跨过位于半导体基板以上不同距离处的多层平面形成存储器元件的三维阵列。响应于跨过存储器元件而施加的电压差，存储器元件可逆地改变电导的水平。该三维阵列包括从基板穿过多层平面的柱线（330）的二维阵列，这些柱线的二维阵列与每个平面上的字线（340）的阵列一起用于访问存储器元件。在与基板平行的取向上同时形成该多层的存储器元件（342,344），由此降低工艺成本。在另一方面，二极管（332）与每个存储器元件（342,344）串联地形成以降低电流泄漏。二极管（332）被并入担当位线的柱线（330）内而不占据另外的空间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请的主题是可再编程非易失性存储器单元阵列的结构、使用和制作，更具体地，是在半导体基板上形成的存储器存储元件的三维阵列。
技术介绍
利用闪存的可再编程非易失性大容量数据存储系统的使用广泛用于存储计算机文件的数据、相机图片和由其他类型的主机产生和/或使用的数据。闪存的流行形式是通过连接器可移除地连接到主机的卡。存在商业上可获得的许多不同的闪存卡，其例子是以商标 CompactFlash(CF)、MultiMediaCard (MMC)、Secure Digital (SD)、miniSD、microSD、Memory Stick、Memory StickMicro、xD-Picture Card、SmartMedia 和 TransFlash 等销售的那些闪存卡。这些卡根据其规范具有特有的机械插头和/或电接口，并且插入作为主机·的部分提供的或者与主机连接的匹配插座中。广泛使用的另一形式的闪存系统是作为小的伸长的封装中的手持存储器系统的快闪驱动器，该封装具有通用串行总线(USB)插头，用于通过将该插头插入主机的USB插座中而与主机连接。本申请的受让人SanDisk公司以其Cruzer、Ultra和Extreme Contour商标销售快闪驱动器。在另一形式的闪存系统中，大量的存储器永久地安装在主机系统内，比如在笔记本计算机内，代替通常的盘驱动器大容量数据存储系统。这三种形式的大容量数据存储系统中的每个通常包括同一类型的闪存阵列。其每个还通常包括其自身的存储器控制器及驱动器，但还存在某些仅存储器系统(memory only system),这些仅存储器系统替代地至少部分地由该存储器所连接到的主机所执行的软件来控制。闪存通常形成在一个或多个集成电路芯片上，且控制器通常形成在另一电路芯片上。但是在包含控制器的某些存储器系统中，尤其在嵌入主机内的那些存储器系统中，存储器、控制器及驱动器通常形成在单个集成电路芯片上。存在通过其在主机与闪存系统之间传送数据的两种主要技术。在该两种技术之一中，由该采统产生或接收的数据文件的地址被映射到为该系统创建的连续逻辑地址空间的不同范围中。该地址空间的广度通常足以覆盖该系统能够处置的地址的全部范园。作为一个实例，磁盘存储驱动器通过这样的逻辑地址空间与计算机或其它主机系统通信。主机系统通过文件分配表(FAT)记录(keep track of )分配给其文件的逻辑地址,且存储器系统维持那些逻辑地址到其中存储了数据的物理存储器地址的映射。大多数商业上可获得的存储卡和闪存驱动器利用此类型的接口，因为其模拟主机普遍接口到的磁盘驱动器的接口。在该两种技术中的第二者中，唯一地标识由电子系统产生的数据文件，且通过在文件内的偏移而逻辑寻址其数据。然后，在存储器系统内将这些文件标识符直接映射到物理存储器位置。在别处、比如在US 2006/0184720A1号专利申请公开中描述和对比了这两种类型的主机/存储器系统接口。闪存系统通常利用具有存储器单元的阵列的集成电路，这些存储器单元根据其中所存储的数据各自存储控制存储器单元的阈值水平的电荷。导电的浮置栅极最普遍地被提供为存储器单元的用以存储该电荷的部分，但替代地使用介电电荷俘获材料。对于用于大容量存储系统的存储器单元阵列，通常优选NAND结构。诸如NOR的其它架构通常替代地用于小容量存储器。通过参考美国专利5，570，315,5, 774，397,6, 046，935,6, 373，746、6，456，528,6, 522，580,6, 643，188,6, 771，536,6, 781，877 及 7，342，279 号可获得作为闪存系统的部分的NAND快闪阵列及其操作的实例。多年以来，存储器单元阵列中所存储的每一位数据所必需的集成电路面积的量已显著减小，且目标仍是进一步减小此面积。因此，闪存系统的成本和大小也在减小。NAND阵列架构的使用有助于此，但也已采用其它途径来减小存储器单元阵列的大小。这些其它途径之一是在半导体基板上形成在不同平面中一个在另一个之上的多个二维存储器单元阵列，替代更典型的单个阵列。在美国专利7，023，739及7，177，191号中给出了具有多个堆叠的NAND闪存单元阵列平面的集成电路的实例。 另一类型的可再编程非易失性存储器单元使用可变电阻存储器元件，该可变电阻存储器元件可以被设置到导电或不导电状态(或替换地，分别设置到低或高电阻状态)，且一些另外被设置到部分导电状态且保持在该状态中直到随后被重设到初始状况。可变电阻元件各自连接在以二维阵列彼此交叉的两个正交延伸的导体(通常是位线和字线)之间。这样的元件的状态通常通过被放置在相交的导体上的恰当电压而改变。由于这些电压还需要施加到大量其它未选的电阻元件，因为当所选元件的状态是被编程或读取时，它们沿相同导体连接，所以二极管通常与可变电阻元件串联连接以便减小可以流经其的漏电流。期望对大量存储器单元并行执行数据读取和编程操作导致将读取或编程电压施加到极大量的其它存储器单元。在专利申请公开US 2009/0001344A1号中给出了可变电阻存储器元件及相关的二极管的阵列的实例。
