[发明专利]存储器装置、集成电路与存储器装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于可编程金属化存储单元(PMC，ProgrammableMetallization Cell)技术，尤其是一种应用单极可编程金属化存储单元的存储器装置、集成电路与制造该存储器装置的方法。

背景技术

可编程金属化存储单元(PMC，Programmable Metallization Cell)技术由于其低电流、良好可调能力以及高编程速度而被探讨使用于非易失性存储器、可重构逻辑以及其他切换应用中。PMC装置的电阻切换是通过透过电化学或电解工艺使导电桥成长并将其移除。因此，PMC装置亦被称为导电桥(Conducting Bridge，CB)装置或电化学(ElectroChemical，EC)装置。

PMC装置具有一ON状态与一OFF状态。在ON状态中，导电桥可在电极之间形成电流路径。而在OFF状态中，削减导电桥以在电极之间不形成电流路径。这种PMC存储单元具有一双极性操作特征。因此，当被配置在一存储器阵列中时，需要下层晶体管以避免从ON状态的未选取存储单元所流出的电流阻碍了被选择存储单元的读取操作以及其他操作。在以晶体管为存取装置的情况下，阵列的密度降低，且周边电路是复杂的。

多种三维(3D)存储器概念已被提出以便制造高密度存储器。2004年9月IEEE Transactions on Device and Materials Reliability期刊，第4卷，第3号，Li等人的″一3D-OTP存储器中的SiO₂反熔丝的评估(Evaluation of SiO₂Antifuse in a 3D-OTP Memory)″说明以多晶硅二极管与一反熔丝来配置为存储单元。2009Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers，第24-25页，Sasago等人的″具有被低接触电阻率多晶硅二极管所驱动的4F²存储单元尺寸的交叉点相变存储器(Cross-point phase change memorywith 4F² cell size driven by low-contact-resistivity poly-Si diode)″说明以多晶硅二极管及相变元件来配置成为存储单元。IEDM09-617，(2009)第27.1.1至27.1.4页，Kau等人的″一种可叠层的相交叉点相变存储器(A stackablecross point phase change memory)″说明一种存储单元，其所包括的双向阈值开关OTS作为具有一相变元件的一绝缘装置。这些技术依靠一绝缘装置及一存储器元件的一组合以构建存储单元。绝缘装置给存储器构造添加额外工艺及厚度及/或面积。又，绝缘装置/存储器元件方法并非适合于多数3D存储器构造，包括所谓的可调位成本(Bit Cost Scalable)BiCS构造及包括多个存储器层的其他3D存储器构造。

在IEDM 03-905，(2003)，第37.4.1至37.4.4页的Chen等人的″使用崭新的阈值切换、自整流硫族化物装置的零存取晶体管(0T/1R)非易失性电阻随机存取存储器(RRAM)″(An Access-Transistor-Free(0T/1R)Non-VolatileResistance Random Access Memory(RRAM)Using a Novel ThresholdSwitching，Self-Rectifying Chalcogenide Device)中，说明使用不含分离绝缘装置的相变元件的零晶体管/单电阻0T/1R存储单元。(又，请参见美国专利第7,236,394号)。

因此，需要提供一种适合高密度构造且容易制造的存储器技术。

发明内容