三维存储器设备及其使用方法与流程

本公开涉及三维存储器设备及其使用方法。

背景技术：

1、传统存储器装置包含用于存储耦合到选择器装置的逻辑状态的存储器元件。存储器元件及选择器装置可定位于具有三维架构的存储器阵列中的字线与位线的相交点处。在一些架构中，选择器可耦合到字线且存储器元件可耦合到位线。选择器装置可减少泄漏电流且用于选择单个存储器元件进行读取及/或写入。然而，使用单独存储器元件及选择器装置增大必须在存储器装置的制造期间形成的材料及/或层的数目。激活选择器装置且写入到或读取存储器元件可需要提供高电压、高电流密度及/或长持续时间脉冲。这些存储器要求可需要可增大制造复杂性及/或成本的特定结构解决方案。操作要求也可增大存储器装置的功率消耗。

技术实现思路

1、根据本发明的实施例的实例设备可包含：电极平面；存储器材料，其经安置穿过且耦合到所述电极平面；存储器单元，其包含于所述存储器材料中而在与所述电极平面相同的平面中对准，所述存储器单元可经配置以展现表示第一逻辑状态的第一阈值电压及表示第二逻辑状态的第二阈值电压，其中所述存储器单元可进一步经配置以充当选择器装置及存储器元件；及导电柱，其经安置穿过且耦合到所述存储器单元，其中所述导电柱及所述电极平面可经配置以跨越所述存储器单元提供电压以将逻辑状态写入到所述存储器单元。

2、根据本发明的实施例的另一实例设备可包含：存储器列，其包含环状存储器单元、导电柱及安置于所述环状存储器单元与所述导电柱之间的电极材料，其中所述环状存储器单元可经配置以充当选择器装置及存储器元件；交替多个电极平面及多个电介质材料的堆叠，其中所述环状存储器单元可在所述多个电极平面的电极平面中对准；及开口，其穿过所述堆叠，其中所述存储器列经安置于所述开口中。

3、根据本发明的实施例的另一实例设备可包含：电极平面；导电柱阵列，其经安置穿过所述电极平面；及存储器单元阵列，其形成为围绕所述导电柱阵列的所述导电柱的同心环，其中所述存储器单元阵列可在与所述电极平面相同的平面中对准，其中所述存储器单元阵列可经配置以充当选择器装置及存储器元件。

4、根据本发明的实施例的实例方法可包含：接收对应于导电柱阵列中的导电柱的第一地址；接收对应于电极平面堆叠中的电极平面的第二地址；将所述导电柱耦合到第一电压；将所述电极平面耦合到第二电压；及通过所述第一电压与所述第二电压之间的差偏置耦合于所述导电柱与所述电极平面之间的存储器单元，其中所述存储器单元可经配置以充当选择器装置及存储器元件。

5、根据本发明的实施例的另一实例方法可包含：形成交替电极平面及电介质层的堆叠；在所述堆叠中形成开口；在所述开口中形成存储器材料的保形层；及在所述保形层上方使用导电柱填充所述开口。

技术特征：

1.一种存储器装置，其包括：

2.根据权利要求1所述的存储器装置，其进一步包括安置于所述导电柱与所述存储器材料之间的电极圆柱体。

3.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述存储器材料及导电柱经形成为同心圆柱体。

4.根据权利要求1所述的存储器装置，其进一步包括平行于所述电极平面的第二电极平面，所述导电柱延伸穿过且耦合到所述第二电极平面。

5.根据权利要求4所述的存储器装置，进一步包括与所述第二电极平面对齐的第二单一存储器材料并且包括与所述第二电极平面相关联的第二存储器单元。

6.根据权利要求4所述的存储器装置，其进一步包括安置于所述电极平面与所述第二电极平面之间的电介质材料。

7.根据权利要求1所述的存储器装置，其进一步包括经安置穿过所述电极的多个导电柱及与所述电极平面对齐的对应存储器材料，其中所述多个导电柱及对应存储器材料形成阵列。

8.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述电极平面耦合到第一存储器存取线且所述导电柱耦合到第二存储器存取线。

