[发明专利]用于金属-导电氧化物-金属(MCOM)存储器元件的垂直交叉点嵌入式存储器架构

说明书

本发明描述了用于金属‑导电氧化物‑金属(MCOM)存储器元件的垂直交叉点嵌入式存储器架构。例如，存储器阵列包括衬底。多条水平字线设置在所述衬底上方的平面中。多条垂直位线设置在所述衬底上方并且被插入有所述多条水平字线，以在所述多条水平字线中的水平字线与所述多条垂直位线中的垂直位线之间提供多个交叉点。多个存储器元件设置在所述衬底上方的所述平面中，一个存储器元件设置在所述交叉点的对应的字线与位线之间的每个交叉点处。

技术领域

本发明的实施例在存储器器件的领域中，并且具体而言，在用于金属-导电氧化物-金属(MCOM)存储器元件的垂直交叉点嵌入式存储器架构的领域中。

背景技术

在过去的几十年里，集成电路中的特征的缩放已经是不断成长的半导体工业背后的驱动力。缩放到越来越小的特征使得能够增大半导体芯片的有效不动产上的功能单元的密度。例如，缩小晶体管尺寸允许芯片上包含的存储器或逻辑设备的数量增加，实现具有更大的容量的产品的制造。然而，对于越来越大容量的驱动并不是没有问题。对每个器件的性能进行最优化的必要性变得越发显著。

嵌入式SRAM和DRAM存在非易失性和软错误率的问题，而嵌入式FLASH存储器在制造期间需要附加的掩膜层或处理步骤，需要高电压进行编程，并且存在耐用性和可靠性的问题。被称为RRAM/ReRAM的基于电阻变化的非易失性存储器通常在大于1V的电压下进行操作，通常需要高压(＞1V)形成步骤来形成细丝，并且通常具有限制读取性能的高电阻值。对于低电压非易失性嵌入式应用，小于1V并且与CMOS逻辑工艺兼容的操作电压是期望的或者是有利的。

因此，在非易失性器件的制造和操作领域中仍然需要显著的改进。

附图说明

图1A示出了第一常规的水平堆叠交叉点存储器阵列的角度三维视图；

图1B示出了第二常规的水平堆叠交叉点存储器阵列的角度三维视图；

图2A-2C示出了根据本发明的实施例的在制造具有导电氧化物随机存取存储器(CORAM)类型存储器元件的垂直交叉点阵列的方法中的关键制造操作的角度三维视图；

图3示出了根据本发明的实施例的具有导电氧化物随机存取存储器(CORAM)类型存储器元件的垂直交叉点阵列的角度三维视图；

图4A示出了常规的两存储器层水平堆叠的交叉点存储器阵列的角度三维视图；

图4B示出了根据本发明的实施例的具有导电氧化物随机存取存储器(CORAM)类型存储器元件的垂直交叉点阵列的角度三维视图；

图5A-5K示出了根据本发明的实施例的在制造具有导电氧化物随机存取存储器(CORAM)类型存储器元件的垂直交叉点阵列的方法中的各种制造操作的角度三维视图；

图6示出了根据本发明的实施例的垂直交叉点阵列的一部分，其显示了水平字线(WL)、垂直位线(BL)以及在水平字线(WL)和垂直位线(BL)的交叉点处的存储器/选择器器件的关键特征；

图7示出了根据本发明的实施例的表示基于阴离子的金属-导电氧化物-金属(MCOM)存储器元件的状态变化的操作示意图；

图8示出了根据本发明的实施例的通过改变导电氧化物层中的氧空位的浓度而感生的导电氧化物层中的电阻变化的示意性表示；

图9示出了根据本发明的实施例的表示基于阳离子的金属-导电氧化物-金属(MCOM)存储器元件的状态变化的操作示意图；

图10示出了根据本发明的实施例的通过使用具有Li_xCoO₂组分的材料的示例来改变导电氧化物层中的阳离子空位的浓度而感生的基于阳离子的导电氧化物层中的电阻变化的示意性表示；