并行存取交叉点阵列中的存储器单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本文中揭示的标的物通常涉及集成电路中的装置，且特定地说涉及同时存取交叉点阵列内的多个单元的方法。
【背景技术】
[0002]并有硫属化物材料的装置(例如，双向阈值开关及相变存储元件)可在各种电子装置中找到。此类装置可在计算机、数码相机、蜂窝电话、个人数字助理等中使用。系统设计者可在确定是否针对特定应用而并有硫属化物材料及如何并有硫属化物材料时考虑的因素可包含例如物理大小、存储密度、可缩放性、操作电压及电流、读/写速度、读/写吞吐量、传输速率及/或功耗。
【附图说明】
[0003]本标的物尤其且明显在说明书的结束部分中指出并陈述。然而，关于组织及/或操作方法两者连同其目的、特征及/或优点，其可通过在连同附图一起阅读时参考以下详细描述最佳地理解，其中:
[0004]图1是根据一个实施例的描绘并有硫属化物材料的存储器单元的示意三维等距视图。
[0005]图2是根据一个实施例的描绘交叉点存储器阵列的示意平面图说明。
[0006]图3是根据一个实施例的用于并有相变材料的存储器单元的电流对电压图表。
[0007]图4是根据一个实施例的用于并有硫属化物材料的被存取的存储器单元的电压对时间演变的图表说明。
[0008]图5是根据一个实施例的相位存储器单元的阈值电压分布。
[0009]图6是根据一个实施例的描绘存取交叉点阵列中的存储器单元的方法的流程图。
[0010]图7A是根据一个实施例的用于并行存取的交叉点阵列中的存储器单元的电压对时间演变的图表说明。
[0011]图7B到7E是根据一个实施例的描绘交叉点阵列中被并行存取的存储器单元的平面图。
[0012]图8A是根据一个实施例的用于交叉点阵列中被并行存取的存储器单元的电压对时间演变的图表说明。
[0013]图SB到SE是根据一个实施例的描绘交叉点阵列中被并行存取的存储器单元的平面图。
【具体实施方式】
[0014]并有操作中改变电阻的材料的装置可在各种电子装置(例如，计算机、数码相机、蜂窝电话、个人数字助理等)中找到。并有此类材料的装置例如可为存储器装置。例如，硫属化物材料可通过从相邻加热器施加热量或通过对材料本身进行焦耳加热来改变其电阻。并有硫属化物材料的一些存储器装置可为相变存储器装置，其存储基于源自于硫属化物材料的相位的稳定变化的电阻变化的信息。相变存储器装置可提供优于其它存储器装置(例如快闪存储器装置及动态随机存取存储器装置(DRAM))的若干性能优点。例如，一些相变存储器装置可为非易失性的；即，存储器装置的物理及电状态在没有任何外部功率施加于其的情况下不会在保持时间(例如，长于一年)内基本上改变。此外，一些相变存储器装置可提供快速读取及写入存取时间(例如，快于10纳秒)及/或高的读取及写入存取带宽(例如，大于每秒100兆位)。此外，一些相变存储器装置可被布置在极高密度的存储器阵列(例如，在以局部金属化连接的最小存储器阵列单位中具有大于I百万个单元的交叉点阵列)中。硫属化物材料也可在双向阈值开关(OTS)装置中采用，所述双向阈值开关(OTS)装置还可在存储器阵列中使用，且特定地说可在相变存储器单元中用作与相变存储元件串联的选择器元件。
[0015]相变存储器装置关于特定类型的存储器存取操作(例如，写入、擦除、读取)的性能取决于许多因素。对于经阈值切换(下文更详细解释)的相变存储器单元，影响所有类型的存取带宽(例如，写入存取带宽、擦除存取带宽或读取带宽)的一个因素可为给相变存储器装置定阈值所消耗的时间。为了在经阈值切换的相变存储器单元中执行各种存取操作，首先给存储器单元定阈值；即，将单元置于低阻抗状态中，允许有足够多电流通过存储器单元以实现包含写入、擦除或读取的各种存取操作。定阈值事件本身与总存取时间相比可能相对较短。给相变存储器单元定阈值所消耗的时间继而可取决于许多因素，例如硫属化物材料的成分、施加于单元上的电压及存储器单元结构。
