[发明专利]具有穿通访问的垂直非易失性开关及其制造方法

说明书

背景技术

数据存储器件一般以快速且高效的方式工作以存储和检索数据。一些存储器件利用固态存储器单元的半导体阵列来存储数据的各个位。这类存储器单元可以是易失性的(例如DRAM、SRAM)或非易失性的(RRAM、STRAM、闪存等)。

如所能理解的那样，易失性存储器单元通常仅在持续向器件提供工作功率时保留存储在存储器中的数据，而非易失性存储器单元通常即使在不施加工作功率时也保留存储器中的数据存储。

一般来说，包括选择器件的数据存储器件被制造成沿共同衬底的横向配置。然而，随着电子器件变得越来越复杂，例如噪声和电气短路的空间问题可能使器件低效率运转。如此，电气组件垂直地扩展可减少经常遇到的空间问题。

在这些和其它类型的数据存储器件中，经常需要尤其通过减小存储器单元或选择器件的水平表面积来提高效率和性能。

发明内容

本发明的各实施例涉及用于访问非易失性存储器单元的半导体器件。

在一些实施例中，半导体器件具有包括源极、漏极和阱的半导体层的垂直叠层。向半导体器件施加漏极-源极偏置电压产生横跨阱的穿通机制以在源极和漏极之间引起电流流动。

此外在各实施例中，半导体层的垂直叠层具有源极、漏极和阱。漏极-源极偏置电压的施加产生横跨阱的穿通机制以在源极和漏极之间引起电流流动，同时至少一个栅极位于半导体器件的侧壁附近。

在其它实施例中，具有存储器单元交叉点阵列的存储器件包括与阻性感测元件(RSE)串联的半导体层的垂直叠层。半导体器件具有源极、漏极和阱，对半导体器件施加漏极-源极偏置电压产生横跨阱的穿通机制以引发源极和漏极之间的电流流动，这将RSE编程至选定的阻态。

以本发明各种实施例为表征的这些以及各种其它特征与优点可考虑以下具体讨论与所附附图来理解。

附图说明

图1是根据本发明的各个实施例构造和操作的示例性数据存储器件的概括功能示图。

图2A示出能在图1的器件中使用的存储器单元。

图2B示出根据本发明的各实施例构造的示例性存储器单元。

图3A示出能够用于图2A-2B的存储器单元中的示例性半导体开关器件。

图3B示出根据本发明的各实施例的图3A的存储器单元的示例性操作。

图4示出根据本发明的各实施例构造和操作的示例性存储器单元交叉点阵列。

图5绘出示例性半导体开关器件的操作。

图6A-6D一般地示出根据本发明各实施例执行的示例性制造操作。

图7A示出根据本发明各实施例的半导体开关器件的示例性操作。

图7B示出存储器单元的交叉点阵列中的存储器单元行的示例性构造。

图8提供根据本发明各实施例执行的数据访问例程的流程图。

具体实施方式

图1提供根据本发明的各实施例构造和操作的数据存储器件100的功能框图。设备100的顶层控制由合适的控制器102执行，控制器102可以是可编程的或基于硬件的微控制器。控制器102经由控制器接口(I/F)电路104与主机设备通信。在106示出存储器空间包含数个存储器阵列108(表示为阵列0-N)，但是可以理解也可根据需要利用单个阵列。每个阵列108包括具有选定存储容量的半导体存储器块。控制器102和存储器空间106之间的通信经由I/F104协调。

图2A示出根据本发明各实施例构造和操作的存储器单元110的功能框图。存储器单元110具有与开关器件114串联的阻性感测元件(RSE)112。开关器件114当处于开路位置时用来急剧地增加存储器单元110的电阻，如图所示，这有效地防止电流流过。相比而言，闭合位置允许开关器件114接收电流并使其通过存储器单元110。闭合的开关器件114也允许电流沿多个方向流过RSE112。

RSE单元与例如EEPROM和闪存的其它类型非易失性存储器单元相比的优势包括，在单元构造中不提供浮栅这一事实。在将新数据写至已有的一组单元之前，不需要擦除操作。相反，RSE单元可被各自访问和写入至任何要求的逻辑状态(例如0或1)，不管RSE单元的已有状态如何。另外，写和读功耗需求大量降低，能获得明显更快的写和读时间，并且与具有有限写/擦除循环寿命的可擦除单元相比基本不会观察到磨损劣化。