第四选通晶体管的第一电极与第二子垂直晶体管的控制电极电连接;对于第一选通晶体管、第二选通晶体管、以及两个环形反相器中各第一垂直晶体管的电连接关系,具体可以参见上述相关内容,在此不再详述。

133、在一些实施例中,第一选通晶体管和第二选通晶体管的具体设置方式与上述情况一中的第一选通晶体管和第二选通晶体管的具体设置方式相同,具体可以参见上述情况一,重复之处不再赘述。

134、在一些实施例中,第三选通晶体管的第一电极与第一选通晶体管的第一电极可以同层且同材质设置,也即第三选通晶体管的第一电极与第一选通晶体管的第一电极可以通过同一制作工艺制作出;第三选通晶体管的第二电极位于下层环形反相器中的第三导电层;

135、第四选通晶体管的第一电极与第一选通晶体管的第二电极同层且同材质设置,也即第四选通晶体管的第一电极与第一选通晶体管的第二电极可以通过同一制作工艺制作出;第四选通晶体管的第一电极位于上层环形反相器中的第二导电层;

136、并且,第三选通晶体管和第四选通晶体管的沟道柱的设置方式,可以同第一选通晶体管和第二选通晶体管的第三沟道柱的设置方式,也即:第三选通晶体管和第四选通晶体管共用第六沟道柱,第六沟道柱内设置有控制极柱,第六沟道柱依次穿过下层环形反相器的第二导电层、第三导电层、以及上层环形反相器,同时第六沟道柱与第三选通晶体管和第四选通晶体管的第一电极和第二电极均直接接触;

137、第一选通晶体管与第三选通晶体管的第一电极均与第一位线电连接所以具有等电位,进而在实际的结构制作中,可以将第一选通晶体管与第三选通晶体管的第一电极连接,同理,第二选通晶体管与第四选通晶体管的第二电极连接。

138、这样,在制作出第一选通晶体管、第二选通晶体管和上下层环形反相器时,即可同步制作出第三选通晶体管和第四选通晶体管,简化了四个选通晶体管的制作工艺,降低了四个选通晶体管的制作难度,还可以降低四个选通晶体管的制作成本。并且,这样设置还可以在不增加原锁存器高度的基础上,设置更多个选通晶体管,既可以充分利用空闲的空间,提高空间的利用效率,还可以提高存储电路的集成密度。

139、并且,第三选通晶体管和第四选通晶体管与各第一垂直晶体管的连接关系可以包括:

140、不管晶体管组中两个第一垂直晶体管的第二电极连接,还是晶体管组中两个第一垂直晶体管的第一电极连接,均为:

141、第三选通晶体管的第二电极与下层环形反相器中第四子垂直晶体管的控制电极连接;第四选通晶体管的第一电极与上层环形反相器中第四子垂直晶体管的控制电极通过通孔连接。

142、在一些实施例中,在该情况三中,第一选通晶体管和第三选通晶体管均位于下层,第二选通晶体管和第四选通晶体管均位于上层,在实际情况中,还可以设置为:

143、第一选通晶体管和第三选通晶体管均位于上层,第二选通晶体管和第四选通晶体管均位于下层;

144、此时,四个选通晶体管中第一电极和第二电极的设置原理与前述的四个选通晶体管中第一电极和第二电极的设置原理类似,只要能够实现图18所示的电路结构即可,在此不再详述。

145、情况四:存储电路包括第一选通晶体管、第二选通晶体管、第三选通晶体管和第四选通晶体管,且第一选通晶体管和第二选通晶体管位于边缘区域,第三选通晶体管和第四选通晶体管位于中间区域。

146、在情况四中各选通晶体管的具体设置原理与前述情况三中各选通晶体管的具体设置原理相同,具体的实施方式可参见上述情况三中的实施例,在此不再详述。

147、2、基于gaa结构。

148、在一些实施例中,对于基于gaa结构的存储电路而言,其电路结构关系、包括的选通晶体管的数量、以及各选通晶体管所处的空闲位置和各选通晶体管的排布方式,与前述四个情况(即上述情况一直情况四)中介绍的基于caa结构的存储电路相同,具体可以参见上述内容,重复之处不再赘述。而对于基于gaa结构的存储电路与上述四种情况(即上述情况一直情况四)中介绍的基于caa结构的存储电路的不同之处在于,选通晶体管中各电极的设置位置不同。

