存储芯片、存储设备和电子设备的制作方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种存储芯片、存储设备和电子设备。

背景技术：

1、随着数据存储技术的迅猛发展，用户对存储性价比的要求也越来越高。存储芯片是计算机中数据存放的主要介质，存储容量是存储芯片性能的关键指标之一。

2、存储芯片的容量提升一般是通过优化操作方式或对存储阵列架构进行优化来实现的。目前的存储芯片中堆叠层数增多导致制作难度增大且难以量产，当堆叠层数增多带来的负收益大于存储密度增加带来的正收益时，存储芯片的性价比不高。

3、因此，有必要提供一种新型的存储芯片，能够满足存储容量大、制作难度低、易于量产的需求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种存储芯片、存储设备和电子设备。本申请实施例的多个存储子单元为可以单独制作的存储结构，减小了存储芯片的制作难度，易于量产。

2、第一方面，本申请实施例提供一种存储芯片。存储芯片包括多个存储单元，所述多个存储单元中的每个存储单元包括衬底和多个存储子单元，所述多个存储子单元层叠设置于所述衬底上，每个所述存储子单元包括交替层叠设置的存储层及绝缘层，及贯穿所述存储层与所述绝缘层的第一电极，所述存储层包括存储数据的存储部及第二电极，所述第一电极与所述存储子单元的所有存储层的存储部电连接，所述第一电极及所述第二电极用于连接外围电路，以通过所述外围电路控制所述存储部中的数据的存取。可以理解地，本申请的存储子单元的数量至少为两个。

3、本申请实施方式中，每个存储子单元的存储层的层数可以为一层、两层或三层等，存储层为至少两层时，至少两层存储层间隔且层叠于衬底，存储层与衬底之间设有绝缘层，相邻的两个存储层之间设有绝缘层。

4、为了增大存储芯片的存储容量，通常会增大存储芯片的层数，随着存储芯片的层数的增多，存储芯片制作的工艺难度会增大，尤其是对于需要贯穿多个存储层的电极，制作难度更大。本申请实施方式中将多层存储单元分成多个存储子单元，各个存储子单元为单独制作的存储结构，制作工艺难度减小、易于量产。将存储芯片的多层结构分解为可以单独制作的多个存储子单元，每个存储子单元的层结构数量均少于存储芯片总共的层结构数量，这样将有效减少对存储层和绝缘层刻蚀的难工艺度，降低沉积电极的工艺难度。

5、一种可能的实施方式中，所述每个存储单元的所述多个存储子单元的所述第一电极彼此不导通，所述外围电路分别对所述多个存储子单元中的数据的存取进行控制。在本申请实施方式中，多个存储子单元可以单独控制，独立的进行数据的存取。

6、一种可能的实施方式中，所述多个存储子单元中相邻的两个所述存储子单元之间存在所述绝缘层。绝缘层将相邻的两个存储子单元的第一电极隔离，使得相邻的两个存储子单元的第一电极之间互不连通，使得相邻的两个存储子单元为两个独立的可以单独制作的存储结构，有利于降低存储芯片的制作工艺难度。

7、一种可能的实施方式中，所述每个存储单元的多个存储子单元的第一电极彼此导通，所述外围电路将所述多个存储子单元作为一个整体对其中的数据的存取进行控制。本申请实施方式中，多个存储子单元可以受到统一的控制，进行数据的存取。

8、一种可能的实施方式中，所述第一电极与所述存储部之间存在缓冲层。缓冲层的材质可以为碳，本申请实施例对缓冲层的材质不做限定。缓冲层可以防止第一电极的材料与存储部的材料发生扩散，也可以增加界面接触，缓冲层的设置有利于提高存储芯片的存储性能。

9、一种可能的实施方式中，所述第一电极与所述存储部之间存在选通层。选通层可以位于第一电极的外侧。选通层起到开关的作用，根据用户需求读写所需的信息。

10、一种可能的实施方式中，所述存储部为自选通材料。存储部可以采用集选通特性与存储特性为一体的自选通材料组成的存储芯片，这样不用单独设置选通层，简化制作工艺。

11、一种可能的实施方式中，所述每个存储子单元包括贯穿所述存储层与绝缘层的孔，所述第一电极形成在所述孔中。在本申请实施方式中，一个存储子单元制作完成后，在制作完成的存储子单元上制作另一个存储子单元。每个存储子单元都包括沉积第一电极的孔。

12、一种可能的实施方式中，所述每个存储子单元的所述存储层的层数小于等于32。存储层的层数大于32时，存储层的层数过多，每个存储子单元的尺寸较厚，在工艺上不利于沉积存储部和第一电极。本申请实施方式中将存储芯片分为多个独立的存储子单元，降低了存储芯片制作的工艺难度，每个存储子单元可以单独制作，层数较少，制作工艺难度降低。多个存储子单元可以叠加，以增加存储芯片的存储容量。