9.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述导电柱及电极平面进一步经配置以跨越所述存储器单元提供第二电压以读取所述第一逻辑状态及所述第二逻辑状态。

10.一种存储器装置，其包括：

11.根据权利要求10所述的存储器装置，其中所述多个电极平面包括多个薄膜。

12.根据权利要求10所述的存储器装置，其中所述多个电介质材料包括氧化物。

13.根据权利要求10所述的存储器装置，其中所述存储器材料包括硫属化物。

14.根据权利要求10所述的存储器装置，其中所述电极材料包括势垒材料。

15.一种存储器装置，其包括：

16.根据权利要求15所述的存储器装置，其进一步包括所述多个环状存储器单元内的多个导电柱。

17.根据权利要求15所述的存储器装置，其进一步包括所述多个环状存储器单元内的多个环状电极圆柱体。

18.根据权利要求15所述的存储器装置，其进一步包括：

19.根据权利要求18所述的存储器装置，其中所述第二多个环状存储器单元与所述多个环状存储器单元垂直对准。

20.一种存储器装置，其包括：

21.根据权利要求20所述的存储器装置，其中所述存储器单元阵列的所述存储器单元经配置以充当二端阈值切换装置。

22.根据权利要求20所述的存储器装置，其中所述电极平面、所述导电柱阵列及所述存储器单元阵列包含于三维存储器阵列中。

23.根据权利要求20所述的存储器装置，其中所述存储器单元阵列的所述存储器单元的所述材料包含硫属化物。

24.一种存储器装置中使用的方法，其包括：

25.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括将所述导电柱阵列中不对应于所述第一地址的导电柱耦合到共同电压；及

26.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一电压大于所述第二电压且响应于所述偏置，将第一逻辑状态写入到所述存储器单元，或其中所述第一电压小于所述第二电压且响应于所述偏置，将第二逻辑状态写入到所述存储器单元。

27.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：

28.根据权利要求24所述的方法，其中在行地址解码器及列地址解码器处接收所述第一地址且在电极平面地址解码器处接收所述第二地址。

29.一种方法，其包括：

30.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括：

31.根据权利要求29所述的方法，其中形成所述开口包括施加掩模且蚀刻所述堆叠中的所述开口。

32.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括：

33.根据权利要求29所述的方法，其中所述存储器单元与对应电极平面对准。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述存储器单元为环状。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述环状存储器单元包含在所述存储器材料中，且其中所述存储器材料延伸存储器列的长度。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述电极平面包括多个薄膜。

37.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括：

38.根据权利要求29所述的方法，其中所述存储器单元在与所述对应电极平面相同的平面中分别沿着第一和第二轴在第一和第二位置处耦合到所述对应电极平面，并且其中，所述第一轴是水平的，并且所述第一轴正交于所述第二轴。

39.一种方法，其包括：

40.根据权利要求39所述的方法，其进一步包括：

41.根据权利要求40所述的方法，其中所述存储其单元为环状且包含于所述存储器材料中且沿存储器列的长度设置在与所述对应电极平面重叠的位置处。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述电极平面包括多个薄膜。

43.根据权利要求42所述的方法，其进一步包括：

44.根据权利要求39所述的方法，其中形成在与所述电极平面中的每一者处于相同平面中的所述区域中的所述势垒材料的保形层的外表面的一部分与分别形成在与所述电极平面处于所述相同平面中的所述区域之间的所述其他区域中的所述势垒材料的保形层的所述外表面的另一部分共平面。

