[发明专利]三维相变存储器器件及其形成方法

说明书

一种三维(3D)存储器器件，包括：堆叠层结构，堆叠层结构包括交错的多个字线层和多个电介质层；以及多个相变存储器(PCM)串。PCM串中的每一个在第一方向上延伸穿过堆叠层结构，并且包括：隔离结构，隔离结构在第一方向上延伸穿过堆叠层结构；以及多个PCM串部分，多个PCM串部分由隔离结构分离。每个PCM串部分包括局部位线、选择器层和多个PCM结构，选择器层外接局部位线，多个PCM结构在选择器层与多个字线层之间。

背景技术

本公开涉及相变存储器(PCM)器件及其制造方法。

通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺将平面存储器单元缩放到更小的大小。然而，随着存储器单元的特征尺寸接近下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战并且成本高昂。结果，用于平面存储器单元的存储器密度接近上限。

三维(3D)存储器架构可以解决平面存储器单元中的密度限制。3D存储器架构包括存储器阵列和用于控制去往和来自存储器阵列的信号的外围器件。例如，PCM可以基于电热地加热和淬火相变材料来利用相变材料中的非晶相与晶相的电阻率之间的差异。PCM阵列单元可以在3D中垂直地堆叠，以形成3D PCM。

发明内容

在一个方面中，一种三维(3D)存储器器件包括：堆叠层结构，堆叠层结构包括交错的多个字线层和多个电介质层；以及多个相变存储器 (PCM)串，PCM串中的每一个在第一方向上延伸穿过堆叠层结构，并且包括：隔离结构，隔离结构在第一方向上延伸穿过堆叠层结构；以及多个 PCM串部分，多个PCM串部分由隔离结构分离，每个PCM串部分包括局部位线、选择器层和多个PCM结构，选择器层外接局部位线，多个PCM 结构在选择器层与多个字线层之间。

在另一方面中，一种三维(3D)存储器器件包括：堆叠层结构，堆叠层结构包括交错的多个字线层和多个电介质层；以及多个相变存储器 (PCM)串，PCM串中的每一个在第一方向上延伸穿过堆叠层结构，并且包括：局部位线，局部位线在第一方向上延伸；选择器层，选择器层外接局部位线；多个隔离结构，多个隔离结构在第一方向上延伸并且在第二方向上耦合到选择器层，其中，第二方向垂直于第一方向；以及多个PCM结构，多个PCM结构在第二方向上在选择器层与多个字线层之间，多个PCM 结构中的每一个在第二方向上在多个隔离结构中的两个之间。

在另一方面中，一种系统包括：被配置为存储数据的三维(3D)存储器器件，3D存储器器件包括：堆叠层结构，堆叠层结构包括交错的多个字线层和多个电介质层；以及多个相变存储器(PCM)串，PCM串中的每一个在第一方向上延伸穿过堆叠层结构，并且包括：隔离结构，隔离结构在第一方向上延伸穿过堆叠层结构；以及多个PCM串部分，多个PCM串部分由隔离结构分离，每个PCM串部分包括局部位线、选择器层和多个PCM 结构，选择器层外接局部位线，多个PCM结构在选择器层与多个字线层之间；以及存储器控制器，存储器控制器耦合到3D存储器器件并且被配置为通过局部位线和多条字线来控制多个PCM单元的操作。

在另一方面中，一种系统包括：被配置为存储数据的三维(3D)存储器器件，3D存储器器件包括：堆叠层结构，堆叠层结构包括交错的多个字线层和多个电介质层；以及多个相变存储器(PCM)串，PCM串中的每一个在第一方向上延伸穿过堆叠层结构，并且包括：局部位线，局部位线在第一方向上延伸；选择器层，选择器层外接局部位线；多个隔离结构，多个隔离结构在第一方向上延伸并且在第二方向上耦合到选择器层，其中，第二方向垂直于第一方向；以及多个PCM结构，多个PCM结构在第二方向上在选择器层与多个字线层之间，多个PCM结构中的每一个在第二方向上在多个隔离结构中的两个之间；以及存储器控制器，存储器控制器耦合到3D存储器器件并且被配置为通过局部位线和多条字线来控制多个PCM 单元的操作。