[发明专利]包括碳纳米管织物元件和转向元件的存储器单元及其形成方法

权利要求书

1.一种两终端存储器单元，其包括：

第一导体；

转向元件，所述转向元件具有非欧姆传导特性；

碳纳米管织物；以及

第二导体，

其中所述转向元件与所述碳纳米管织物被布置成电串联在所述第 一导体与所述第二导体之间，且

其中整个所述两终端存储器单元被形成在衬底上。

2.根据权利要求1所述的两终端存储器单元，其中所述衬底包括 单晶硅。

3.根据权利要求1所述的两终端存储器单元，其中所述转向元件 是结型二极管。

4.根据权利要求3所述的两终端存储器单元，其中所述二极管是 P-I-N二极管。

5.根据权利要求4所述的两终端存储器单元，其中所述二极管是 垂直定向的。

6.根据权利要求5所述的两终端存储器单元，其中所述第二导体 在所述第一导体上方，所述二极管与所述碳纳米管织物被设置在它们 之间。

7.根据权利要求6所述的两终端存储器单元，其中所述碳纳米管 织物被设置在第一金属或金属元件与第二金属或金属元件之间，并且 与所述第一金属或金属元件及所述第二金属或金属元件永久接触。

8.根据权利要求7所述的两终端存储器单元，其中所述第一金属 或金属元件或所述第二金属或金属元件包括氮化钛、氮化钽或钨。

9.根据权利要求7所述的两终端存储器单元，其中所述第一金属 或金属元件在所述碳纳米管织物下方，且与所述碳纳米管织物永久接 触，并且所述第二金属或金属元件在所述碳纳米管织物上方，且与所 述碳纳米管织物永久接触。

10.根据权利要求6所述的两终端存储器单元，其进一步包括设置 在所述第二导体与所述二极管之间的硅化物层。

11.根据权利要求10所述的两终端存储器单元，其中所述硅化物 层是硅化钛或硅化钴。

12.根据权利要求11所述的两终端存储器单元，其中所述第二导 体包括底层，其中所述底层是钛或钴。

13.根据权利要求6所述的两终端存储器单元，其中所述碳纳米管 织物被设置在所述第一导体与所述二极管之间。

14.根据权利要求4所述的两终端存储器单元，其中所述二极管包 括底部重掺杂的N型区、中部本征或轻掺杂区以及顶部重掺杂的P型 区。

15.根据权利要求14所述的两终端存储器单元，其中所述中部本 征或轻掺杂区包括一个硅-锗层。

16.根据权利要求15所述的两终端存储器单元，其中所述硅-锗层 为至少10at％的锗。

17.根据权利要求1所述的两终端存储器单元，其中所述转向元件 是具有形成在多晶半导体材料中的沟道区的薄膜晶体管。

18.根据权利要求1所述的两终端存储器单元，其中所述存储器单 元的数据状态被存储成所述碳纳米管织物的电阻率状态。

19.一种单片三维存储器阵列，其包括：

(a)单片地形成在衬底上方的第一存储器级，所述第一存储器级 包括：

i)多个大致平行的、大致共面的第一底部导体；

ii)多个转向元件，所述转向元件具有非欧姆传导特性；

iii)多个第一级碳纳米管织物元件，以及

iv)多个大致平行的、大致共面的第一顶部导体；以及

v)多个第一级两终端存储器单元，其中每个第一级两终端存储 器单元包括被布置成电串联在所述第一底部导体中的一个与所述第一 顶部导体中的一个之间的所述转向元件中的一个与所述第一级碳纳米 管织物元件中的一个；以及

(b)单片地形成在所述第一存储器级上方的第二存储器级。

20.根据权利要求19所述的单片三维存储器阵列，其中所述衬底 包括单晶硅。