[发明专利]交叉点阵列中存储单元的隔离

说明书

技术领域

本发明技术领域涉及用于交叉点存储器阵列的存储单元。更具体的说，该技术领域是具有构造在存储单元中的隔离特征的存储单元。

背景技术

交叉点存储器阵列包括与垂直位线交叉的水平字线。存储单元位于字线和位线的交叉点上，并用作存储器阵列的存储元件。每个存储单元存储一个二进制状态或“0”或“1”。选中的存储单元可以通过向在选中的存储单元处交叉的字线和位线上施加写电流改变其二进制状态。通过向选中的存储单元施加读电压，并从流过该存储单元的电流测量跨越该存储单元的电阻读取该存储单元的二进制状态。

交叉点存储器阵列可以把所有存储单元连在一起形成一个大的并联电路。理论上，在读操作期间电流只通过选中的存储单元。然而，在大的并联电路存储器阵列中，在读操作期间电流还流过未选中的存储元件。这些电流被称作是“潜通路电流”。如果交叉点存储器阵列有高密度的存储单元，邻近的存储单元必须相互隔离开，以使在读操作期间选中的存储单元不受潜通路电流的影响。

常规的并联交叉点阵列包括与每个存储单元串联的以阻止潜通路电流的控制装置。一种常规控制装置是位于存储单元中的串联MOS晶体管。串联MOS晶体管由与存储单元相连的字线控制。串联MOS晶体管通过断开存储单元的并行连接把选中的存储单元与存储阵列中未选中的存储单元隔离开来。在读操作期间，只有选中的存储单元中的MOS晶体管被开启。未选中单元中的MOS晶体管都被关闭，以此来阻止潜通路电流流过未选中的存储单元。

MOS晶体管的一个缺点是它们消耗了宝贵的衬底面积，而且存储单元必须更大一些以便容纳从存储单元到衬底的电接触。

另一种阻止潜通路电流的途径是在存储阵列的衬底中放一个串联二极管，或者放在存储器阵列的存储单元的平面中。这隔离开了存储单元，但相关的二极管正向压降也很大。大的正向压降对于读和写存储单元中的数据的能力有负面影响。

因而需要有不占据衬底面积，而且不能对读和写存储单元的能力有负面影响的存储单元的隔离特性。

发明内容

根据第一方面，存储器阵列包括位于第一和第二导体的交叉点上的存储单元。存储单元是复合结构，能够存储数据，并且能够隔离开存储单元和潜通路电流。

存储单元包括隧道栅极表面效应晶体管，它有不均匀的栅极氧化物。栅极氧化物被支撑在柱状二极管结构上。存储单元在栅极氧化物的隧道结中存储二进制状态。另外，晶体管的控制栅极断开隧道结和柱的侧壁的连接，阻止电流流过存储单元。控制栅极因而阻止了潜通路电流通过存储单元。

根据该第一方面，栅极氧化物向存储单元提供了不需要衬底上空间的隔离特性。这允许在衬底上放置更多的存储单元，提高阵列密度。

另外，该存储单元有低的正向压降。低正向压降增强了读出存储单元的二进制状态的能力，改善了读存储器阵列的能力。

通过下面的详细描述，并结合附图，将使其它方面和优点变得清晰明白。

附图说明

详细描述将参考下列图形，其中同样的引用数字指的是同样的元件，并且其中：

图1是位于第一和第二导体的交叉点处的存储单元的实施方案的顶部平面图；

图2是图1中所描绘的存储单元的侧视图，包括在交叉点存储器阵列中围绕在存储单元周围的结构；

图3是包括多个图1中所描绘的存储单元的交叉点存储器阵列的透视图；

图4是图1中所描绘的存储单元以及叠加在存储单元上的等效电路的侧视图；

图5A-5D描绘了一种制造图3中所描绘的交叉点存储器阵列的方法；以及

图6是描绘一种制造存储器阵列的方法的流程图。

具体实施方式

将通过优选实施方案和这些附图来论述一种存储器阵列和用在该存储器阵列中的存储单元。

图1是位于第一导体30和第二导体50的交叉点处的存储单元10的顶部平面图。图2是存储单元10，以及围绕在交叉点存储器阵列中的存储单元10周围结构的侧视图。存储单元10包括柱12和栅极氧化物14。存储单元10被支撑在第一导体30上，第一导体30被支撑在衬底40上。第二导体50耦合到栅极氧化物14，并垂直扩展到第一导体30。