專利名稱：非易失性存儲器單元陣列的制作方法
非易失性存儲器單元陣列技術(shù)領(lǐng)域
本文中所揭示的實施例涉及非易失性存儲器單元陣列。
背景技術(shù)：
存儲器是一種類型的集成電路，且在計算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)。其通常制作成一個或一個以上個別存儲器單元陣列。所述存儲器單元可為易失性、半易失性或非易失性。在許多實例中(包含當(dāng)計算機(jī)關(guān)斷時)，非易失性存儲器單元可存儲數(shù)據(jù)達(dá)延長的時間周期。易失性存儲器耗散且因此在許多實例中需要以每秒多次的方式刷新/重新寫入。不管如何，每一陣列中的最小單位稱為存儲器單元且經(jīng)配置而使存儲器以至少兩個不同可選擇狀態(tài)保留或存儲。在二進(jìn)制系統(tǒng)中，將所述狀態(tài)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)配置以存儲兩個以上信息電平或狀態(tài)。
集成電路制作繼續(xù)努力產(chǎn)生更小且更密集的集成電路。因此，個別電路裝置具有愈少組件，成品裝置的構(gòu)造可愈小。最小且最簡單的存儲器單元將可能由具有接納于其間的可編程材料的兩個電流導(dǎo)電電極構(gòu)成。所述可編程材料經(jīng)選擇或設(shè)計以配置成至少兩個不同電阻狀態(tài)中的選定一者以使得能夠通過個別存儲器單元來存儲信息。對所述單元的讀取包括確定所述可編程材料處于所述狀態(tài)中的哪一狀態(tài)，且將信息寫入到所述單元包括將所述可編程材料置于預(yù)定電阻狀態(tài)中。一些可編程材料在缺少刷新的情況下保持一電阻狀態(tài)，且因此可并入到非易失性存儲器單元中。
一些可編程材料可含有大于電子及空穴的移動電荷載流子，舉例來說，在一些實例性應(yīng)用中為離子。不管如何，可通過使移動電荷載流子在可編程材料中移動而將所述可編程材料從一個存儲器狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一存儲器狀態(tài)以更改所述可編程材料內(nèi)的電荷密度的分布。利用離子作為移動電荷載流子的一些實例性存儲器裝置為電阻性RAM(RRAM)單元，其可包含含有多價氧化物的若干個類別的存儲器單元，且在一些特定應(yīng)用中其可包含憶阻器。利用離子作為電荷載流子的其它實例性存儲器裝置為可編程金屬化單元(PMC)；或者，其可稱為導(dǎo)電橋接RAM(CBRAM)、納米橋接存儲器或電解質(zhì)存儲器。
RRAM單元可含有夾在一對電極之間的可編程材料。對所述RRAM單元的編程可包括使所述可編程材料在其中電荷密度在整個材料中相對均勻地散布的第一存儲器狀態(tài)與其中所述電荷密度集中于所述材料的特定區(qū)中(例如，到一個電極比到另一電極更近的區(qū))的第二存儲器狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。
PMC可類似地具·有夾在一對電流導(dǎo)電電極之間的可編程材料。所述PMC可編程材料包括離子導(dǎo)電材料，舉例來說，適合硫?qū)倩锘蚋鞣N適合氧化物中的任一者?？缭诫姌O施加的適合電壓產(chǎn)生電流導(dǎo)電超離子簇或絲。此起因于穿過離子導(dǎo)電材料的離子輸送，其使所述簇/絲從所述電極中的一者(陰極)、穿過所述離子導(dǎo)電材料且朝向另一電極(陽極)生長。所述簇或絲形成所述電極之間的導(dǎo)電路徑?？缭剿鲭姌O施加的相對電壓基本上使所述過程反轉(zhuǎn)且因此移除電流導(dǎo)電路徑。因此，PMC包括高電阻狀態(tài)(對應(yīng)于缺少電極之間的導(dǎo)電絲或簇的狀態(tài))及低電阻狀態(tài)(對應(yīng)于具有電極之間的導(dǎo)電絲或簇的狀態(tài))，其中此些狀態(tài)彼此可反轉(zhuǎn)地互換。發(fā)明內(nèi)容


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的非易失性存儲器單元陣列的圖解性等距視圖。
圖2是圖1的陣列的一部分的片斷視圖。
圖3是圖2的片斷視圖。
圖4是圖2的俯視圖。
圖5是穿過圖4中的線5-5截取的截面圖。
圖6是用以表征本發(fā)明的一些實施例的空單位單元的圖解性等距視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖1陣列的單位單元的圖解性等距視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的非易失性存儲器單元陣列的圖解性等距視圖。
圖9是圖8的陣列的一部分的片斷視圖。
圖10是圖8的一部分的圖解性俯視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖8陣列的單位單元的圖解性視圖。
圖12是穿過圖10中的線12-12截取的截面圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例的非易失性存儲器單元陣列的圖解性等距視圖。
具體實施方式