[0016]存取存储器内的多个存储器单元或位可独立于确定给存储器单元定阈值所消耗的时间的因素而增加存取带宽。一般来说，归因于定阈值事件的本质及阈值切换相变存储器单元的交叉点阵列中采用的偏压方案的本质，每次对一个单元执行存取操作。例如，阵列设计内可获得的电流量可使得并行存取多个单元是不切实际的。因此，需要并行存取交叉点存储器阵列中的多个存储器单元的方法。本文中教学的方法同时选择阈值切换相变存储器单元的交叉点阵列内的多个单元使得可并行实行写入、擦除、读取操作以增加存取带宽。
[0017]虽然本文中描述了关于交叉点存储器阵列的实施例，但是如本文中描述般同时存取多个装置也可具有存储器阵列上下文之外的应用，例如，开关、反熔丝等。类似地，虽然已描述了关于并有OTS的存储器单元及/或并有硫属化物材料的存储器存储元件的实施例，但是本文中教学的技术及结构的原理及优点可用于表明定阈值行为的其它材料。
[0018]图1描绘根据一个实施例的交叉点存储器阵列中的存储器单元10。图1中的存储器单元10是以堆叠配置布置在沿y方向延伸的列线20与沿X方向延伸的行线22之间的相变存储器单元。所述单元包含与列线20电通信的第一电极32、在第一电极32下电通信的选择器节点34、在选择器节点34下电通信的中间电极36、在中间电极36下电通信的存储节点38及在存储节点38与行线22之间电通信的第二电极40。堆叠配置的其它实施例是可行的。例如，存储节点38及选择器节点34在堆叠配置内的位置可彼此互换。在其它实例中，第一、第二及中间电极中的任一者可彼此互换。在又其它实例中，可省略第一电极32、中间电极36、第二电极40及选择器节点38中的任一者。此外，“行”及“列”符号可互换，且行及列通常垂直但是也可以交叉成除了 90°之外的角度。
[0019]在一个实施例中，存储节点38及选择器节点34中的一者或两者可包括硫属化物材料。当存储节点38及选择器节点34两者均包括硫属化物材料时，存储节点38可包括可经历在室温下非易失性的相变的硫属化物材料。另一方面，选择器节点34可包括并不经历类似稳定相变的硫属化物材料。
[0020]在一个实施例中，存储节点38包含包含硫属化物成分的相变材料，硫属化物成分例如，包含铟(In)-锑(Sb)-碲(Te) (1ST)合金系内的元素中的至少两者的合金(例如，11^13办5、111说办4、111说4了67等)、包含锗(66)-锑(313)-碲(了6)(631')合金系内的元素中的至少两者的合金(例如，Ge8Sb5Te8 We2Sb2Te5Xe1Sb2TehGe1Sb4Te7Xe4Sb4Te7 等)及其它硫属化物合金系。如本文中所使用的带连字符的化学成分标记指示包含在特定混合物或化合物中的元素，且旨在表示涉及所指示元素的所有化学计量。可在相变存储节点中使用的其它硫属化物合金系包含例如 Ge-Te、In-Se、Sb-TeXa-Sb、In-Sb、As-Te、Al_Te、In-Ge-TeXe-Sb-Te、Te-Ge-As、In-Sb-Te、Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、B1-Se_Sb、Ga_Se_Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-0、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-Ti_Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co、Sb-Te-B1-Se、Ag-1n-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Te-Sn-N1、Ge_Te-Sn-Pd及Ge-Te-Sn-Pt。
