[发明专利]阻变存储器及其操作方法和制造方法

权利要求书

1.一种阻变存储器，包括存储阵列，所述存储阵列包括：

衬底；

衬底隔离层，设置在衬底上；

多个叠层结构，设置在衬底隔离层上；

多个梳状金属层，沿所述叠层结构的长度方向设置在衬底隔离层和所述多个叠层结构上，每个梳状金属层的梳齿夹在相邻的叠层结构之间；以及

多个阻变材料层，每个阻变材料层形成在相应的一个梳状金属层与所述衬底隔离层之间以及所述相应的一个梳状金属层与所述多个叠层结构之间。

2.根据权利要求1所述的阻变存储器，其中，每个叠层结构包括交替堆叠的金属层和隔离层。

3.根据权利要求1所述的阻变存储器，其中，所述多个梳状金属层的长度方向与叠层结构的长度方向交叉。

4.根据权利要求1所述的阻变存储器，其中，阻变材料层仅包括阻变材料，或包括一层阻变材料和一层具有整流特性的材料。

5.根据权利要求1所述的阻变存储器，其中，所述阻变存储器还包括：

多条字线，通过将所述多个梳状金属层分别经由一个字线选通晶体管引出来形成所述多条字线；

多条位线，每个叠层结构中的每个金属层在一端与一个位线选通晶体管连接，与相对于衬底表面具有相同高度的金属层相连接的多个位线选通晶体管的源极连接到一条相应的位线；以及

多条选择线，与同一叠层结构中的金属层相连的位线选通晶体管的栅极连接到一条相应的选择线。

6.根据权利要求1所述的阻变存储器，其中，衬底隔离层包括SiO₂或Si₄N₃，衬底隔离层的厚度是10-300nm。

7.根据权利要求1所述的阻变存储器，其中：

叠层结构中的每个金属层包括TiN、TaN、Pt、Au、W、Cu、Al、Ti、Ir和Ni中的任意一种，所述每个金属层的厚度是5-100nm；以及

叠层结构中的每个隔离层包括SiO₂或Si₄N₃，所述每个隔离层的厚度是5-300nm。

8.根据权利要求1所述的阻变存储器，其中：

梳状金属层包括TiN、TaN、Pt、Au、W、Cu、Al、Ti、Ir和Ni中的任意一种；以及

每个梳状金属层沿垂直于衬底表面的高度是50-2000nm，沿叠层结构的长度方向的厚度是5-100nm。

9.根据权利要求5所述的阻变存储器，其中：

阻变材料层的厚度是4-50nm；

阻变材料包括选自HfO₂、NiO、TiO₂、ZrO₂、ZnO、WO₃、Ta₂O₅、Al₂O₃、CeO₂、La₂O₃、Gd₂O₃及其任意组合构成的组中的一种；以及

具有整流特性的材料包括掺杂多晶硅或者其他氧化物半导体。

10.一种操作根据权利要求1所述的阻变存储器的方法，其中，所述阻变存储器包括多个存储单元，每个存储单元包括叠层结构中的一个金属层、相应的一个梳状金属层和二者之间的阻变材料层，

所述方法包括：

通过向选定的存储单元施加擦除电压、写入电压或读取电压，来分别实现擦除、写入或读取操作。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述阻变存储器还包括：

多条字线，连接到同一梳状金属层的存储单元经由一个字线选通晶体管连接到一条相应的字线；

多条位线，与相对于衬底表面具有相同高度的存储单元相连接的多个位线选通晶体管的源极连接到一条相应的位线；以及

多条选择线，与同一叠层结构中的存储单元相连的位线选通晶体管的栅极连接到一条相应的选择线，

所述方法还包括：

通过选择字线、位线和选择线来选择存储单元。