具有DRAM芯片的3D存储器装置的制作方法

本申请涉及半导体，具体而言，涉及具有动态随机存取存储器(dynamicrandom-access memory，dram)芯片的三维(3d)存储器装置及其制造方法。

背景技术：

1、与非(nand)存储器是非易失性类型的存储器，所述存储器不需要电力来保持存储的数据。消费电子产品、云计算和大数据的不断增长的需求带来了对更大容量和更好性能的nand存储器的持续需求。随着常规二维(2d)nand存储器接近其物理极限，3d nand存储器现在起着重要的作用。3d nand存储器在单个管芯上使用多个堆叠层以实现更高的密度、更高的容量、更快的性能、更低的功耗和更好的成本效率。

2、nand存储器广泛用于固态驱动器(solid-state drive，ssd)中。例如，基于nand存储器的ssd可以提供比常规硬盘驱动器(hard-disk drive，hdd)高得多的i/o性能。当主机(即，主机设备)需要来自nand存储器的数据时，其将数据的逻辑地址提供给存储器控制器。存储器控制器通过逻辑到物理映射表识别数据的物理地址(例如，物理页地址)，并且然后检索数据。逻辑到物理地址转换对于基于nand存储器的ssd的性能是至关重要的。由于逻辑到物理映射表被保存在映射高速缓存中，因此基于nand存储器的高容量ssd需要高容量映射高速缓存，例如，在每gb ssd 1-2mb的量级上。虽然可以在nand存储器芯片上制造dram器件以用于高速缓存，但是当需要具有大尺寸(例如，8gb)的映射高速缓存来提升地址转换时，这变得具有挑战性。可替换地，可以在ssd封装中添加分立的dram芯片以支持映射高速缓存。然而，这种方法招致额外的成本和功耗。

技术实现思路

1、在本公开的一方面，一种3d存储器装置包括3d存储器结构的第一管芯和与第一管芯键合的第二管芯。第二管芯包括dram单元。3d存储器结构包括导体/绝缘体堆叠体和导体/绝缘体堆叠体中的存储器单元的区域。导体/绝缘体堆叠体包括彼此交替堆叠的导电层和电介质层。

2、在本公开的另一方面，一种存储器装置包括包含存储器单元的存储器结构的第一管芯、包含dram单元的第二管芯和包含外围电路的外围结构的第三管芯。堆叠第一管芯、第二管芯和第三管芯。

3、在本公开的另一方面，一种用于制造3d存储器装置的方法包括提供3d存储器结构的第一管芯，提供第二管芯，以及将第一管芯与第二管芯键合。第二管芯包括dram单元。3d存储器结构包含导体/绝缘体堆叠体和导体/绝缘体堆叠体中的存储器单元的区域。导体/绝缘体堆叠体包括交替堆叠的导电层和电介质层。

4、根据本公开的说明书、权利要求书和附图，本领域技术人员能够理解本公开的其他方面。

技术特征：

1.一种三维(3d)存储器装置，包括：

2.根据权利要求1所述的3d存储器装置，还包括：

3.根据权利要求1所述的3d存储器装置，其中，所述3d存储器结构还包括外围结构。

4.根据权利要求1所述的3d存储器装置，其中，所述多个dram单元在平面中形成图案，并且每个dram单元包括在垂直于所述平面的方向上延伸的栅极结构。

5.根据权利要求4所述的3d存储器装置，其中，所述多个dram单元包括电容器，所述电容器具有在所述方向上延伸的电极。

6.根据权利要求1所述的3d存储器装置，其中，所述第二管芯还包括：

7.根据权利要求6所述的3d存储器装置，其中，所述电路包括具有低于30伏的低电源电压的互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，cmos)电路。

8.根据权利要求7所述的3d存储器装置，其中，所述第三管芯包括具有第一电源电压的第一电路和具有第二电源电压的第二电路，所述第一电源电压大于所述第二电源电压，并且所述第二电源电压大于所述低电源电压。

9.根据权利要求1所述的3d存储器装置，其中，所述第二管芯包括衬底和沿着垂直于所述衬底的方向穿透所述衬底的电介质区域。

10.一种存储器装置，包括：

11.根据权利要求10所述的存储器装置，其中，所述存储器结构还包括导体/绝缘体堆叠体，所述导体/绝缘体堆叠体包括交替堆叠的导电层和电介质层，并且所述多个存储器单元布置在所述导体/绝缘体堆叠体中。

12.根据权利要求10所述的存储器装置，其中，所述第一管芯、所述第二管芯和所述第三管芯键合在一起。

13.根据权利要求10所述的存储器装置，其中，所述第二管芯在所述第一管芯与所述第三管芯之间。

14.根据权利要求10所述的存储器装置，其中，所述多个dram单元在平面中形成图案，并且每个dram单元包括在垂直于所述平面的方向上延伸的栅极结构。

15.根据权利要求14所述的存储器装置，其中，所述多个dram单元包括具有在所述方向上延伸的电极的电容器。

16.一种用于制造三维(3d)存储器装置的方法，包括：

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二管芯还包括：

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

技术总结一种3D存储器装置包括3D存储器结构的第一管芯和与第一管芯键合的第二管芯。第二管芯包括DRAM单元。3D存储器结构包括导体/绝缘体堆叠体中的存储器单元。导体/绝缘体堆叠体具有彼此交替堆叠的导电层和电介质层。技术研发人员：孙超,江宁受保护的技术使用者：长江存储科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15