本發(fā)明的實施例包含非易失性存儲器單元陣列。最初參考圖1到5描述此些存儲器單元的經(jīng)垂直堆疊層的陣列10的一些實例性實施例。圖1展示其內(nèi)已制作多個非易失性存儲器單元的陣列區(qū)域的一部分。通常將在所述陣列區(qū)域外部制作邏輯電路(未展示)。用于操作存儲器陣列的控制電路及/或其它外圍電路(未展示)可或可不完全或部分地接納于所述陣列區(qū)域內(nèi)，其中實例性陣列區(qū)域至少囊括給定陣列/子陣列的所有存儲器單元。此外，還可獨立地、聯(lián)合地或以其它方式相對于彼此制作及操作多個子陣列。如本文檔中所使用，還可將“子陣列”視為陣列。
圖1描繪三個經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層12、14、16。可使用更多或更少層。因此，可從層12豎直向外及/或從層16豎直向內(nèi)接納一個或一個以上層。不管如何，將相對于適合基底襯底(未展示)來制作陣 列10，所述基底襯底可為同質(zhì)的或不同質(zhì)的(舉例來說，包括多種不同組成材料及/或?qū)?。作為實例，其可包括塊體單晶娃及/或絕緣體上半導(dǎo)體襯底。作為額外實例，其可包括其中形成有導(dǎo)電觸點或通孔的電介質(zhì)材料，所述導(dǎo)電觸點或通孔垂直地或以其它方式延伸成與從所述電介質(zhì)材料豎直向內(nèi)接納的電子裝置組件、區(qū)或材料電流導(dǎo)電電連接。在本文檔中，垂直為大體正交于主表面的方向，在制作期間相對于所述主表面處理襯底且可將所述主表面視為界定大體水平方向。此外，如本文中所使用的“垂直”及“水平”為在三維空間中獨立于襯底的定向而相對于彼此大體垂直的方向。此夕卜，在本文檔中，“豎直”及“豎直地”是參考從其上制作電路的基底襯底的垂直方向來說的。所述基底襯底可或可不為半導(dǎo)體襯底。在本文檔的上下文中，術(shù)語“半導(dǎo)體襯底”或“半導(dǎo)電襯底”經(jīng)定義而意指包括半導(dǎo)電材料的任一構(gòu)造，所述半導(dǎo)電材料包含但不限于塊體半導(dǎo)電材料(例如，半導(dǎo)電晶片)(單獨地或以其上包括其它材料的組合件方式)及半導(dǎo)電材料層(單獨地或以包括其它材料的組合件方式)。術(shù)語“襯底”是指任何支撐結(jié)構(gòu)，包含但不限于上文所描述的半導(dǎo)電襯底。圖1的陣列結(jié)構(gòu)將可能囊括于電介質(zhì)材料內(nèi)/由電介質(zhì)材料囊封，為使陣列內(nèi)的操作性存儲器單元組件清晰起見，在所述圖中的任一者中未展示所述電介質(zhì)材料。
垂直層12、14、16可具有相同或不同相應(yīng)構(gòu)造。在一個實施例中,所有此些層具有相同構(gòu)造(舉例來說)以實現(xiàn)最終最高密度及/或易于制作。不管如何，個別垂直層中的至少一些層可由某些屬性表征，所述屬性的實例實施例最初參考圖1到5來描述。圖2到5是可相對于本發(fā)明的一些實施例視為關(guān)注區(qū)的圖1相同部分的視圖。在圖2到5中展示層12的僅一部分，且為清晰起見未展示直接下部鄰近層14的組件。在一個實施例中，可將圖2到5視為包括圖1的陣列10的連續(xù)體積，且在一個實施例中可將其視為描繪或囊括下文所描述的陣列12的“單位單元”的等距視圖。不管如何，圖5是從左側(cè)且筆直地向圖2觀看的豎直端視圖，而圖4是圖2的俯視圖。圖3是圖2的部分及片斷部分視圖。
個別垂直層包括相應(yīng)多個經(jīng)水平定向的第一電極線的豎直外層18(圖2、3及5)及豎直內(nèi)層20。具體來說，外層18具有第一電極線22且內(nèi)層20具有第一電極線24。外層18的第一電極線22相對于內(nèi)層20的第一電極線24交叉，且在一個實施例中以約90°交叉。
多個經(jīng)垂直定向的第二電極線26延伸穿過內(nèi)層20及外層18。經(jīng)垂直定向的第二電極線26中的個別電 極線在內(nèi)層中及外層中的緊鄰相應(yīng)對的第一電極線之間延伸。舉例來說，在圖2到5中，所圖解說明的第二電極線26在外層18的所描繪緊鄰對的第一電極線22之間延伸且在內(nèi)層20的所描繪緊鄰對的第一電極線24之間延伸。經(jīng)垂直定向的第二電極線26還豎直向內(nèi)及向外延伸穿過經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層中的其它層。可將經(jīng)垂直定向的第二電極線26視為具有第一對相對橫向側(cè)30及第二對相對橫向側(cè)32。在一個實施例中且如所展不，第一對相對橫向側(cè)30與第二對相對橫向側(cè)32相對于彼此以約90°定向。在一個實施例中，第一電極線為數(shù)據(jù)/讀出線，且第二電極線為存取線。
第一及第二電極線包括電流導(dǎo)電材料，可為同質(zhì)的或不同質(zhì)的且可具有相同組成或具有不同組成。在本文檔的上下文中，“電流導(dǎo)電材料”為組合物，其中電流流動將在產(chǎn)生亞原子正電荷及/或負(fù)電荷時主要通過亞原子正電荷和/或負(fù)電荷的移動(相對于主要通過離子的移動)固有地發(fā)生于其中。實例性電流導(dǎo)電材料為元素金屬、元素金屬的合金、電流導(dǎo)電金屬化合物及經(jīng)導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo)電材料，包含其任何組合。