149、以第一选通晶体管和第二选通晶体管设置于中间区域,第三选通晶体管和第四选通晶体管位于边缘区域为例进行说明。

150、情况五:

151、在该情况五中,上层环形反相器中,晶体管组中的两个第一垂直晶体管的第一电极连接,下层环形反相器中,晶体管组中的两个第一垂直晶体管的第二电极连接。那么:

152、对于第一选通晶体管和第二选通晶体管而言:

153、在一些实施例中,基于gaa结构的特点,第一选通晶体管的第一电极与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第一电极位于同一膜层,第一选通晶体管的第二电极与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极位于同一膜层,第一选通晶体管的控制电极与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的控制电极位于同一膜层;第一选通晶体管的沟道柱(即第四沟道柱)穿过下层环形反相器中的第二导电层,且分别与第一选通晶体管的第一电极、第二电极和控制电极直接接触;并且,第一选通晶体管的第二电极与下层环形反相器中第四子垂直晶体管的第二电极连接;

154、同理,第二选通晶体管的第一电极与上层环形反相器中第一子垂直晶体管(或上层环形反相器中第四子垂直晶体管)的第一电极位于同一膜层(即上层的第一导电层),第二选通晶体管的第二电极与上层环形反相器中第一子垂直晶体管(或上层环形反相器中第四子垂直晶体管)的第二电极位于同一膜层(即上层的第三导电层),第二选通晶体管的控制电极与上层环形反相器中第一子垂直晶体管(或上层环形反相器中第四子垂直晶体管)的控制电极位于同一膜层(即上层的第二导电层);第二选通晶体管的沟道柱(即第五沟道柱)穿过上层环形反相器中的第二导电层,且分别与第二选通晶体管的第一电极、第二电极和控制电极直接接触;并且,第二选通晶体管的第一电极与上层环形反相器中第四子垂直晶体管的第一电极连接。

155、对于第三选通晶体管和第四选通晶体管而言:

156、在一些实施例中,第三选通晶体管的第一电极与第一选通晶体管的第一电极同层且同材质设置,第三选通晶体管的第二电极与第一选通晶体管的第二电极同层且同材质设置,第三选通晶体管的控制电极与第一选通晶体管的控制电极同层且同材质设置;第三选通晶体管的第七沟道柱可以同第一选通晶体管中的第四沟道柱一样,穿过下层环形反相器中的第二导电层,且分别与第三选通晶体管的第一电极、第二电极和控制电极接触;也就是说,第一选通晶体管和第三选通晶体管均位于下层;

157、第四选通晶体管的第一电极与第二选通晶体管的第一电极同层且同材质设置,第四选通晶体管的第二电极与第二选通晶体管的第二电极同层且同材质设置,第四选通晶体管的控制电极与第二选通晶体管的控制电极同层且同材质设置;第四选通晶体管的第八沟道柱可以同第二选通晶体管中的第五沟道柱一样,穿过上层环形反相器中的第二导电层,且分别与第四选通晶体管的第一电极、第二电极和控制电极接触;也就是说,第二选通晶体管和第四选通晶体管均位于上层。

158、这样,在制作出下层环形反相器时,即可同步制作出第一选通晶体管和第三选通晶体管,在制作出上层环形反相器时,即可同步制作出第二选通晶体管和第四选通晶体管,简化了四个选通晶体管的制作工艺,降低了四个选通晶体管的制作难度,还可以降低四个选通晶体管的制作成本。并且,这样设置还可以在不增加原锁存器高度的基础上,设置更多个选通晶体管,既可以充分利用空闲的空间,提高空间的利用效率,还可以提高存储电路的集成密度。

159、在一些实施例中,由于上层环形反相器中第二子垂直晶体管的第二电极与下层环形反相器中第二子垂直晶体管的第一电极通过通孔(暂时称之为参考通孔)连接,且第四选通晶体管的第一电极需要与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极电连接,所以为了实现电连接且避让参考通孔,在下层的第三导电层中设置与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极连接的连接电极(还可以称之为第一连接电极,以便于与后续内容中的第二连接电极区别开;但值得注意的是,本技术中提及的连接电极均指的是第一连接电极),该连接电极可以但不限于呈l状、s状、c状等形状,通过对连接电极的形状设置,使得连接电极绕过参考通孔;然后,连接电极在与第四选通晶体管的第一电极通过通孔连接,实现第四选通晶体管的第一电极与下层环形反相器中第一子垂直晶体管的第二电极的电连接。

