[发明专利]包括可切换电阻器和晶体管的非易失性存储器单元

说明书

相关申请案

本申请案涉及Scheuerlein的题为“Memory Cell Comprising a Thin FilmThree-Terminal Switching Device Having a Metal Source and/or Drain Region”的第11/179,095号美国申请案(代理人案号MA-158)(下文称为′095申请案)；Scheuerlein的题为“Apparatus and Method for Reading an Array of Nonvolatile Memory”的第11/179,123号美国申请案(代理人案号023-0040)(下文称为′123申请案)；以及Scheuerlein的题为“Apparatus and Method for Programming an Array of Nonvolatile Memory”的第11/179,077号美国申请案(代理人案号023-0041)(下文称为′077申请案)，以上申请案全部转让给本发明的受让人，与本发明在相同日期申请，且以全文引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及非易失性存储器单元。

背景技术

存在具有至少两种相异的稳定电阻率状态的材料。可通过在第一方向上在材料上施加电压量值将此类材料从高电阻率状态切换到低电阻率状态。为将材料从低电阻率状态切换到高电阻率状态，可反转电压量值。

这些材料中的一些材料可以相对低的施加电压(例如两伏或两伏以下，且优选为一伏或一伏以下)在电阻率状态之间切换。这些属性将使得这些材料较适合用于非易失性存储器阵列中，所述非易失性存储器阵列即使在从装置移除电力时也可保持其存储器状态。低电压切换对于减少装置中的功率消耗是有利的，但必须克服许多挑战来提供对并入此材料的单元进行操作所需的低电压和可反转电压，以及避免在对较大单元阵列中的其它单元的读取期间或写入期间发生状态的意外改变。

发明内容

通过所附权利要求书界定本发明，且本段中的任何内容均不应作为对这些权利要求的限制。一般来说，本发明是针对适合用于可重写存储器阵列的非易失性存储器单元。

本发明的第一方面提供一种非易失性存储器单元，其包括：可切换电阻器存储器元件；以及具有沟道区的薄膜晶体管，其中所述可切换电阻器存储器元件与所述薄膜晶体管串联设置，其中所述可切换电阻器存储器元件在设定电压量值施加于所述电阻性存储器元件上时减小电阻，且其中所述可切换电阻器存储器元件在重设电压量值施加于所述可切换电阻器存储器元件上时增加电阻，且其中所述设定电压量值的极性与所述重设电压量值的极性相反。

本发明的另一方面提供一种非易失性存储器单元，其包括：可切换电阻器存储器元件；以及包括沟道区的晶体管，所述可切换电阻器存储器元件与所述晶体管串联布置，其中所述晶体管电连接在数据线与参考线之间，数据线与参考线均在第一方向上延伸，其中当所述晶体管接通时，电流在第二方向上流过所述沟道区，所述第二方向大体上垂直于所述第一方向，其中所述可切换电阻器存储器元件在经受设定电压量值时减小电阻且在经受重设电压量值时增加电阻，且其中所述设定电压量值和所述重设电压量值的极性相反。

本发明的相关方面提供一种形成于衬底上的非易失性存储器单元，所述存储器单元包括：包括沟道区的薄膜晶体管，所述沟道区包括沉积的半导体材料，其中所述半导体材料为硅、锗或硅锗合金；以及可切换电阻器存储器元件，其中所述可切换电阻器存储器元件在经受设定电压量值时减小电阻且在经受重设电压量值时增加电阻，且其中所述设定电压量值和所述重设电压量值的极性相反。

本发明的又一方面提供一种单片三维存储器阵列，其包括：a)形成于衬底上的第一存储器层，所述第一存储器层包括第一多个存储器单元，每个第一存储器单元包括：i)场效应晶体管；以及ii)可切换电阻器存储器元件，其中所述可切换电阻器存储器元件在经受设定电压量值时减小电阻且在经受重设电压量值时增加电阻，且其中所述设定电压量值和所述重设电压量值的极性相反；以及b)单片形成于所述第一存储器层上的第二存储器层。