可編程材料35接納于第二電極線26的所述對相對橫向側(cè)中的一者中的每一者與所述內(nèi)層及外層中的一者的第一電極線中的一者之間。可編程材料還接納于第二電極線26的另一對相對橫向側(cè)中的每一者與所述內(nèi)層及外層中的另一者的第一電極線之間。在圖1到5中，實例性可編程材料35接納于橫向側(cè)30中的每一者與外層18中的不同鄰近第一電極線22之間，且還接納于橫向側(cè)32中的每一者與內(nèi)層20中的不同鄰近第一電極線24之間。可編程材料35可沿圓周完全地包圍內(nèi)層及外層中的一者或兩者內(nèi)的個別經(jīng)垂直定向的第二電極線26，其中在圖1到5的實例性實施例中相對于此些層18及20兩者展示完全包圍。在一個實施例中且如所展示，可編程材料35還接納于外層18的個別第一電極線22與內(nèi)層20的個別第一電極線24之間此兩者交叉處。
不管如何，可編程材料35可為固體、凝膠、非晶、結(jié)晶或任何其它適合相，且可為同質(zhì)的或不同質(zhì)的。可使用任何現(xiàn)存或尚待開發(fā)的可編程材料，其中下文僅提供一些實例。
一種實例性可編程材料為離子導(dǎo)電材料。此些實例性適合材料包括:硫?qū)倩镱愋?例如，包括鍺、硒、銻、碲、硫、銅等中的一者或一者以上的材料，其中實例性硫?qū)倩镱愋筒牧蠟镚e2Sb2Te5、GeS2, GeSe2, CuS2及CuTe);及/或能夠固有地(或借助添加劑)支持電解質(zhì)行為的氧化物，例如氧化鋯、氧化鉿、氧化鎢、氧化銅、氧化鈮、氧化鐵、氧化硅(具體來說，二氧化硅)、氧化釓等。此些材料可具有分散于其中用于離子導(dǎo)電的銀、銅、鈷及/或鎳離子及/或其它適合離子，類似于第7，405，967號美國專利及第2010/0193758號美國專利公開案中所揭示的結(jié)構(gòu)。
額外實例性可編程材料包含多電阻狀態(tài)包括金屬氧化物的材料。舉例來說，此材料可包括通常視為或理解為有源或無源區(qū)的至少兩個不同層或區(qū)(但并非必需地)。或者，此材料可僅包括有源材料。包括金屬氧化物且可配置成多電阻狀態(tài)的實例性有源單元區(qū)組合物包含SrxRuy0z、RuxOy及InxSnyOz中的一者或組合。其它實例包含MgO、Ta2O5, SrTi03、SrZrO3、BaTiO3、Ba(1_x)SrxTi03、ZrOx (可能摻雜有 La)及 CaMnO3 (摻雜有 Pr、La、Sr 或 Sm 中的一者或一者以上)。實例性無源單元區(qū)組合物包含A1203、TiO2及HfO2中的一者或組合。不管如何，可編程材料 復(fù)合物可包括額外金屬氧化物或不包括金屬氧化物的其它材料。在第6，753，561號、第7，149，108號、第7，067，862號及第7，187，201號美國專利中以及在第2006/0171200號及第2007/0173019號美國專利申請公開案中描述及揭示包括一個或一個以上層(包含可編程的包括金屬氧化物的材料)的多電阻狀態(tài)區(qū)的實例性材料及構(gòu)造。此夕卜，如常規(guī)的，多電阻狀態(tài)包括金屬氧化物的材料囊括絲型金屬氧化物、鐵電金屬氧化物及其它金屬氧化物，且無論是現(xiàn)存的還是尚待開發(fā)的，只要可選擇性地改變包括金屬氧化物的材料的電阻即可。
所述可編程材料可包括憶阻材料。作為實例，此材料可為靜態(tài)可編程半導(dǎo)電材料，其包括接納于電介質(zhì)內(nèi)的移動摻雜劑使得所述材料可在至少兩個不同電阻狀態(tài)之間靜態(tài)編程。所述狀態(tài)中的至少一者包含移動摻雜劑的局部化或聚集，使得電介質(zhì)區(qū)形成且借此提供較高電阻狀態(tài)。此外，可使用兩個以上可編程電阻狀態(tài)。在本文檔的上下文中，“移動摻雜劑”是半導(dǎo)電材料的可在通過將電壓差施加到電極對而在至少兩個不同靜態(tài)狀態(tài)之間重復(fù)地編程裝置的正常裝置操作期間移動到電介質(zhì)內(nèi)的不同位置的組分(除自由電子以外)。實例包含以其它方式化學(xué)計量的材料中的原子空位及原子間隙。特定實例性移動摻雜劑包含在非晶氧化物或結(jié)晶氧化物或者其它含氧材料中的氧原子空位、在非晶氮化物或結(jié)晶氮化物或者其它含氮材料中的氮原子空位、在非晶氟化物或結(jié)晶氟化物或者其它含氟材料中的氟原子空位及非晶氧化物或結(jié)晶氧化物中的間隙金屬原子。可使用一種以上類型的移動摻雜劑。其中接納移動摻雜劑的實例性電介質(zhì)包含能夠基于移動摻雜劑的足夠高數(shù)量及濃度而具有局部化導(dǎo)電性的適合氧化物、氮化物及/或氟化物。獨立于移動摻雜劑的考慮，其內(nèi)接納移動摻雜劑的電介質(zhì)可為或可不為同質(zhì)的。特定實例性電介質(zhì)包含Ti02、AlN及/或MgF2。包括氧空位作為移動摻雜劑的實例性可編程材料可包括取決于氧空位的位置及氧空位在其被接納的位置中的數(shù)量而處于至少一個經(jīng)編程電阻狀態(tài)的TiO2與Ti02_x的組合。包括氮空位作為移動摻雜劑的實例性可編程材料為取決于氮空位的位置及氮空位在其被接納的位置中的數(shù)量而處于至少一個經(jīng)編程狀態(tài)的AlN與AlNh的組合。包括氟空位作為移動摻雜劑的實例性可編程材料可為取決于氟空位的位置及氟空位在其被接納的位置中的數(shù)量而處于至少一個經(jīng)編程電阻狀態(tài)的MgF2與MgF2_x的組合。作為另一實例，移動摻雜劑可包括含氮材料中的鋁原子間隙。