[0021]当包含在存储器单元10中时，选择器节点34可为在一侧上通过中间电极36电耦合到存储节点38且在另一侧上通过第一电极32电连接到列线20的二端子选择器。在一个实施例中，包括硫属化物材料的选择器节点34可被称为双向阈值开关(OTS) ATS可包含包含上文针对存储节点描述的硫属化物合金系中的任一者的硫属化物成分。此外，选择器节点可进一步包括抑制结晶的元素，例如砷(As)。在添加之后，例如As的元素通过抑制合金的任何非暂时性成核及/或生长来抑制结晶。因此，选择器节点34可经配置以当跨选择器节点34施加超过阈值电压的电势时切换到导电状态。此外，可在维持跨选择器节点的足够大保持电流时维持导电状态。OTS材料的实例尤其包含Te-As-Ge-S1、Ge-Te-Pb、Ge-Se-Te、Al-As_Te、Se-As-Ge-S1、Se-As-Ge-C、Se-Te-Ge-S1、Ge-Sb-Te-Se、Ge-B1-Te-Se、Ge-As-Sb-Se、Ge-As-B1-Te及Ge-As-B1-Se ο
[0022]图2说明根据一个实施例的包括沿y方向延伸的N个列20与沿X方向延伸的M个行22的交叉点处的N X M个存储器单元的交叉点存储器阵列50。包含第一到第N列20-1、20-2ν及20-Ν的N个列20可为存取线(例如，数字线或位线)，且包含第一到第M行22-1、22-2、…及22-Μ的M个行22可为存取线(例如，与列22交叉的字线)。存储器单元可为安置在由列20及行22形成的交叉点的至少子集处的相变存储器单元。
[0023]在一个实施例中，安置在由列20及行22中的任一者形成的交叉点处的存储器单元中的任一者可具有可为相对较高电阻状态(HRS)的电阻状态，其又被称为RESET状态，可对应于包含基本上非晶区域的相变材料。类似地，存储器单元中的任一者可具有可为相对较低电阻状态(LRS)的电阻状态，其又被称为SET状态，可对应于基本上结晶的相变材料。HRS及LRS可具有介于例如两百万与I百万之间的电阻比。在此实施方案下，低及高电阻状态可对应于每单元单个位存储器系统中的“I”状态及“O”状态。然而，状态“I”及“O”在其涉及高及低电阻状态时可互换使用以意指相反。
[0024]在其它实施例中，安置在由列及行中的任一者形成的交叉点处的存储器单元中的任一者可具有可为中间电阻状态的电阻状态。例如，存储器单元中的任一者可具有是第一、第二、第三及第四电阻状态中的任一者的电阻状态，其中第一电阻状态的电阻性大于第二电阻状态，第二电阻状态的电阻性大于第三电阻状态，且第三电阻状态的电阻性大于第四电阻状态。在此实施方案下，第一、第二、第三及第四电阻状态可对应于每单元两位存储器系统中的“00”、“01”、“10”及“00”状态。又其它实施例是可行的，其中第一到第八电阻状态表示每单元三位存储器系统中的状态，且其中第一到第十六电阻状态表示每单元四位存储器系统中的状态。
[0025]在一个实施例中，安置在由列20中的任一者及行22中的任一者形成的交叉点处的存储器单元中的每一者可通过存取操作来存取。如本文中所使用，存取操作可能是指写入存取操作、擦除存取操作或读取存取操作。对于相变存储器来说又可以称为编程操作或RESET操作的写入存取操作将存储器单元的电阻状态从相对较低电阻状态改变为相对较高电阻状态。类似地，对于相变存储器来说又可以称为SET操作的擦除操作将存储器单元的电阻状态从相对较高电阻状态改变为相对较低电阻状态。然而，术语“写入”及“擦除”在其指代RESET及SET操作时可互换使用以意指相反。例如，擦除操作可称为RESET操作，且编程或写入操作可称为SET操作。
[0026]在图2的所说明实施例中，安置在由列及行中的任一者形成的交叉点处的存储器单元中的每一者可个别地以位可定址存取模式偏压。如本文中所使用，施加于存储器单元的偏压是指跨存储器单元施加的电压差。在位可定址偏压模式中，待存取的存储器单元可称为位于由第η列20-n及第m行22-m形成的交叉点处的目标单元52。存取偏压可为电压控制偏压Vaggess，其可为SET存取偏压VSET、RESET存取偏压Vreset或读取存取偏压Vread，可通过跨第η列20-n及第m行22-m施加存取电压而跨此实例的目标单元进行施加。在其它实例中，存取偏压可为电流控制偏压Iaccess，其可为SET存取电流Iset、RESET存取电流Ireset或读取存取电^Iread0<