160、情况六:

161、在该情况六中,上下两个环形反相器中晶体管组中的两个第一垂直晶体管的第二电极连接,或上下两个环形反相器中晶体管组中的两个第一垂直晶体管的第一电极连接。以任一晶体管组中的两个第一垂直晶体管的第二电极连接为例,那么:

162、对于第一选通晶体管和第二选通晶体管而言:

163、在一些实施例中,基于gaa结构的特点,第一选通晶体管的第一电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的第一电极位于同一膜层(即下层的第一导电层),第一选通晶体管的第二电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的第二电极位于同一膜层(即下层的第三导电层),第一选通晶体管的控制电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极位于同一膜层(即下层的第二导电层);第一选通晶体管的沟道柱穿过下层环形反相器中的第二导电层,且分别与第一选通晶体管的第一电极、第二电极和控制电极直接接触;并且,第一选通晶体管的第二电极与下层环形反相器中第四子垂直晶体管(或下层环形反相器中第三子垂直晶体管)的第二电极连接;

164、第二选通晶体管的第一电极与上层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极位于同一膜层(即上层的第二导电层),第二选通晶体管的控制电极与上层环形反相器中第三子垂直晶体管的第二电极位于同一膜层(即上层的第三导电层),在上层第第三导电层之上还设置有第四导电层时,第二选通晶体管的第二电极位于上层的第四导电层;第二选通晶体管的沟道柱穿过上层环形反相器中的第三导电层,且分别与第二选通晶体管的第一电极、第二电极和控制电极直接接触。

165、为了实现第二选通晶体管第一电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极电连接,在一些实施例中,可以在上层的第一导电层中设置有第二连接电极,第二连接电极与第二选通晶体管的第一电极通过通孔连接,且第二连接电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极通过通孔连接;这样,即可通过第二连接电极实现第二选通晶体管的第一电极与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极电连接。

166、当然,还可以不设置第二连接电极,使得第二选通晶体管中的第一电极直接通过通孔与下层环形反相器中第三子垂直晶体管的控制电极连接,且第二选通晶体管中的第一电极再通过通孔与上层环形反相器中第四子垂直晶体管的第二电极连接。

167、这样设置还可以有利于将第二选通晶体管的控制电极引出且与字线连接,实现字线对第二选通晶体管的控制电极的控制,同时避免对上层环形反相器中各第一垂直晶体管的结构造成干扰,且不会增加水平方向上的占用面积,从而提高存储电路的集成密度。

168、对于第三选通晶体管和第四选通晶体管而言,具体的设置原理与上述情况五中的设置原理类似,具体的实施方式可以参见上述情况五中的具体实施例,在此不再详述。

169、基于此,在具体实施时,可以根据实际需要从上述六种情况中进行选择合适的设置方式,以满足不同应用场景的需要,提高设计的灵活性。

170、在一些实施例中,不管是基于caa结构还是gaa结构,存储电路可以设置有电源通孔,该电源通孔为:上层环形反相器中位于最右侧的两个第一垂直晶体管,与下层环形反向器中位于最右侧的两个第一垂直晶体管中对应的第一电极(或第二电极)通过通孔电连接后形成的,所以电源通孔位于存储电路的右侧;当然,电源通孔还可以位于存储电路的左侧,此时电源通孔为:上层环形反相器中位于最左侧的两个第一垂直晶体管,与下层环形反向器中位于最左侧的两个第一垂直晶体管中对应的第一电极(或第二电极)通过通孔电连接后形成的。

171、并且,对于相邻的两个环形反相器中,将其中一个环形反相器以轴线(即平行于两个晶体管组排列方向的垂直方向的轴线)进行上下反转后得到另一个环形反相器,之后再将反转后的两个环形反相器通过电源通孔连接,以保证左右两个环形反相器电连接关系的准确性。

172、这样,每个存储电路均具有一对电源通孔,在对存储电路进行阵列排布时,水平方向上相邻的两个存储电路可以共用一对电源通孔,从而在对存储电路进行阵列排布时,可以进一步地减少水平方向上占用的空间,实现占用面积的最小化,实现集成密度的最大化。