又一些實例性可編程材料包含聚合物材料，例如孟加拉玫瑰紅(Bengala Rose)、AlQ3Ag, Cu-TCNQ, DDQ、TAPA及基于熒光素的聚合物。
本文中所揭示的可編程材料以及其它材料可通過任何現(xiàn)存或尚待開發(fā)的技術(shù)來沉積。實例包含氣相沉積(即，化學(xué)氣相沉積、原子層沉積及/或物理氣相沉積)及/或液相沉積，其中的任一者可對一種或一種以上下伏材料具選擇性或非選擇性。在實例性液相沉積中，可發(fā)生表面介導(dǎo)輸送(毛細(xì)管作用)及/或電動流動?？墒褂没蚩刹皇褂脻櫇駝⒈砻婊钚詣┗蚱渌砻娓馁|(zhì)劑。此外且不管沉積方法如何，可隨后處理(例如，退火或輻照)任何經(jīng)沉積材料。
圖1到5的實施例將可編程材料35描繪為直接抵靠所述可編程材料被接納于其間的導(dǎo)電線中的每一者而接納。在此文檔中，當(dāng)材料或結(jié)構(gòu)相對于彼此存在至少某一物理觸碰接觸時，所陳述材料或結(jié)構(gòu)“直接抵靠”另一者。相比之下，“在…上方”囊括“直接抵靠”以及介入材料或結(jié)構(gòu)導(dǎo)致所陳述材料或結(jié)構(gòu)相對于彼此無物理觸碰接觸的構(gòu)造?；蛘撸环N或一種以上額外材料(例如，一個或一個以上選擇裝置)可接納于可編程材料與此些交叉線中的一者或兩者之間?？墒褂萌我滑F(xiàn)存或尚待開發(fā)的選擇裝置，其中晶體管及二極管僅為兩個實例。
緊鄰電極線可彼此間隔開以(舉例來說)通過可編程材料35及/或通過電介質(zhì)材料來防止兩個此種鄰近線相對于彼此永久短路。在一個實施例中，外層的第一電極線在陣列內(nèi)每一處均與內(nèi)層的第一電極線豎直地間隔開。在一個實施例中，至少部分地通過可編程材料35豎直地位于外層18的個別第一電極線22與內(nèi)層20的個別第一電極線24之間此兩者交叉處而發(fā)生此分離。
本發(fā)明的實施例包括經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層陣列，其包括占據(jù)所述層中的個別層內(nèi)4F2的連續(xù)水平面積的五個存儲器單元。圖1到5的實施例僅為此實施例的一個實例。在本文檔中，“F”為使用掩模圖案的特征邊緣形成的最小特征的最小橫向特征尺寸，所述掩模圖案從形成此些最小特征的材料向外接納。舉例來說，圖4圖解性地描繪由在每一側(cè)上為2F的粗體線正方形(借此具有4F2的面積)構(gòu)成的連續(xù)水平面積“A”。圖4實例中的最小特征寬度“F”由第一電極線22的所描繪個別線寬度及緊鄰的此些線之間的空間的寬度表征。在此特定實例中，所描繪最小線寬度與最小空間寬度彼此相等，且為F。個別存儲器單元包括其間具有可編程材料35的直接重疊鄰近電極線，其中圖2到4中的面積A內(nèi)的五個此些存儲器單元標(biāo)示為個別存儲器單元1、2、3、4及5(如小虛線圓圈)。在各圖式中為清晰起見，圓圈1、2、3、4及5較小，其中所述存儲器單元當(dāng)然至少囊括其間具有可編程材料35的面對的相應(yīng)電極的所有表面積。
本發(fā)明的實施例包含包括某一連續(xù)體積的經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層陣列，所述連續(xù)體積具有多個經(jīng)垂直定向的存儲器單元與多個經(jīng)水平定向的存儲器單元的組合。在本文檔的上下文中，經(jīng)垂直定向的存儲器單元由沿水平方向流過可編程材料的主要電流表征。此外，在本文檔的上下文中，經(jīng)水平定向的存儲器單元由沿垂直方向流過可編程材料的主要電流表征。歷史上，水平交叉點存儲器單元如此命名是因為其相對電極通常為水平定向而彼此垂直相對。垂直交叉點存儲器單元在歷史上如此命名是因為其相對電極相對于彼此橫向定向，其中所述電極中的一者為伸長的且沿垂直方向延續(xù)。然而，在本文檔的上下文中，所提及的存儲器單元的垂直或水平定向僅相對于流過可編程材料的主要電流而不管電極的定向如何。不管如何，在一個實施例中，連續(xù)體積具有經(jīng)完全垂直定向的存儲器單元與經(jīng)完全水平定向的存儲器單元的組合。在本文檔的上下文中，如果流動到電極、從電極流動及在電極之間流動的所有電流均沿水平方向，那么存儲器單元為完全垂直定向的。此外，在本文檔的上下文中，如果流動到電極、從電極流動及在電極之間流動的所有電流均沿垂直方向，那么存儲器單元為完全水平定向的。