13、一种可能的实施方式中，所述存储部的材质为相变材料、氧化物、阻变材料、铁电材料、磁存储材料中的一种。示例性地，相变材料可以为硫系化合物，相变材料还可以为sb(锑)单质、ge-te(锗-碲)二元化合物、ge-sb(锗-锑)二元化合物、sb-te(锑-碲)二元化合物、bi-te(铋-碲)二元化合物、in-se(铟-硒)二元化合物、ge-sb-te(锗-锑-碲)三元化合物、ge-bi-te(锗-铋-碲)三元化合物、ge-sb-bi-te(锗-锑-铋-碲)四元化合物，或者它们经元素掺杂形成的化合物中化学式不同的任意一种或多种。氧化物可以为氧化硅等，阻变材料可以为二元金属氧化物、碲化铋、hfo2(二氧化铪)或sio2(二氧化硅)等，铁电材料可以为铅锆钛、氧化铝或hfzro(氧化铪锆)等，磁存储材料可以为六方铁氧体、氟化铁、feo(氧化铁)或coo(氧化钴)等。采用相变材料得到相变存储芯片、采用氧化物得到立体闪存存储芯片、采用阻变材料阻变存储芯片、采用铁电材料得到铁电存储芯片或者采用磁存储材料得到磁阻存储芯片等。不同的存储子单元的存储部的材质可以相同也可以不同。

14、一种可能的实施方式中，所述多个存储子单元的所述存储部的材质不同。本申请实施方式中的每个存储子单元都是独立的存储结构，可以单独制作，便于沉积不同材质的存储部，使得多个存储子单元为存取机理不同的存储结构。多个存储子单元叠加在一起形成具有多种存储优势的存储芯片。示例性地，一个存储子单元的存储部可以采用相变材料以得到具有相变存储优势的存储子单元，另一个存储子单元的存储部可以采用阻变材料以得到具有阻变存储优势的存储子单元，有利于得到综合性能良好的存储芯片，且可以根据需要灵活配置存储材料。

15、第二方面，本申请提供一种存储设备，包括外围电路及第一方面中任一种实施方式所述的存储芯片，所述外围电路用于控制所述存储芯片中的数据的存取。

16、第三方面，本申请提供一种电子设备，包括处理器和第二方面中任一种实施方式所述的存储设备，所述处理器用于从所述存储设备中读取数据或者将数据写入所述存储设备存储芯片。

技术特征：

1.一种存储芯片，包括多个存储单元，其特征在于，所述多个存储单元中的每个存储单元包括衬底和多个存储子单元，所述多个存储子单元层叠设置于所述衬底上，所述多个存储子单元中的每个存储子单元包括交替层叠设置的存储层及绝缘层，及贯穿所述存储层与所述绝缘层的第一电极，所述存储层包括存储数据的存储部及第二电极，所述第一电极与所述存储子单元的所有存储层的存储部电连接，所述第一电极及所述第二电极用于连接外围电路，以通过所述外围电路控制所述存储部中的数据的存取。

2.如权利要求1所述的存储芯片，其特征在于，所述每个存储单元的所述多个存储子单元的所述第一电极彼此不导通，所述外围电路分别对所述多个存储子单元中的数据的存取进行控制。

3.如权利要求2所述的存储芯片，其特征在于，所述多个存储子单元中相邻的两个所述存储子单元之间存在所述绝缘层。

4.如权利要求1所述的存储芯片，其特征在于，所述每个存储单元的多个存储子单元的第一电极彼此导通，所述外围电路将所述多个存储子单元作为一个整体对其中的数据的存取进行控制。

5.如权利要求1至4任意一项所述的存储芯片，其特征在于，所述第一电极与所述存储部之间存在缓冲层。

6.如权利要求1至5任意一项所述的存储芯片，其特征在于，所述第一电极与所述存储部之间存在选通层。

7.如权利要求1至5任意一项所述的存储芯片，其特征在于，所述存储部为自选通材料。

8.如权利要求1至5任意一项所述的存储芯片，其特征在于，所述每个存储子单元包括贯穿所述存储层与绝缘层的孔，所述第一电极形成在所述孔中。

9.如权利要求1至8任意一项所述的存储芯片，其特征在于，所述每个存储子单元的所述存储层的层数小于等于32。

10.如权利要求1至9任意一项所述的存储芯片，其特征在于，所述多个存储子单元的所述存储部的材质不同。

11.一种存储设备，其特征在于，包括外围电路及权利要求1至10任意一项所述的存储芯片，所述外围电路用于控制所述存储芯片中的数据的存取。

12.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和如权利要求11所述的存储设备，所述处理器用于从所述存储设备中读取数据或者将数据写入所述存储设备存储芯片。

技术总结本申请涉及存储芯片、存储设备和电子设备。存储芯片包括多个存储单元，每个存储单元包括衬底和多个存储子单元，多个存储子单元层叠设置于衬底上，每个存储子单元包括交替层叠设置的存储层及绝缘层，及贯穿存储层与绝缘层的第一电极，存储层包括存储数据的存储部及第二电极，第一电极与存储子单元的所有存储层的存储部电连接，第一电极及第二电极用于连接外围电路，以通过外围电路控制存储部中的数据的存取。本申请的多个存储子单元可以为独立的能够单独制作的结构，减小了存储芯片的制作难度。技术研发人员：吴全潭,李响,陈一峰受保护的技术使用者：华为技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/22