173、总之,在采用上述实施例中的锁存器和选通晶体管构建存储电路时,一方面可以利用锁存器独特的堆叠结构,减少水平方向上占用的空间,另一方面,可以利用空闲的中间区域和/或边缘区域设置各选通晶体管,以充分利用剩余空间,提高空间利用率,从而提高存储电路的集成密度。

174、第五方面,本技术实施例提供了一种存储器,存储器可以包括:控制器和上述存储电路,控制器可以访问存储电路;由于存储电路具有较高的集成密度,所以可以在存储器总面积一定的情况下,提高存储器的性能,解决制程微缩的进程遇到的瓶颈。

175、在一些实施例中,存储器中包括的存储电路的数量可以为一个,两个或两个以上,具体可以根据实际需要进行设置,在此并不限定。

176、在一些实施例中,控制器可以但不限于为中央处理单元、片上系统、电子控制单元等具有控制功能的器件。

177、第六方面,本技术实施例提供了一种电子设备,该电子设备可以包括:pcb板和上述存储器,存储器设于pcb板之上。这样,可以实现存储器在电子设备中的固定和安装,避免存储器在电子设备中发生移位,进而避免影响存储器的正常工作,从而保证电子设备的正常工作。

178、在一些实施例中,电子设备中还可以包括其他用于实现电子设备功能的结构,例如,在电子设备为终端时,电子设备还可以包括处理器和显示器等。

179、第七方面,本技术实施例提供了一种环形反相器的制作方法,该环形反相器的结构可以如上述基于caa结构的环形反相器,该制作方法可以包括:

180、步骤1、沿第一方向,依次叠层且间隔设置第一导电层和第二导电层,第一导电层包括四个第一电极,第二导电层包括四个第二电极;四个第一电极被划分为两组,每组包括两个第一电极且连接;或四个第二电极中被划分为两组,每组包括两个第二电极且连接;任一第一电极和任一第二电极组成一电极组,电极组内的第一电极和第二电极在垂直于第一方向的平面上的正投影交叠;

181、在一些实施例中,在步骤1中,沿着第一方向,在衬底之上依次先后设置第一导电层、第一绝缘层、第二导电层和第二绝缘层,第一导电层中设置有四个第一电极,第二导电层中设置有四个第二电极,四个第一电极和四个第二电极构成了四个电极组,每个电极组中包括一个第一电极和一个第二电极,且在电极组内,第一电极和第二电极在垂直于第一方向的平面上的正投影交叠。

182、步骤2、刻蚀每个电极组内的第一电极和第二电极,以形成沿第一方向延伸的第一凹槽;

183、在一些实施例中,在步骤2中,对每个电极组均进行刻蚀处理,使得每个电极组内均形成沿着第一方向延伸的第一凹槽,所以可以得到四个第一凹槽;并且,每个第一凹槽均可以穿过第一导电层中的至少部分、第一绝缘层、第二绝缘层、以及第二导电层。

184、步骤3、在第二导电层之上形成与之间隔设置的第三导电层,且在第一凹槽内形成第一沟道柱,且第一沟道柱内有控制极柱;第三导电层包括:与各第一凹槽一一对应设置且与控制极柱直接接触的控制电极,四个控制电极被划分为两组,每组包括两个控制电极且连接,且连接的两个控制电极对应的第一电极无连接,连接的两个控制电极对应的第二电极无连接;控制极柱形成第一沟道柱。

185、在一些实施例中,在步骤3中,可以在同一制作工艺下,在第一凹槽内设置控制极柱以填充第一凹槽,且在第二绝缘层表面设置第三导电层中的控制电极,使得控制电极与控制极柱通过一步制作工艺形成。并且,控制电极可以设置有四个,四个控制电极与四个第一凹槽一一对应设置,进而四个控制电极与四个电极组一一对应设置,四个控制电极与四个第一沟道柱一一对应设置,如此,对应的控制电极、电极组和第一沟道柱构成了第一垂直晶体管,进而可以得到四个第一垂直晶体管。

186、并且,四个第一电极被划分为两组,每组包括两个第一电极,且这两个第一电极连接,使得四个第一电极中,其中两个第一电极连接,另外两个第一电极连接;或者,四个第二电极被划分为两组,每组包括两个第二电极,且这两个第二电极连接,使得四个第二电极中,其中两个第二电极连接,另外两个第二电极连接;

187、同样地,四个控制电极被划分为两组,每组包括两个控制电极,且这两个控制电极连接,使得四个控制电极中,其中两个控制电极连接,另外两个控制电极连接;