圖1到5的實施例僅為具有經(jīng)垂直定向的存儲器單元與經(jīng)水平定向的存儲器單元的組合的一個實例性實施例。舉例來說，陣列內(nèi)的存儲器單元I為經(jīng)水平定向的存儲器單元，而存儲器單元2、3、4及5為經(jīng)垂直定向的存儲器單元。此外，存儲器單元I為完全水平定向的，且存儲器單元2、3、4及5為完全垂直定向的。不管如何，在一個實施例中，所述陣列包括比經(jīng)水平定向的存儲器單元多的經(jīng)垂直定向的存儲器單元。在一個實施例中，每四個經(jīng)垂直定向的存儲器單元有一個經(jīng)水平定向的存儲器單元。在一個實施例中，所有陣列均包括經(jīng)垂直定向的存儲器單元與經(jīng)水平定向的存儲器單元的組合(相對于其僅僅某一連續(xù)體積)。圖1到5的所描繪及所描述的實施例僅為具有這些剛剛所述屬性中的每一者的一個實例性陣列。
在一個實施例中，非易失性存儲器單元陣列包括每單位單元五個存儲器單元。在本文檔的上下文中，“單位單元”是體現(xiàn)陣列的晶格的所有結(jié)構(gòu)特性且通過三維重復(fù)構(gòu)成所述晶格的最簡單多面體。舉例來說，考慮圖4、6及7。圖4描繪由2FX2F側(cè)界定的水平面積。將此面積在存儲器單元層12內(nèi)向內(nèi)平移到下部層20中的第一電極線24的基底產(chǎn)生圖1的陣列10的圖6及7中的單位單元40。為清晰起見，單位單元40在圖6中展示為空的且在圖7中展示為含有存儲器單元組件22、24、26及35。
圖1到7描繪其中單位單元40為六面體的實施例，所述六面體可為或可不為立方體，且在所描繪的實施例中并非完美立方體。圖1到7還描繪其中每單位單元40有五個且僅有五個存儲器單元的實施例。盡管如此且不管如何，可將在一個實施例中呈六面體的形式的單位單元40視為具有兩個相對面42、44及在相對面42與44之間延伸的四個拐角體積45、46、47及48。(圖6)。在一個實施例中，用于所述存儲器單元中的四個存儲器單元的可編程材料從此些相對面中的一者或另一者延伸到六面體內(nèi)部所述四個拐角體積中的單個拐角體積內(nèi)。舉例來說，關(guān)于圖7，拐角體積46構(gòu)成此單個拐角體積，對于此單個拐角體積且在此單個拐角體積內(nèi)接納存儲器單元2、3、4及5的可編程材料35。在一個實施例中，除所述四個存儲器單元以外的另一存儲器單元的可編程材料接納于所述六面體的與所述單個拐角體積對角相對的拐角體積內(nèi)。舉例來說，在圖7中，存儲器單元I構(gòu)成與拐角體積46對角相對的拐角體積48內(nèi)的此實例性另一存儲器單元。
本發(fā)明的實施例囊括包括多個單位單元的非易失性存儲器單元陣列，所述多個單位單元個別地包括可編程材料的三個豎直區(qū)。此些區(qū)包括單位單元的至少三個不同存儲器單元的可編程材料。在一個實施例中，所述三個區(qū)包括所述單位單元的至少四個不同存儲器單元的可編程材料，且在一個實施例中包括 五個不同存儲器單元的可編程材料。圖1到7的上述實施例僅為具有這些剛剛所述屬性中的每一者的一個實例性實施例。舉例來說，將圖5視為相對于如圖6及7所表示的單個單位單元40展示三個豎直區(qū)18、50、20。此些區(qū)中的每一者包括單位單元的至少三個不同存儲器單元的可編程材料35。換句話說，在所述三個區(qū)中的每一者中包含至少一個不同存儲器單元。舉例來說，豎直區(qū)18包括存儲器單元3及4的可編程材料，豎直區(qū)20包括存儲器單元2及5的可編程材料且豎直區(qū)50包括存儲器單元I的可編程材料。
在一個實施例中，所述豎直區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)彼此橫向平行延伸，其中圖1到7描繪一個此種實例。此實例還描繪其中所述豎直區(qū)在所述單位單元中的每一者內(nèi)具有恒定相應(yīng)豎直厚度的實施例。在所描繪實例中，集合豎直區(qū)具有至少兩個不同豎直厚度，其中(舉例來說)區(qū)18的豎直厚度與區(qū)20的豎直厚度相同。此還構(gòu)成其中三個區(qū)18中的豎直最外區(qū)及三個區(qū)20中的豎直最內(nèi)區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)具有相同厚度且其中此兩者中的每一者均比夾在其間的中間區(qū)50厚的實例性實施例。
圖1描繪其中緊鄰對12/14及14/16的經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層彼此間隔開使得無可編程材料接納于其間的實例性實施例。因此，此些鄰近層12與14以及14與16之間的空間可用/由電介質(zhì)材料填充從而有助于最小化經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層對中的鄰近者之間的寄生電相互作用。圖8描繪替代實施例陣列10a。已在適當(dāng)之處使用了來自首先描述的實施例的相似編號，其中用后綴“a”或用不同編號指示一些構(gòu)造差異。在陣列IOa中，可編程材料35a豎直接納于經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層中的緊鄰對中的一者的豎直內(nèi)層20的第一電極線24與經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層的緊鄰對中的另一者的豎直外層18的第一電極線22之間?？删幊滩牧?5a可具有與可編程材料35的組成相同的組成或具有與其不同的組成。
