[发明专利]多层存储阵列

说明书

政府利益声明

本发明是在政府支持下完成的。政府拥有本发明的一些权利。

背景技术

随着数字数据的使用增加，对更快、更小和更有效的存储结构的需求也增加。一种近来开发出的存储结构是交叉存储阵列。交叉存储阵列包括与第二组平行导线相交叉的第一组导线。在第一组导线和第二组导线之间的交叉位置，放置被配置为存储数字数据的可编程存储元件。

传统上，建造更高密度的存储阵列是通过减小导线宽度和存储元件的尺寸来实现的。然而，更小的导线宽度和更小的存储元件导致更昂贵和更复杂的制造过程。

一种建造更高密度存储阵列的方法是在第三维度上堆叠交叉阵列。然而，在通常的用于制造交叉阵列的光刻工艺中，堆叠交叉阵列需要更多掩模。使用的掩模越多，在第三维度上堆叠存储阵列会越昂贵。

附图说明

附图图示本发明中描述的原理的各个实施例并且是说明书的一部分。所图示的实施例仅是示例，而不限制权利要求的范围。

图1是根据本发明中描述的原理的一个示例示出说明性交叉阵列的示意图。

图2A是根据本发明中描述的原理的一个示例示出说明性底部有向存储元件及其伴随电路图的图。

图2B是根据本发明中描述的原理的一个示例示出说明性顶部有向存储元件及其伴随电路图的图。

图3A是根据本发明中描述的原理的一个示例示出图2A的底部有向装置的说明性电流与电压关系的图。

图3B是根据本发明中描述的原理的一个示例示出图2B的顶部有向装置的说明性电流与电压关系的图。

图4是根据本发明中描述的原理的一个示例示出多层存储阵列中的交叉点的说明性立体图的图。

图5是根据本发明中描述的原理的一个示例示出多层存储阵列中的交叉点的说明性侧视图的图。

图6是根据本发明中描述的原理的一个示例示出说明性的在多层存储阵列中存取数据的方法的流程图。

在所有附图中，相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。

具体实施方式

如上所述，一种建造更高密度存储阵列的方法是在第三维度中堆叠交叉阵列。然而，在通常的用于制造交叉阵列的光刻工艺中，堆叠交叉阵列需要更多掩模。使用的掩模越多，在第三维度中堆叠存储阵列会越昂贵。

鉴于该问题和其它问题，本说明书公开了在光刻制造工艺中使用较少掩模的多层存储阵列。根据特定的说明性示例，在多层存储阵列中，来自两个相邻层的存储元件共享这两个层之间的导线。另外，除存储数据以外，这些存储元件被配置为像二极管一样工作。二极管允许一个方向的电流，同时抑制电流在相反方向的流动。如下文将更详细地描述的，这些存储元件的类二极管特性允许在没有来自相同层和相邻层中的未选存储元件的负面影响的情况下访问目标存储元件。

通过使用包含本发明中描述的原理的方法和系统，实现了在光刻制造工艺中需要较少掩模的多层存储阵列。具体地，该多层存储阵列将仅需要N+1个掩模，而不是2*N个掩膜，其中N是掩模数量。这允许以低成本生产高密度多层存储阵列。

在下面的描述中，为了进行说明，阐述多个具体细节来提供本系统和方法的全面理解。然而，将对本领域技术人员而言显而易见的是，本装置、系统和方法可以在没有这些具体细节的情况下实践。说明书中对“实施例”、“示例”或类似语言的引用指的是，关于该实施例或该示例描述的特定特征、结构或特性至少包含在这个实施例中，而不一定包含在其它实施例中。在说明书各处，短语“在一个实施例中”或类似短语的不同实例不一定全部都指同一实施例。

在整个本说明书和所附权利要求中，形成交叉存储阵列的导线被称为“行线”和“列线”。这些词语不表示特定方向。相反，它们表示相对于彼此的方向。

现在参考附图，图1是示出说明性交叉存储阵列（100）的示意图。根据特定说明性示例，交叉阵列（100）包括一组行线（102），该组行线（102）通常是平行的。另外，一组列线（104）通常垂直于行线（102）并且与行线（102）相交叉。在行线（108）和列线（110）之间的交叉位置，布置可编程存储元件（106）。

根据特定说明性示例，可编程存储元件（106）可以是忆阻装置。忆阻装置表现过去电刺激的“存储器”。例如，忆阻装置可以包括包含移动掺杂物的忆阻基体材料。这些掺杂物能够在基体中移动来动态改变忆阻装置的电操作。