188、并且,连接的两个控制电极对应的第一电极需要无连接,且连接的两个控制电极对应的第二电极同样需要无连接,从而可以得到上述实施例中介绍的环形反相器。

189、这样,基于四个第一垂直晶体管构造的环形反相器,可以充分利用垂直方向上的空间,有效减少在水平方向上占用的空间,进而可以提高单位面积内设置的环形反相器的数量,从而提高环形反相器的集成密度。

190、在一些实施例中,在第一沟道柱包括:控制极柱、以及依次包裹于控制极柱表面的介质层和沟道层时,步骤3中的在第一凹槽内形成第一沟道柱,具体包括:

191、先在第一凹槽内形成沟道层,使得沟道层形成第二凹槽;

192、在第二凹槽内形成介质层,使得介质层形成第三凹槽;

193、在第二导电层之上形成与之间隔设置的第三导电层,且在第三凹槽内形成控制极柱;控制极柱、沟道层和介质层构成第一沟道柱。

194、这样,可以实现基于caa结构特点的沟道环绕的沟道柱,再结合第一电极、第二电极和控制电极的设置位置和连接关系,从而制作出基于caa结构的环形反相器。

195、在一些实施例中,在形成第三凹槽之后,还包括:

196、在第二绝缘层之上形成与介质层连接的介质延伸层;

197、此时在第三凹槽内形成控制极柱,具体包括:在介质延伸层表面、以及第二绝缘层表面中围绕介质延伸层的四周形成控制电极,且在第三凹槽内形成控制极柱。

198、这样,介质延伸层可以避免沟道层与控制电极接触,避免短接,保证环形反相器可以正常工作。

199、在一些实施例中,在基于上述制作出的caa结构的环形反相器制作锁存器时,可以采用上述步骤1至步骤3制作出下层环形反相器,然后在下层环形反相器之上继续采用上述步骤1至步骤3制作出上层环形反相器;并且,在制作上层环形反相器时,可以依据电路连接关系,在相应地位置设置通孔,以实现上下环形反相器的连接。

200、进而,在基于上述制作出的caa结构的锁存器制作存储电路时,以存储电路包括两个选通晶体管为例,可以采用上述步骤1至步骤3制作出下层环形反相器和其中一个选通晶体管,然后在下层环形反相器之上继续采用上述步骤1至步骤3制作出上层环形反相器和另一个选通晶体管;并且,在制作上层环形反相器和另一个选通晶体管时,可以依据电路连接关系,在相应地位置设置通孔,以实现上下环形反相器、两个选通晶体管之间的连接。

201、第八方面,本技术实施例提供了一种环形反相器的制作方法,该环形反相器的结构可以如上述基于gaa结构的环形反相器,该制作方法可以包括:

202、步骤1、沿第一方向,依次叠层且间隔设置第一导电层和第二导电层,第一导电层包括四个第一电极,第二导电层包括四个控制电极;任一第一电极和任一控制电极组成一电极组,电极组内的第一电极和控制电极在垂直于第一方向的平面上的正投影交叠;

203、在一些实施例中,在步骤1中,沿着第一方向,在衬底之上依次先后设置第一导电层、第一绝缘层、第二导电层和第二绝缘层,第一导电层中设置有四个第一电极,第二导电层中设置有四个控制电极,四个第一电极和四个控制电极构成了四个电极组,每个电极组中包括一个第一电极和一个控制电极,且在电极组内,第一电极和控制电极在垂直于第一方向的平面上的正投影交叠。

204、步骤2、刻蚀每个电极组内的第一电极和控制电极,以形成沿第一方向延伸的第一凹槽;

205、在一些实施例中,在步骤2中,对每个电极组均进行刻蚀处理,使得每个电极组内均形成沿着第一方向延伸的第一凹槽,所以可以得到四个第一凹槽;并且,每个第一凹槽均可以穿过第一导电层中的至少部分、第一绝缘层、第二绝缘层、以及第二导电层。

206、步骤3、在第一凹槽内形成第一沟道柱;

