一种用于3D交叉点存储器的具有减少的编程电流和热串扰的新型超晶格单元结构和制造方法与流程

文档序号:24501765发布日期:2021-03-30 21:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种三维存储单元结构,包括:

至少一个存储单元堆叠体,所述存储单元堆叠体具有选择器、相变存储单元以及第一电极和第二电极;所述相变存储单元设置在所述第一电极和所述第二电极之间,并且其中,所述相变存储单元、所述选择器以及所述第一电极和所述第二电极各自具有相对于第一方向和第二方向的尺寸大小;

彼此垂直并且耦合至所述存储单元堆叠体的字线和位线,其中,所述相变存储单元相对于所述字线和所述位线是自对准的;并且

其中,所述相变存储单元包括具有多个封装层的超晶格相变存储单元结构,其中,所述超晶格相变存储单元结构包括氮化物以及在所述选择器上的衬底封装层和氮化物封装层。

2.根据权利要求1所述的三维存储器,其中,所述选择器是双向阈值开关。

3.根据权利要求1所述的三维存储器,还包括在由所述字线限定的二维区域之上或之下的区域中的额外存储单元。

4.根据权利要求1所述的三维存储器,其中,所述单元堆叠体还包括氮化物层、钨层、氧化物层、间隙填充层,并且所述第一电极和所述第二电极是碳电极。

5.根据权利要求4所述的三维存储器,其中,所述间隙填充层包含从由下列各项构成的组中选择的材料:钴基材料、砷化镓(gaas)、砷化铟镓(ingaas)、氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、碲化镉(cdte)、硫化锌(zns)、硫化铅(pbs)和硒化铅(pbse)及其任意组合。

6.一种三维交叉点存储器管芯架构,包括:

相变存储单元的多个顶部阵列或顶部区块;

相变存储单元的多个底部阵列或底部区块;

多个位线,其耦合至所述顶部阵列并且耦合至所述底部阵列;

多个字线,包括:耦合至所述顶部阵列的一组顶部单元字线以及耦合至所述底部阵列的一组底部单元字线;并且

其中,存储单元的所述顶部阵列各自被由所述顶部阵列中的相邻相变存储单元所限定的第一空间分隔开,并且相变存储单元的所述底部阵列各自被由所述底部阵列中的相邻相变存储单元所限定的第二空间分隔开。

7.根据权利要求6所述的三维架构,其中,所述顶部字线和所述底部字线相互耦合。

8.根据权利要求6所述的三维架构,其中,相变存储单元的所述顶部阵列和所述底部阵列具有包括超晶格材料的相变存储单元。

9.一种形成三维存储器的方法,包括:

形成具有平行位线和垂直字线的交叉点存储阵列;

在所述字线和所述位线的交叉点处形成存储单元,其中,所述存储单元是自对准的;以及

使用碲化锗(gete)、碲化锑(sb2te3)超晶格材料,利用在水平和垂直方向二者上进行自对准双图案化以形成具有多个封装层的垂直柱状单元,来形成所述存储单元。

10.根据权利要求9所述的方法,还包括:

形成具有下列各层的底部单元堆叠体沉积:钴材料、第一碳电极、双向阈值开关、第二碳电极、相变存储器、第三碳电极以及氮化物层;

使用底部单元双图案化以形成平行的底部单元和底部位线;

使用氢氧化铵或过氧化氢进行干法蚀刻或湿法蚀刻来将所述相变存储单元开槽,以减小所述相变存储单元在一个方向上的临界尺寸;

施加第一封装层以保护暴露的所述相变存储单元;

施加第二封装层以保护暴露的所述双向阈值开关;

利用原子层沉积氧化物、电介质上的自旋或者可流动的化学气相沉积氧化物,对所述单元堆叠体施加间隙填充;

利用氧化物和/或氮化物化合物来对所述单元堆叠体施加在所述第三碳电极上停止的化学机械研磨;

对所述单元堆叠体施加字线金属沉积;以及

形成底部单元字线双图案,以形成和与所述第三碳电极接触的所述位线垂直的平行底部单元字线。

11.根据权利要求10所述的方法,施加所述相变存储单元的氮化物和氧化物化合物封装的沉积,以及施加所述双向阈值开关的氮化物化合物封装的沉积。

12.根据权利要求11所述的方法,其中,在对所述氮化物和氧化物的沉积之后,对所述单元堆叠体施加间隙填充。

13.根据权利要求12所述的方法,还包括:施加氧化物化学机械研磨并且在所述单元堆叠体的钨级上停止所述化学机械研磨。

14.根据权利要求13所述的方法,还包括:施加具有新的单元结构的第二存储单元堆叠体的沉积和图案化,所述新的单元结构具有凹槽和减小的尺寸。


技术总结
提出了一种用于3D交叉点存储器的新单元结构,与现有技术的3D交叉点存储单元结构相比,所述新单元结构允许减小的编程电流和减小的热串扰。在新单元结构的一个实施例中,每个相变存储器(PCM)存储单元是利用超晶格单元结构形成的。PCM存储单元可以利用由碲化锗(GeTe)制成的超晶格来形成。在相邻存储单元之间的较大距离造成较少的热串扰。具有超晶格单元结构的PCM单元允许比当前现有技术的存储单元更少的电流密度要求。

技术研发人员:刘峻
受保护的技术使用者:长江先进存储产业创新中心有限责任公司
技术研发日:2020.11.24
技术公布日:2021.03.30
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