[发明专利]包含纳米‑轨道电极的非易失性存储单元

说明书

技术领域

本发明涉及非易失性存储装置及其制造方法。

背景技术

非易失性存储器阵列甚至在装置电源截止时也保持它们的数据。在一次性可编程阵列中，每个存储单元形成在初始的未编程状态，并且可转换到编程状态。该改变是永久的，并且这样的单元是不可擦除的。在其它类型的存储器中，存储单元是可擦除的，并且可重写多次。

在每个单元可实现的数据状态的数量对于单元而言也是可变的。数据状态可通过变化可检测到的单元的某些特性而被存储，诸如给定的施加电压下流过单元的电流或在单元内晶体管的阈值电压。数据状态是单元的独特值，诸如数据‘0’或数据‘1’。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种包括多个非易失性存储单元的非易失性存储装置。非易失性存储单元的每一个包括第一电极、二极管控制元件与二极管控制元件串联设置的存储元件、第二电极和宽度为15nm或更小的纳米-轨道电极。

本发明的另一个实施例提供一种制造非易失性存储单元的方法，其包括形成第一电极、形成二极管控制元件、形成第一结构、在第一结构之上形成导电层使导电层在第一结构的侧壁上的至少一部分形成宽度为15nm或更小的纳米-轨道电极、形成存储元件、以及形成第二电极。

本发明的另一个实施例提供一种制造半导体装置的方法，其包括提供包括多个第一轨道的第一装置层级，其中每个第一轨道包括第一导体轨道，设置在第一导体轨道之上的第一半导体轨道和宽度为15nm或更小的纳米-轨道电极，第一轨道由第一绝缘结构分隔，并且第一轨道在第一方向延伸，在第一装置层级之上形成第二导体层，图案化第二导体层、纳米-轨道电极和第一轨道中的第一半导体轨道以形成在第二方向延伸的多个第二轨道，第二方向与第一方向不同，并且在第二轨道之间形成第二绝缘结构。

附图说明

图1A是本发明一个实施例的非易失性存储单元的立体图。

图2A和2B是示意性地示出本发明一个实施例的非易失性存储单元的侧视截面图。

图3是本发明一个实施例的纳米-轨道电极的立体图。

图4A-4B、5A-5B和6A-6B是示意性地示出制造本发明实施例的非易失性存储单元方法的侧视截面图。

图7A-7B和8A-8B是示意性地示出制造本发明实施例的非易失性存储单元另一个方法的侧视截面图。

图9和10是示出示范性纳米-轨道电极的显微照片。

图11A至11G是示出根据一个实施例具有至少两个装置层级的装置形成中各阶段的三维(“3D”)示意图。

图12是示出根据替换性实施例形成的装置结构的3D示意图。

图13A至13F是示出根据一个实施例的第一装置层级的形成中各阶段的侧视截面图。

图14A至14B是示出根据替换性实施例的第一装置层级的形成中各阶段的侧视截面图。

图15A是示出装置形成中一个阶段的侧视截面图。图15B是示出根据替换性实施例形成的装置结构的3D示意图。

图16A至16C是示出根据替换性实施例的装置层级形成中各阶段的侧视截面图。

图17A至17C是示出根据替换性实施例的装置层级形成中各阶段的侧视截面图。

具体实施方式

通常，存储单元包括存储元件和控制元件。例如，图1示出了一个实施例的存储单元1的立体图。

单元1包括由导电材料形成的第一电极101和第二电极100，可独立地包括本领域中已知的任何一个或多个适合于导电的材料，诸如钨、铜、铝、钽、钛、钴、氮化钛或其合金。例如，在某些实施例中，优选钨，以允许在相对高温下进行处理。在某些其它实施例中，铜或铝为优选材料。第一电极101(例如，字线(WL))在第一方向延伸，而第二电极100(例如，位线(BL))在与第一方向不同的第二方向延伸。阻挡和粘合层，例如TiN层，可包括在第一(例如，下)电极101和/或第二(例如，上)电极100中。