圖8的實施例可被視為使單位單元沿向下或向上方向中的任一者延伸以囊括可編程材料35a的區(qū)中的接納于經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層12、14、16的緊鄰對之間的一者。因此，在此實例中，可每單位單元添加另一存儲器單元，其中每一單位單元含有六個存儲器單元，其中(在一個實施例中且如所展示)此六個存儲器單元占據(jù)4F2的水平面積。參見(舉例來說)描繪存儲器單元1、2、3、4、5、6的圖9及10以及描繪單位單元40a的圖11。圖9及10分別與圖3及4相同，但圖解性地添加在面積A內(nèi)占據(jù)的所添加存儲器單元6的標(biāo)示。存儲器單元6囊括一個層(即，層12)的第一電極線24、緊挨下部層14的第一電極線22及夾在其間的可編程材料 35a。圖11與圖7相同，但另外展示向下延伸以囊括可編程材料35a的單位單元40a。此還構(gòu)成其中每四個經(jīng)垂直定向的存儲器單元(2、3、4及5)有兩個經(jīng)水平定向的存儲器單元(I及6)的實例性實施例。此還僅描繪單位單元內(nèi)有六個存儲器單元的一個實例性實施例，其中除首先所陳述的四個存儲器單元以外的兩個存儲器單元接納于六面體的與其內(nèi)接納首先所陳述的四個存儲器單元的單個拐角體積對角相對的拐角體積中。此還構(gòu)成包括所述單位單元的另一存儲器單元(存儲器單元6)的可編程材料35a的又一豎直區(qū)60 (圖12)。
圖8描繪其中可編程材料35/35a大部分僅接納于緊鄰導(dǎo)電電極線之間的實例性實施例。圖13描繪另一實例性陣列10b。已在適當(dāng)之處使用了來自上述實施例的相似編號，其中用后綴“b”指示一些構(gòu)造差異。在陣列IOb中，可編程材料35b已作為毯覆保形層沉積于每一處。
可將存儲器陣列10的個別單位單元40視為包括五個電極線，其中的四者相對于“X”或“y”軸水平延續(xù)。對于標(biāo)示為“n”的個別層12、14、16，在圖4中另外將相對于“X”軸延續(xù)的那些線24個別地標(biāo)示為VRi及VRi+1。在圖4中另外將相對于“y”軸延續(xù)的那些線22個別地標(biāo)示為Vq及VCm。第五線由在圖4中另外標(biāo)示為VV的單個垂直延伸的第二電極線26囊括。下文的表I展示可用于讀取、寫入或擦除個別層“n”內(nèi)的圖1到7的單元1、2、3、4、5中的任一個別單元的相對電壓V的實例性相對絕對值。實例性表I偏壓方案可依賴于可為本征或通過選擇裝置(上文指(舉例來說)二極管)的個別單元的電流-電壓特性的非線性。
表I
權(quán)利要求
1.一種每單位單元包括五個存儲器單元的非易失性存儲器單元陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列，其中每單位單元僅有五個存儲器單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陣列，其中所述五個存儲器單元占據(jù)4F2的水平面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列，其中每單位單元僅有六個存儲器單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陣列，其中所述六個存儲器單元占據(jù)4F2的水平面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列，其包括多個經(jīng)垂直定向的存儲器單元及多個經(jīng)水平定向的存儲器單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陣列，其包括比經(jīng)水平定向的存儲器單元多的經(jīng)垂直定向的存儲器單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陣列，其中每單位單元僅有五個存儲器單元，且每四個經(jīng)垂直定向的存儲器單元有一個經(jīng)水平定向的存儲器單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陣列，其中每單位單元僅有六個存儲器單元，且每四個經(jīng)垂直定向的存儲器單元有兩個經(jīng)水平定向的存儲器單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列，其中所述單位單元為六面體，所述六面體具有在所述六面體的兩個相對面之間延伸的四個拐角體積，且所述五個存儲器單元包括可編程材料，所述存儲器單元中的四個存儲器單元的所述可編程材料從所述相對面中的一者或另一者延伸到所述六面體內(nèi)部所述四個拐角體積中的單個拐角體積內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的陣列，其中除所述四個存儲器單元以外的另一存儲器單元的所述可編程材料接納于所述六面體的與所述單個拐角體積對角相對的所述拐角體積中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的陣列，其中所述四個存儲器單元各自為垂直定向的且所述另一存儲器單元為水平定向的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的陣列，其中所述單位單元包括六個存儲器單元，所述六個存儲器單元包括可編程材料，除所述四個存儲器單元以外的兩個存儲器單元的所述可編程材料被接納于所述六面體的與所述單個拐角體積對角相對的所述拐角體積中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的陣列，其中所述四個存儲器單元各自為垂直定向的且所述兩個存儲器單元為水平定向的。