207、在一些实施例中,第一沟道柱的顶部可以与第二绝缘层的表面可以平齐,当然第一沟道柱的顶部还可以高出第二绝缘层的表面。

208、步骤4、在第二导电层之上形成与之间隔设置的第三导电层,第三导电层包括与各第一沟道柱一一对应设置的第二电极;其中,四个第一电极被划分为两组,每组包括两个第一电极且连接;或四个第二电极中被划分为两组,每组包括两个第二电极且连接;四个控制电极被划分为两组,每组包括两个控制电极且连接,且连接的两个控制电极对应的第一电极无连接,连接的两个控制电极对应的第二电极无连接。

209、在一些实施例中,在步骤3中,可以在第二绝缘层表面形成第三导电层,该第三导电层中可以设置有四个第二电极,且四个第二电极与四个第一沟道柱一一对应设置,进而四个第二电极与四个电极组一一对应设置,如此,对应的第二电极、第二沟道柱和电极组构成了第一垂直晶体管,进而可以得到四个第一垂直晶体管。

210、并且,四个第一电极被划分为两组,每组包括两个第一电极,且这两个第一电极连接,使得四个第一电极中,其中两个第一电极连接,另外两个第一电极连接;或者,四个第二电极被划分为两组,每组包括两个第二电极,且这两个第二电极连接,使得四个第二电极中,其中两个第二电极连接,另外两个第二电极连接;

211、同样地,四个控制电极被划分为两组,每组包括两个控制电极,且这两个控制电极连接,使得四个控制电极中,其中两个控制电极连接,另外两个控制电极连接;

212、并且,连接的两个控制电极对应的第一电极需要无连接,且连接的两个控制电极对应的第二电极同样需要无连接,从而可以得到上述基于gaa结构的环形反相器。

213、这样,基于四个第一垂直晶体管构造的环形反相器,可以充分利用垂直方向上的空间,有效减少在水平方向上占用的空间,进而可以提高单位面积内设置的环形反相器的数量,从而提高环形反相器的集成密度。

214、在一些实施例中,在第一沟道柱包括:绝缘柱、以及依次包裹于绝缘柱表面的沟道层和介质层时,上述步骤3具体包括:

215、先在第一凹槽内形成介质层,使得介质层形成第二凹槽;

216、在第二凹槽内形成沟道层,使得沟道层形成第三凹槽;

217、在第三凹槽内形成绝缘柱,以形成第一沟道柱。

218、这样,可以实现基于gaa结构特点的沟道柱,再结合第一电极、第二电极和控制电极的设置位置和连接关系,从而制作出基于gaa结构的环形反相器。

219、在一些实施例中,在形成介质层之后,介质层是覆盖第一凹槽的槽底的,而槽底是与第一电极直接接触的,为了能够使得沟道层可以与第一电极直接接触,在形成第二凹槽时,可以对与第一电极接触的这部分介质层进行刻蚀,将这个位置的第一电极裸露出来,在第二凹槽内形成沟道层时,可以使得沟道层直接与第一电极接触,从而保证垂直晶体管可以正常工作。

220、在一些实施例中,在形成介质层时,还包括:

221、在第二绝缘层表面形成与介质层连接的介质延伸层;

222、在形成沟道层时,还包括:

223、在介质延伸层表面形成与沟道层连接的沟道延伸层,且在衬底上的正投影中,沟道延伸层的正投影落入介质延伸层的正投影内。

224、这样,一方面可以使得第二电极与沟道层具有较多的接触面积,保证第二电极与沟道层的有效接触,另一方面通过介质延伸层可以避免沟道延伸层与控制电极短接,保证垂直晶体管可以正常有效地工作。

225、在一些实施例中,在基于上述制作出的caa结构的环形反相器制作锁存器时,可以采用上述步骤1至步骤3制作出下层环形反相器,然后在下层环形反相器之上继续采用上述步骤1至步骤3制作出上层环形反相器;并且,在制作上层环形反相器时,可以依据电路连接关系,在相应地位置设置通孔,以实现上下环形反相器的连接。

226、进而,在基于上述制作出的caa结构的锁存器制作存储电路时,以存储电路包括两个选通晶体管为例,可以采用上述步骤1至步骤3制作出下层环形反相器和其中一个选通晶体管,然后在下层环形反相器之上继续采用上述步骤1至步骤3制作出上层环形反相器和另一个选通晶体管;并且,在制作上层环形反相器和另一个选通晶体管时,可以依据电路连接关系,在相应地位置设置通孔,以实现上下环形反相器、两个选通晶体管之间的连接。

本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20240731/184010.html

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 YYfuon@163.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。