[發明專利]用于3D X-Point存儲器以改善編程并增大陣列尺寸的具有減小的WL和BL電阻的新單元堆疊層

在審

• 申請號: 202080001996.1
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112106202A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 劉峻
• 申請（專利權）人: 長江先進存儲產業創新中心有限責任公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L23/532;H01L45/00
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 林錦輝;劉景峰

1.一種三維存儲單元結構，包括：

至少一個存儲單元堆疊層，所述存儲單元堆疊層具有選擇器、相變存儲單元以及第一電極、第二電極和第三電極；所述相變存儲單元設置在所述第一電極與所述第二電極之間，并且所述選擇器設置在所述第二電極與所述第三電極之間；

彼此垂直并耦合到所述存儲單元堆疊層的字線和位線，其中，所述存儲單元堆疊層相對于所述字線和所述位線自對準；

所述字線由包含鈷(Co)、銠(Rh)或釕(Ru)中的至少一種的材料形成；

所述位線由包含鈷(Co)、銠(Rh)或釕(Ru)中的至少一種的材料形成；并且

其中，與由包含鎢(W)的材料形成相比，所述字線和所述位線具有減小的電阻并使用減小的電壓，以改善編程并增大陣列尺寸。

2.根據權利要求1所述的三維存儲器，其中，所述選擇器是雙向閾值開關(OTS)，并且所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極都是形成第一碳電極、第二碳電極和第三碳電極的碳電極。

3.根據權利要求2所述的三維存儲器，還包括襯底，并且其中，首先在所述襯底中形成鈷(Co)位線。

4.根據權利要求3所述的三維存儲器，其中，所述單元堆疊層沉積在具有所述鈷(Co)位線的所述襯底上，并且所述單元堆疊層包含以下順序的層：鈷材料層/所述第三碳電極/所述雙向閾值開關/所述第二碳電極/所述相變存儲單元/所述第一碳電極/氮化物材料層，或Co/C/OTS/C/PCM/C/Nit。

5.根據權利要求4所述的三維存儲器，其中，穿過所述堆疊層蝕刻鈷(Co)寫入線以在單次鑲嵌中形成交叉點存儲單元或鈷(Co)替換柵極。

6.根據權利要求1所述的三維存儲器，其中，所述選擇器是雙向閾值開關(OTS)，并且所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極都是形成第一碳電極、第二碳電極和第三碳電極的碳電極，并且所述單元堆疊層包含以下順序的層：鈷材料層/所述第三碳電極/所述雙向閾值開關/所述第二碳電極/所述相變存儲單元/所述第一碳電極/氮化物材料層，或Co/C/OTS/C/PCM/C/Nit。

7.根據權利要求1所述的三維存儲器，其中，所述單元堆疊層還包括氮化物層、氧化物層、間隙填充層，并且不存在鎢層。

8.一種三維X-Point存儲管芯架構，包括：

多個頂部存儲陣列或瓦片，其包含第一組相變存儲單元；

多個底部存儲陣列或瓦片，其包含第二組相變存儲單元；

多條位線，其耦合至所述頂部陣列并耦合至所述底部陣列；

多條字線，其垂直于所述位線并包括耦合到所述頂部陣列的一組頂部單元字線和耦合到所述底部陣列的一組底部單元字線；

存儲單元的所述頂部陣列均由所述頂部陣列中的相鄰相變存儲單元所限定的第一空間分開，存儲單元的所述底部陣列均由所述底部陣列中的相鄰相變存儲單元所限定的第二空間分開，并且

其中，所述字線由包含鈷(Co)、銠(Rh)或釕(Ru)中的至少一種的材料形成，并且所述位線由包含鈷(Co)、銠(Rh)或釕(Ru)中的至少一種的材料形成，以對每個存儲單元進行電存取。

9.根據權利要求8所述的三維架構，其中，所述頂部字線和所述底部字線耦合至所述三維架構。

10.三維架構，其中，所述第一空間和所述第二空間在X方向上約為20nm，并且在Y方向上約為20nm。

11.一種形成三維存儲器的方法，包括：

形成具有平行位線和垂直字線的交叉點存儲陣列；

在所述字線和所述位線的交叉點處形成存儲單元堆疊層，其中，所述存儲單元堆疊層是自對準的；并且

其中，所述位線和所述字線由包含鈷(Co)、銠(Rh)或釕(Ru)中的至少一種的材料形成，以使所述字線和所述位線與由包含鎢(W)的材料形成的位線和字線相比具有減小的電阻并使用減小的電壓，并且改善編程并增大陣列尺寸。