15.一種包括五個存儲器單元的經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層陣列，所述五個存儲器單元占據(jù)所述層中的個別層內(nèi)的4F2的連續(xù)水平面積。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的陣列，其包括占據(jù)所述層中的個別層內(nèi)的所述4F2的連續(xù)水平面積的六個存儲器單元。
17.—種包括多個單位單元的非易失性存儲器單元陣列，所述多個單位單元個別地包括可編程材料的三個豎直區(qū)，所述三個豎直區(qū)包括所述單位單元的至少三個不同存儲器單元的所述可編程材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的陣列，其中所述三個豎直區(qū)包括所述單位單元的至少四個不同存儲器單元的所述可編程材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的陣列，其中所述三個豎直區(qū)包括五個不同存儲器單元的所述可編程材料。
20.根據(jù)權(quán)利 要求18所述的陣列，其包括可編程材料的另一豎直區(qū)且其包括所述單位單元的另一存儲器單元，所述單位單元包括六個不同存儲器單元。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的陣列，其中所述單位單元為六面體。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的陣列，其中所述豎直區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)彼此橫向平行延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的陣列，其中所述豎直區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)具有恒定相應(yīng)豎直厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的陣列，其中所述豎直區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)具有至少兩個不同豎直厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的陣列，其中所述豎直區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)具有僅兩個不同豎直厚度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的陣列，其中所述三個豎直區(qū)中的豎直最外區(qū)及豎直最內(nèi)區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)具有相同厚度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的陣列，其中所述三個豎直區(qū)中的所述豎直最外區(qū)及所述豎直最內(nèi)區(qū)在所述單位單元中的個別單位單元內(nèi)比所述三個豎直區(qū)中的夾在其間的中間區(qū)厚。
28.—種包括連續(xù)體積的經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層陣列，所述連續(xù)體積具有多個經(jīng)垂直定向的存儲器單元與多個經(jīng)水平定向的存儲器單元的組合。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的陣列，其包括比經(jīng)水平定向的存儲器單元多的經(jīng)垂直定向的存儲器單元。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的陣列，其中每四個經(jīng)垂直定向的存儲器單元有一個經(jīng)水平定向的存儲器單元。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的陣列，其中每四個經(jīng)垂直定向的存儲器單元有兩個經(jīng)水平定向的存儲器單元。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的陣列，其中所有所述陣列包括多個經(jīng)垂直定向的存儲器單元與多個經(jīng)水平定向的存儲器單元的組合。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的陣列，其中所述連續(xù)體積包括經(jīng)完全垂直定向的存儲器單元與經(jīng)完全水平定向的存儲器單元的組合。