45.一种方法，包括：

46.根据权利要求45所述的方法，其中所述存储器材料的存储器单元分别具有对应于所述电极平面的厚度的垂直厚度。

47.根据权利要求46所述的方法，其中所述存储器单元为环状的。

48.根据权利要求47所述的方法，其中所述环状存储器单元包含在所述存储器材料中且沿存储器列与所述对应电极平面垂直对准。

49.一种存储器装置，其包括：

50.根据权利要求49所述的存储器装置，其中所述多个存储器单元包含存储器材料，所述存储器材料至少包含硫属化物。

51.根据权利要求50所述的存储器装置，其中与同一对应电极平面相关联的一或多个存储器单元在所述对应平面中对准。

52.根据权利要求51所述的存储器装置，其中所述一或多个存储器单元中的每一者具有等于或小于所述对应平面的厚度的厚度。

53.根据权利要求49所述的存储器装置，其中所述多个存储器单元中的每一者被配置成在对应电极平面与所述导电圆柱体之间的双端子装置。

54.根据权利要求53所述的存储器装置，其中所述多个存储器单元中的每一者进一步经配置以存储至少第一逻辑状态及第二逻辑状态中的一者，其中所述第一逻辑状态对应于所述第一阈值电压且所述第二逻辑状态对应于所述第二阈值电压。

55.根据权利要求54所述的存储器装置，其中所述多个存储器单元中的每一者经配置以在所述存储器单元被第一电压写入且被与所述第一电压具有相同极性的第二电压读取时展现所述第一阈值电压。

56.根据权利要求54所述的存储器装置，其中所述多个存储器单元中的每一者经配置以在所述存储器单元被第一电压写入且被与所述第一电压相反极性的第二电压读取时展现所述第二阈值电压。

57.一种方法，其包括：

58.根据权利要求57所述的方法，其进一步包括将所述存储器单元偏置第一电压和第二电压之间的差以将数据写入所述存储器单元，其中：

59.根据权利要求58所述的方法，其中偏置所述存储器单元包含将写入脉冲施加到所述存储器单元。

60.根据权利要求59所述的方法，其进一步包含读取所述存储器单元，其中所述存储器单元展示第一阈值电压或第二阈值电压中的一者。

61.根据权利要求60所述的方法，其中所述第一逻辑状态对应于所述第一阈值电压，且所述第二逻辑状态对应于所述第二阈值电压。

62.根据权利要求61所述的方法，其中读取所述存储器单元包含将读取脉冲施加到所述存储器单元，其中当所述读取脉冲具有与所述写入脉冲相同的极性时所述存储器单元展现所述第一阈值电压。

63.根据权利要求61所述的方法，其中读取所述存储器单元包含将读取脉冲施加到所述存储器单元，其中当所述读取脉冲具有与所述写入脉冲相反的极性时所述存储器单元展现所述第二阈值电压。

64.一种设备，包括：

65.根据权利要求64所述的存储器装置，其中所述存储器单元是所选择导电柱与所选择电极平面之间的双端子装置，且其中所述存储器单元包含存储器材料，所述存储器材料至少包含硫属化物。

66.根据权利要求65所述的存储器装置，其中所述存储器单元经配置以响应于读取操作中的第一极性的读取脉冲而：

67.根据权利要求66所述的存储器装置，其中所述存储器单元经配置以存储第一逻辑状态或第二逻辑状态，其中所述第一逻辑状态对应于所述第一阈值电压且所述第二逻辑状态对应于所述第二阈值电压。

68.根据权利要求67所述的存储器装置，其中所述存储器单元经配置以在所述第一极性的写脉冲被施加到所述存储器单元时存储所述第一逻辑状态，且在所述第二极性的写脉冲被施加到所述存储器单元时存储所述第二逻辑状态。

技术总结
本公开涉及三维存储器设备及其使用方法。本发明揭示一种三维3D存储器阵列。所述3D存储器阵列可包含电极平面及经安置穿过且耦合到所述电极平面的存储器材料。包含于所述存储器材料中的存储器单元在与所述电极平面相同的平面中对准，且所述存储器单元经配置以展现表示第一逻辑状态的第一阈值电压及表示第二逻辑状态的第二阈值电压。导电柱经安置穿过且耦合到所述存储器单元，其中所述导电柱及电极平面经配置以跨越所述存储器单元提供电压以将逻辑状态写入到所述存储器单元。本发明揭示用以操作及形成所述3D存储器阵列的方法。

技术研发人员：F·佩里兹
受保护的技术使用者：美光科技公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12