[发明专利]具有采用双极存储元件的存储单元的多级存储器阵列及其形成方法

说明书

相关申请

本申请涉及下面的美国专利申请，其每一个通过全文引用结合于此：

美国专利申请No.12/904,770，2010年10月14日提交，标题为“BIPOLAR STORAGE ELEMENTS FOR USE IN MEMORY CELLS AND METHODS OF FORMING THE SAME”；和

美国专利申请No.12/905,047，2010年10月14日提交，标题为“MEMORY CELLS HAVING STORAGE ELEMENTS THAT SHARE MATERIAL LAYERS WITH STEERING ELEMENTS AND METHODS OF FORMING THE SAME”。

技术领域

本发明涉及存储器阵列，特别是具有采用双极存储元件的存储单元的多级存储器阵列及其形成方法。

背景技术

已经知晓由可逆电阻转换材料形成的非挥发存储器。例如，美国专利申请No.11/125,939，2005年5月9日提交，标题为“REWRITEABLE MEMORY CELL COMPRISING A DIODE AND A RESISTANCE-SWITCHING MATERIAL”（在下文称为“′939申请”），其通过全文引用结合于此，该美国专利申请描述了可擦写的非挥发存储单元，其包括与诸如金属氧化物或金属氮化物的可逆电阻转换材料串联连接的二极管。

然而，由可擦写的电阻转换材料制造存储装置是困难的，因此希望提供一些用以形成采用电阻转换材料的存储装置的改进的方法。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种存储单元，包括（1）双极存储元件和（2）连接到双极存储元件的操纵元件，其中双极存储元件由金属-绝缘体-金属（MIM）堆叠形成，包括（a）第一导电层；（b）可逆电阻转换（RRS）层，形成在第一导电层之上；（c）金属/金属氧化物层堆叠，形成在第一导电层之上；以及（d）第二导电层，形成在RRS层和金属/金属氧化物层堆叠之上。

在本发明的第二方面中，提供一种在存储单元中使用的双极存储元件，该双极存储元件包括MIM堆叠，该双极存储元件包括（1）第一导电层；（2）RRS层，形成在第一导电层之上；（3）金属/金属氧化物层堆叠，形成在第一导电层之上且包括金属氧化物层和金属层，金属氧化物层形成为与RRS层和金属层相邻且在RRS层和金属层之间；以及（4）第二导电层，形成在RRS层和金属/金属氧化物层堆叠之上。

在本发明的第三方面中，提供一种形成存储单元的方法，包括（1）通过以下步骤形成双极存储元件：（a）在基板之上形成第一导电层；（b）在第一导电层之上形成RRS层；（c）在第一导电层之上形成金属/金属氧化物层堆叠；以及（d）在RRS层和金属/金属氧化物层堆叠之上形成第二导电层；以及（2）形成连接到双极存储元件的操纵元件。

在本发明的第四方面中，提供一种形成存储单元中使用的双极存储元件的方法，包括通过以下步骤形成MIM堆叠：（1）在基板上形成第一导电层；（2）在第一导电层之上形成RRS层；（3）在第一导电层之上形成金属/金属氧化物层堆叠，金属/金属氧化物层堆叠包括金属氧化物层和金属层，金属氧化物层形成为与RRS层和金属层相邻且在RRS层和金属层之间；以及（4）在RRS层和金属/金属氧化物层堆叠之上形成第二导电层。

在本发明的第五方面中，提供一种存储器阵列，包括（1）第一存储单元，该第一存储单元具有（a）第一导线；（b）形成在第一导线之上的第一双极存储元件；以及（c）形成在第一双极存储元件之上的第二导线；该存储器阵列还包括（2）第二存储单元，形成在第一存储单元之上且具有（a）形成在第二导线之上的第二双极存储元件；以及（b）形成在第二双极存储元件之上的第三导线。第一和第二存储单元共享第二导线；第一双极存储元件在第一存储单元内具有第一存储元件极性取向；第二双极存储元件在第二存储单元内具有第二存储元件极性取向；并且第二存储元件极性取向与第一存储元件极性取向相反。