[发明专利]具有增强电场的三维双端存储器

说明书

本发明描述了具有增强的电场特性的三维存储单元。举例来说，双端存储单元可以是由材料层堆叠构成的，其中各个层沿着与构建材料层堆叠的基板表面的法线方向形成非零角度的方向布置。在一些方面，所述方向可以与所述法线方向垂直或基本上垂直。在其他方面，所述方向可以与所述法线方向不垂直。当存储单元的内部角形成非垂直角时，可以得到增强的电场或电流密度，从而提供改善的开关时间和存储性能。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2014年2月28日提交的美国非临时专利申请No.14/194,499的优先权，该非临时专利申请要求于2013年7月26日提交的美国临时专利申请No.61/859,090的优先权，这两份专利申请通过引用的方式全文并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及双端存储装置，例如，本发明描述了具有提供增强的电场特性的三维双端存储单元。

背景技术

双端存储器代表集成电路技术领域内的最近创新。虽然许多双端存储器技术处于开发阶段，但是提出的双端存储装置的多个技术概念已经被发明人表明并且处于一个或多个验证阶段以对相关的理论或技术进行证伪。发明人相信，多种双端存储器技术(例如，电阻型开关存储器、磁阻型存储器、铁电存储器，有机存储器，相变存储器，导电桥接存储器)有令人信服的证据来表明在半导体电子工业中比竞争性技术有大量优势。

特别是对电阻型开关存储器，发明人相信电阻型开关存储单元可以被配置成具有相应的不同电阻值的多个状态。例如，对于一位(bit)单元，电阻型开关存储单元可以被配置成处于低电阻状态，或者，可替代地，处于高电阻状态。多位单元可以具有其他状态，这些其他状态的电阻值互不相同并且不同于低电阻状态和高电阻状态的电阻值。电阻型开关存储单元的不同的电阻状态表示不同的逻辑信息状态，从而促成数字存储操作。因此，发明人相信许多这种存储单元的阵列可以提供许多位的数字存储。

发明人已经成功诱导电阻型开关存储器响应于外部条件而进入一个或另一个电阻状态。因此，按照晶体管的说法，施加或去除外部条件可以用来对存储器进行编程或去编程(例如，擦除)。此外，根据物理构成和电构造，电阻型开关存储单元可以总体上维持编程状态或去编程状态。根据存储单元设备的特性，维持一种状态会要求满足其他条件(例如，最小工作电压的存在与否、最小工作温度的存在与否等)或者不需满足任何条件。

发明人已经提出了几个电阻型开关技术的实用化建议以包括基于晶体管的存储器应用。例如，电阻型开关元件通常被认为至少部分上是用于数字信息电子存储的金属氧化物半导体(MOS)型存储器晶体管的可行的替代选择。电阻型开关存储装置的模型比非易失性闪存MOS型晶体管有一些潜在的技术优势。

鉴于上述内容，发明人希望继续开发双端存储技术的实用化。

发明内容

以下内容表示本说明书的简要综述，以便提供对本说明书的一些方面的基本理解。本发明内容不是本说明书的广泛综述。其目的既不是表明本说明书的关键或重要元素，也不是描述本说明书的任何特定实施例的范围或权利要求书的任何范围。其目的是以简化的形式提供本说明书的一些概念，作为本发明中呈现的更加详细的描述的前序。

本发明的多个方面提供具有增强电场特性的三维存储单元。在一些实施例中，双端存储单元可以是由材料层堆叠构成的，其中存储单元附近的材料层堆叠定向成与构建该材料层堆叠的基板表面偏离一个角度。在一些方面，所述存储单元可以与所述基板表面垂直或基本上垂直。在其他方面，所述材料层堆叠可以与基板表面不垂直，其中材料层堆叠与垂直方向形成一角度，以增强材料堆叠所形成的存储单元的电场或电流。