[发明专利]具有双交叉点阵列的三维半导体存储器器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明概念的实施例总体上涉及半导体器件。更具体地，本发明概念的实施例涉及具有双交叉点阵列的三维半导体存储器器件及其制造方法。

背景技术

为了满足大容量和高密度半导体存储器器件的需求，已经提出具有三维交叉点阵列结构的存储器器件，如Johnson等人的美国专利No.6,185,122中所描述的那样。Johnson提出的存储器器件包括交叉点阵列的两个或更多个存储器层（memory layer），但是位于不同层面（level）的存储器层被构造为共享它们之间的位线。此外，需要三条导线来形成位于不同层面的两个存储器层，但是这三条导线中的至少两条应当形成为彼此正交。根据此结构，应当为每个存储器层重复进行制造存储器单元或选择器件的处理。此外，在三个或更多存储器层垂直叠置的情况下，存储器器件可能会遇到存储器层之间的干扰增加以及操作余量（operation margin）减少的问题。

发明内容

本发明概念的实施例提供了一种以简化方式制造半导体存储器器件的方法以及由此制造的半导体存储器器件。

本发明概念的其它实施例提供集成密度增加的半导体存储器器件及其制造方法。

本发明概念的另一些实施例提供电性能改善的半导体存储器器件及其制造方法。

本发明总体概念的另外特征和效用将在随后的说明中部分地阐述，并且将从该说明中部分地显而易见，或者可以通过实践总体发明概念而获知。

根据本发明概念的示例性实施例，使用基本相同的工艺制造位于不同层面的两个存储器层。这使得能够将存储器器件的制造工艺简化并且增加存储器器件的集成密度。在一些实施例中，两条平行的导线设置在不同的层面以与一个导线交叉，由此限定两个交叉点，在这两个交叉点处布置两个存储器单元。根据本发明概念的一些方面，有可能实现存储器单元密度加倍。

总体发明概念的示例性实施例提供了一种半导体存储器器件，其包括：第一导线，沿第一方向延伸；第二导线，平行于所述第一导线沿着所述第一方向延伸并且布置成在垂直方向上比所述第一导线高；第三导线，沿着第二方向延伸以与所述第一和第二导线交叉从而与所述第一和第二导线形成交叉点，并且布置成在垂直方向上比所述第二导线高；以及第一存储器单元和第二存储器单元，分别设置在所述第一导线与所述第三导线的交叉点处以及所述第二导线与所述第三导线的交叉点处。

总体发明概念的示例性实施例还提供了一种半导体存储器单元阵列，包括：多条第一导线，在半导体衬底上以第一方向延伸；多条第二导线，布置在所述第一导线的垂直上方并且在所述第一方向上延伸；多条第三导线，布置在所述第二导线的垂直上方并且分别与所述第一和第二导线交叉形成多个第一交叉点和多个第二交叉点；以及多个存储器单元，布置在所述多个第一和第二交叉点处。

总体发明概念的示例性实施例还提供了一种制造半导体存储器器件的方法，该方法包括步骤：在第一垂直层面的衬底上形成多条第一导线，所述多条第一导线在第一方向上延伸并且在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔开；在第二垂直层面的衬底上形成多条第二导线，所述多条第二导线在所述第一方向上延伸并且在所述第二方向上间隔开，使得所述多条第一导线和所述多条第二导线中的各条第一导线和第二导线以在所述第二方向上彼此交替的方式设置；形成分别沿着所述第一导线和第二导线延伸的多个第一下电极和多个第二下电极；形成沿着所述第二方向延伸的数据存储层和上电极以与所述第一和第二下电极形成交叉点；以及，在高于所述第二垂直层面的第三垂直层面上形成在所述第二方向上延伸的多条第三导线，以与所述第一和第二导线交叉，从而在它们的交叉点形成存储器单元。

总体发明概念的示例性实施例还提供了一种半导体存储器器件，包括：沿第一方向延伸的第一导线；沿第二方向延伸以与所述第一导线交叉的第二导线，所述第二导线布置成在垂直方向上高于所述第一导线；下电极，面对所述第二导线沿着所述第一导线布置；上电极，面对所述第一导线沿着所述第二导线布置；以及数据存储层，在交叉点处布置在所述上电极和下电极之间以便形成存储器单元。