[发明专利]非易失性存储器单元阵列

说明书

技术领域

本文中所揭示的实施例涉及非易失性存储器单元阵列。

背景技术

存储器是一种类型的集成电路，且在计算机系统中用于存储数据。其通常制作成一个或一个以上个别存储器单元阵列。所述存储器单元可为易失性、半易失性或非易失性。在许多实例中(包含当计算机关断时)，非易失性存储器单元可存储数据达延长的时间周期。易失性存储器耗散且因此在许多实例中需要以每秒多次的方式刷新/重新写入。不管如何，每一阵列中的最小单位称为存储器单元且经配置而使存储器以至少两个不同可选择状态保留或存储。在二进制系统中，将所述状态视为“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可经配置以存储两个以上信息电平或状态。

集成电路制作继续努力产生更小且更密集的集成电路。因此，个别电路装置具有愈少组件，成品装置的构造可愈小。最小且最简单的存储器单元将可能由具有接纳于其间的可编程材料的两个电流导电电极构成。所述可编程材料经选择或设计以配置成至少两个不同电阻状态中的选定一者以使得能够通过个别存储器单元来存储信息。对所述单元的读取包括确定所述可编程材料处于所述状态中的哪一状态，且将信息写入到所述单元包括将所述可编程材料置于预定电阻状态中。一些可编程材料在缺少刷新的情况下保持一电阻状态，且因此可并入到非易失性存储器单元中。

一些可编程材料可含有大于电子及空穴的移动电荷载流子，举例来说，在一些实例性应用中为离子。不管如何，可通过使移动电荷载流子在可编程材料中移动而将所述可编程材料从一个存储器状态转换到另一存储器状态以更改所述可编程材料内的电荷密度的分布。利用离子作为移动电荷载流子的一些实例性存储器装置为电阻性RAM(RRAM)单元，其可包含含有多价氧化物的若干个类别的存储器单元，且在一些特定应用中其可包含忆阻器。利用离子作为电荷载流子的其它实例性存储器装置为可编程金属化单元(PMC)；或者，其可称为导电桥接RAM(CBRAM)、纳米桥接存储器或电解质存储器。

RRAM单元可含有夹在一对电极之间的可编程材料。对所述RRAM单元的编程可包括使所述可编程材料在其中电荷密度在整个材料中相对均匀地散布的第一存储器状态与其中所述电荷密度集中于所述材料的特定区中(例如，到一个电极比到另一电极更近的区)的第二存储器状态之间转变。

PMC可类似地具有夹在一对电流导电电极之间的可编程材料。所述PMC可编程材料包括离子导电材料，举例来说，适合硫属化物或各种适合氧化物中的任一者。跨越电极施加的适合电压产生电流导电超离子簇或丝。此起因于穿过离子导电材料的离子输送，其使所述簇/丝从所述电极中的一者(阴极)、穿过所述离子导电材料且朝向另一电极(阳极)生长。所述簇或丝形成所述电极之间的导电路径。跨越所述电极施加的相对电压基本上使所述过程反转且因此移除电流导电路径。因此，PMC包括高电阻状态(对应于缺少电极之间的导电丝或簇的状态)及低电阻状态(对应于具有电极之间的导电丝或簇的状态)，其中此些状态彼此可反转地互换。

发明内容

附图说明

图1是根据本发明的实施例的非易失性存储器单元阵列的图解性等距视图。

图2是图1的阵列的一部分的片断视图。

图3是图2的片断视图。

图4是图2的俯视图。

图5是穿过图4中的线5-5截取的截面图。

图6是用以表征本发明的一些实施例的空单位单元的图解性等距视图。

图7是根据本发明的一些实施例的图1阵列的单位单元的图解性等距视图。

图8是根据本发明的实施例的非易失性存储器单元阵列的图解性等距视图。

图9是图8的阵列的一部分的片断视图。

图10是图8的一部分的图解性俯视图。

图11是根据本发明的一些实施例的图8阵列的单位单元的图解性视图。

图12是穿过图10中的线12-12截取的截面图。

图13是根据本发明的实施例的非易失性存储器单元阵列的图解性等距视图。

具体实施方式