34.一種經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層陣列，所述垂直層中的個別層包括: 相應(yīng)多個經(jīng)水平 定向的第一電極線的豎直外層及豎直內(nèi)層，所述外層的所述第一電極線相對于所述內(nèi)層的所述第一電極線交叉； 多個經(jīng)垂直定向的第二電極線，其延伸穿過所述內(nèi)層及所述外層，所述經(jīng)垂直定向的第二電極線中的個別經(jīng)垂直定向的第二電極線在所述內(nèi)層中及所述外層中的緊鄰相應(yīng)對的第一電極線之間延伸，所述個別經(jīng)垂直定向的第二電極線具有第一及第二對相對橫向側(cè) '及 可編程材料，其在所述第一對的所述相對橫向側(cè)與所述內(nèi)層及外層中的一者中的所述第一電極線之間且在所述第二對的所述相對橫向側(cè)與所述內(nèi)層及外層中的另一者中的所述第一電極線之間。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中所述第一電極線為數(shù)據(jù)/讀出線且所述第二電極線為存取線。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其包括豎直地處在所述外層的個別第一電極線與所述內(nèi)層的個別第一電極線之間此兩者交叉處的可編程材料。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中所述外層的所述第一電極線在所述陣列內(nèi)每一處均與所述內(nèi)層的所述第一電極線豎直地間隔開。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的陣列，其中所述外層的所述第一電極線與所述內(nèi)層的所述第一電極線至少部分地通過在所述外層的個別第一電極線與所述內(nèi)層的個別第一電極線之間此兩者交叉處的可編程材料豎直地間隔開。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中所述外層的個別第一電極線相對于所述內(nèi)層的個別第一電極線以約90°交叉。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中所述第一對及第二對相對橫向側(cè)相對于彼此以約90。定向。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中可編程材料沿圓周完全包圍所述外層內(nèi)的個別經(jīng)垂直定向的第二電極線。
42.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中可編程材料沿圓周完全包圍所述內(nèi)層內(nèi)的個別經(jīng)垂直定向的第二電極線。
43.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中可編程材料沿圓周完全包圍所述內(nèi)層及外層內(nèi)的個別經(jīng)垂直定向的第二電極線。
44.根據(jù)權(quán)利要求34所述的陣列，其中所述經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層的緊鄰對至少部分地通過豎直地被接 納于所述經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層的所述緊鄰對中的一者的所述豎直內(nèi)層的所述第一電極線與所述經(jīng)垂直堆疊的存儲器單元層的所述緊鄰對中的另一者的所述豎直外層的所述第一電極線之間的可編程材料而彼此間隔開。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種每單位單元包含五個存儲器單元的非易失性存儲器單元陣列。本發(fā)明還揭示一種包含五個存儲器單元的經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層陣列，所述五個存儲器單元占據(jù)所述層中的個別層內(nèi)的4F的連續(xù)水平面積。本發(fā)明還揭示一種包括多個單位單元的非易失性存儲器單元陣列，所述多個單位單元個別地包括可編程材料的三個豎直區(qū)，所述三個豎直區(qū)包括所述單位單元的至少三個不同存儲器單元的所述可編程材料。本發(fā)明還揭示一種包含連續(xù)體積的經(jīng)垂直堆疊的非易失性存儲器單元層陣列，所述連續(xù)體積具有多個經(jīng)垂直定向的存儲器單元與多個經(jīng)水平定向的存儲器單元的組合。本發(fā)明揭示其它實施例及方面。
文檔編號H01L21/8247GK103238215SQ201180057866
公開日2013年8月7日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉峻 申請人:美光科技公司