[发明专利]用于反向写入3D单元的高正向电流二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种非易失性存储器装置，其包括：

包括二极管和金属氧化物反熔丝介电层的至少一个存储器单元；以及

电接触所述至少一个存储器单元的第一电极和第二电极；

其中，在使用中，所述二极管通过响应于所施加的偏置从第一电阻率状态切换到第二电阻率状态而用作所述存储器单元的读/写元件，所述第二电阻率状态与所述第一电阻率状态不同。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述二极管和所述金属氧化物反熔丝介电层被串联布置在所述第一电极和所述第二电极之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述金属氧化物反熔丝介电层具有高于3.9的介电常数。

4.根据权利要求2所述的装置，其中所述金属氧化物反熔丝介电层包括氧化铪、氧化铝、氧化钛、氧化镧、氧化钽、氧化钌、锆硅氧化物、铝硅氧化物、铪硅氧化物、铪铝氧化物、铪硅氮氧化物、锆硅铝氧化物、铪铝硅氧化物、铪铝硅氮氧化物或锆硅铝氮氧化物中的至少一种或具有SiO₂或SiN_X至少之一的上述物质的组合。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述金属氧化物反熔丝介电层包括氧化铪或氧化铝。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述金属氧化物反烯丝介电层邻近所述二极管的p型区域设置。

7.根据权利要求6所述的装置，其中：

所述二极管包括具有大致圆柱形形状的多晶硅、锗或硅锗p-i-n型柱形二极管，并且

所述二极管的p型区域包含在所述单元被编程后从所述反熔丝介电层扩散来的铝或铪。

8.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述存储器单元包括读/写存储器单元；以及

所述二极管包括用作所述存储器单元的读/写元件的p-i-n型半导体二极管。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述存储器单元包括可重写存储器单元。

10.根据权利要求9所述的装置，其中：

在所述第一电极和所述第二电极之间施加正向偏置适于形成导电链路并且适于编程所述二极管，所述导电链路切断所述金属氧化物反熔丝介电层；

已编程的二极管适于通过将反向偏置施加到所述二极管而被设置为具有高电阻率的未编程状态；并且

处于所述高电阻率的未编程状态的所述二极管适于通过将正向偏置施加到所述二极管而返回到低电阻率的已编程状态。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括位于所述二极管之上的存储器单元的单片三维阵列。

12.一种非易失性存储器装置，其包括：

多个存储器单元；以及

电接触所述多个存储器单元的第一电极和第二电极；

其中所述多个存储器单元中的每个存储器单元包括串联布置在所述第一电极和所述第二电极之间的二极管和金属氧化物反熔丝介电层，并且所述二极管包括具有大致圆柱形形状的多晶硅、锗或硅锗p-i-n型柱形二极管。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述金属氧化物反熔丝介电层包括氧化铪、氧化铝、氧化钛、氧化镧、氧化钽、氧化钌、锆硅氧化物、铝硅氧化物、铪硅氧化物、铪铝氧化物、铪硅氮氧化物、锆硅铝氧化物、铪铝硅氧化物、铪铝硅氮氧化物或锆硅铝氮氧化物中的至少一种或具有SiO₂或SiN_X至少之一的上述物质的组合。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述金属氧化物反熔丝介电层包括氧化铪或氧化铝。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述二极管的p型区域包含在所述单元被编程后从所述反熔丝介电层扩散来的铝或铪。

16.根据权利要求14所述的装置，其中每个存储器单元在至少1.5V读出电压下提供至少3.5×10^-5A的读出电流。

17.根据权利要求12所述的装置，其中所述金属氧化物反熔丝介电层具有10-100埃的厚度。