[發明專利]垂直選擇管、存儲單元、三維存儲器陣列及其操作方法

無效

• 申請號: 201210193863.6
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102751436A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 潘立陽;袁方
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24;G11C13/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種垂直選擇管，其特征在于，包括：

上電極；

下電極；

形成在所述下電極和上電極之間且依次垂直堆疊的第一半導體層、第二半導體層、第三半導體層和第四半導體層；和

分別形成在所述第二半導體層的兩個相對側面的兩個柵堆疊；

其中，所述第一半導體層和第三半導體層為第一類型摻雜，所述第二半導體層和第四半導體層為第二類型摻雜，所述第二半導體層的摻雜濃度分別低于所述第一半導體層和第三半導體層的摻雜濃度，以使所述第一半導體層、第二半導體層、第三半導體層和所述兩個柵堆疊形成垂直的雙柵MOS晶體管，所述第三半導體層和第四半導體層形成垂直的二極管。

2.如權利要求1所述的垂直選擇管，其特征在于，所述第一半導體層、第二半導體層、第三半導體層和第四半導體層的材料為摻雜的多晶硅或摻雜的多晶鍺。

3.如權利要求1所述的垂直選擇管，其特征在于，所述第一半導體層、第二半導體層、第三半導體層和第四半導體層每層的厚度為10-200nm。

4.如權利要求1所述的垂直選擇管，其特征在于，所述第二半導體層和第三半導體層的厚度大于所述第一半導體層和第四半導體層的厚度。

5.一種存儲單元，包括：

阻變單元；

選擇管，所述選擇管為如權利要求1-4任一項所述的垂直選擇管，且所述選擇管與所述阻變單元相互串聯。

6.如權利要求5述的存儲單元，其特征在于，所述阻變單元為形成在所述垂直選擇管的上電極或下電極表面的薄膜存儲介質。

7.如權利要求5所述的存儲單元，其特征在于，所述阻變單元的材料包括Ni_xO_y、Nb_xO_y、Ti_xO_y、Hf_xO_y、Mg_xO_y、Co_xO_y、Cr_xO_y、V_xO_y、Zn_xO_y、Al_xO_y、Zr_xO_y、Al_xN_y，其中，x、y的范圍為0-1。

8.一種三維存儲器陣列，其特征在于，包括：

疊置形成的多個陣列層，每個所述陣列層包括沿第一方向的多行存儲單元和沿第二方向的多列存儲單元，其中，每個所述存儲單元包括：上電極；下電極；形成在所述下電極和上電極之間且依次垂直堆疊的第一半導體層、第二半導體層、第三半導體層和第四半導體層；和形成在所述上電極上的阻變單元，其中，所述第一半導體層和第三半導體層為第一類型摻雜，所述第二半導體層和第四半導體層為第二類型摻雜，所述第二半導體層的摻雜濃度分別低于所述第一半導體層和第三半導體層的摻雜濃度，

其中，位于同一所述陣列層的每相鄰兩列所述存儲單元的第二半導體層之間形成有共用柵堆疊。

9.如權利要求8所述的三維存儲器陣列，其特征在于，所述共用柵堆疊包括：形成在每相鄰兩列所述存儲單元的第二半導體層上的柵介質層，和形成在兩個所述柵介質層之間的柵極層。

10.如權利要求9所述的三維存儲器陣列，其特征在于，相鄰所述陣列層的存儲單元倒置設置。

11.如權利要求10所述的三維存儲器陣列，其特征在于，每行所述存儲單元的下電極連接形成沿第一方向的第一公用電極，每列所述存儲單元的阻變單元上設置有沿第二方向的第二公用電極。

12.如權利要求11所述的三維存儲器陣列，其特征在于，位于相鄰兩個所述陣列層之間的所述第一公用電極或第二公用電極為相鄰兩個所述陣列層共用。

13.如權利要求8-11任一項所述的三維存儲器陣列，其特征在于，所述第一半導體層、第二半導體層、第三半導體層和第四半導體層的材料為摻雜的多晶硅或摻雜的多晶鍺。