技术实现思路
根据本专利技术的一般框架，3D存储器包括以由具有z、y和z方向的矩形坐标定义的并且具有在半导体基板上方在z方向上堆叠的多个平行平面的三维样式的形式布置的存储器元件。每个平面中的存储器元件可以由多条字线以及相对短的局部位线与多条全局位线合作来访问。多条局部位线在Z方向上穿过多个平面并且以X方向上的行和y方向上的列的二维矩形阵列的形式布置。每个平面中的多条字线在X方向上伸长并且在y方向上在各个平面中的多条局部位线之间间隔开并且与这多条局部位线分离。非易失性可再编程存储器元件位于字线和局部位线的交叉点附近并且可以由字线和局部位线访问，其中一组存储器元件可由公共字线和一行局部位线并行访问。存储器具有3D电阻网状结构。在三维阵列中使用的存储器优选是可变电阻存储器元件。即，各个存储器元件的电阻(及因此相反地电导)通常由于跨过该元件所连接到的正交相交的导体放置的电压而改变。依赖于可变电阻元件的类型，状态可以响应于跨过其的电压、经过其的电流的水平、跨过其的电场量、施加到其的热的水平等等而改变。对于一些可变电阻元件材料，正是电压、电流、电场、热等施加到其的时间量确定其导电状态何时改变以及改变发生的方向。在这样的状态改变操作之间，存储器元件的电阻保持不变，因此是非易失性的。以上概括的三维阵列架构可以用从具有不同属性和操作特性的各种各样的材料中选择的存储器元件材料来实现。该3D存储器优选具有单侧字线架构，每条字线独占地连接到一行存储器元件。这通过为每行存储器元件提供一条字线来实现而不是在两行存储器元件之间共享一条字线并跨过字线链接跨过该阵列的存储器元件。单侧字线架构提供了独占地用于每行存储器元件的字线，而不是在两行存储器元件之间共享一条字线，由此避免跨过字线链接跨过该阵列的存储器元件。尽管该行存储器元件也由相应行的局部位线访问，但是在相邻行的局部位线之间的耦合以及因此的在该字线外的漏电流不存在扩展。这帮助减小跨过该电阻网络的泄漏。具有垂肓位线和横向对准的有源元件的读/写元件的3D阵列根据本专利技术的一个方面，通过其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.08 US 61/352,714;2011.06.01 US 13/151,2171.一种存储器，包括以三维样式形式布置的存储器元件，该三维样式由具有X、y和Z方向的矩形坐标定义并且具有在半导体基板上方在Z方向上堆叠的多个平行平面，该存储器还包括 多条局部位线，穿过所述多个平面在Z方向上伸长，并且以具有在X方向上的行和在y方向上的列的位线柱的二维矩形阵列形式布置； 多条字线，跨过各个平面在X方向上伸长，并且在y方向上在各个平面中的多个位线柱之间间隔开并且与所述多个位线柱分离，其中所述位线柱和字线在跨过各个平面的多个位置处彼此相邻地交叉； 多个非易失性可再编程存储器元件，各自与位线柱和字线的交叉点相邻而连接在位线柱和字线之间；以及其中 在位线柱和字线的每个交叉点处，每个非易失性可再编程存储器元件还包括在该交叉点处沿着y方向堆叠的第一层和第二层，第一层与位线柱的表面电接触，第二层与字线的表面电接触。2.如权利要求I所述的存储器，其中 所述第一层是具有氧空位的金属氧化物层；以及 所述第二层是担当具有高功函数的电极的金属层。3.如权利要求I所述的存储器，其中各个存储器元件包括碳材料和相变材料的至少一个。4.如权利要求I所述的存储器，其中各个存储器元件特征在于响应于施加到各个存储器元件的电刺激而改变的电导的水平。5.如权利要求I所述的存储器，其中 字线是包括铝或铜的低熔点金属。6.如权利要求I所述的存储器，其中 字线是包括钛的高熔点金属。7.如权利要求I所述的存储器，其中 在z方向上堆叠的所述多个平行平面具有上表面和下表面；以及 平面中的字线经由连接到该字线的导电的竖立的柱状物而从上表面访问。8.如权利要求I所述的存储器，其中 在z方向上堆叠的所述多个平行平面具有上表面和下表面；以及平面中的字线经由到上表面的第一导电的竖立的柱状物、跟着是上表面上的金属桥、跟着是连接到该字线的第二导电的竖立的柱状物而从下表面访问。9.如权利要求I所述的存储器，还包括 多条金属线；以及 选择器件，布置为将X方向上的所选行的局部位线柱切换到所述金属线中的各条金属线。10.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：G萨马奇萨，J阿尔斯迈耶，
申请(专利权)人：桑迪士克三D有限责任公司，
类型：
国别省市：
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