[發(fā)明專利]一種三維相變存儲器及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113161383B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 鞠韶復
• 申請（專利權）人: 長江先進存儲產業(yè)創(chuàng)新中心有限責任公司
• 主分類號: H10B63/10
• 分類號: H10B63/10;H10N70/20;H10N97/00;G11C13/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 高潔;張穎玲

本發(fā)明公開了一種三維相變存儲器及其制備方法，三維相變存儲器包括：沿第一方向延伸的第一導電線，沿與第一方向相交的第二方向延伸的第二導電線，以及沿第三方向設置于第一導電線和第二導電線相交處的相變存儲組件；第三方向垂直于第一方向和第二方向；相變存儲組件包括：相變存儲單元和定值電阻單元，其中，相變存儲單元包括：在第一導電線和第二導電線之間沿第三方向上依次堆疊分布的選通元件和相變存儲元件，其中，相變存儲元件用于基于第一導電線和第二導電線之間的電壓差發(fā)生相變而存儲數(shù)據(jù)，選通元件用于控制相變存儲元件與第一導電線和第二導電線之間的導電連接；定值電阻單元與相變存儲元件并聯(lián)連接。

技術領域

本發(fā)明涉及存儲器技術領域，尤其涉及一種應用于深度神經網絡計算的三維相變存儲器及其制備方法。

背景技術

人工智能神經網絡是由大量處理單元互聯(lián)組成的非線性、自適應信息處理系統(tǒng)。目前，深度神經網絡大多在馮·諾依曼架構上運行。在馮·諾依曼架構中，計算單元與存儲單元分離，信息處理過程數(shù)據(jù)在存儲單元與計算單元來回傳輸，在當內存容量指數(shù)級增加以后，CPU與內存之間的數(shù)據(jù)傳輸帶寬將成為瓶頸。因此，基于相變存儲器(PCM)的非馮·諾依曼架構應運而生。

非馮·諾依曼架構沒有將存儲和計算過程分開，因此能耗更低。其利用相變材料在晶態(tài)、非晶態(tài)之間相互轉換時表現(xiàn)出的導電性差異來存儲數(shù)據(jù)，具有存儲速度快、可靠性高的優(yōu)勢。隨著深度神經網絡技術對集成度和數(shù)據(jù)存儲密度需求的不斷提高，普通的二維存儲器件越來越難以滿足要求，這使得能夠在三維空間垂直堆疊的三維(3D)存儲器逐漸成為本領域的重要研究方向。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明實施例為解決背景技術中存在的至少一個問題而提供一種三維相變存儲器。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

上述方案中，所述相變存儲元件的形狀為矩形柱且所述矩形柱的側壁沿所述第三方向延伸，所述側壁包括垂直于所述第二方向的第一組側壁以及垂直于所述第一方向的第二組側壁，所述定值電阻單元包括位于所述第一組側壁外側的第一組定值電阻元件和位于所述第二組側壁外側的第二組定值電阻元件。

上述方案中，所述第一組定值電阻元件的上表面與所述第二導電線的下表面接觸，所述第二組定值電阻元件包括延伸至所述第二導電線的側壁的連接部，且所述第二組定值電阻元件通過連接部與所述第二導電線的側壁接觸。

上述方案中，所述定值電阻單元的材料包括金屬氮化物。

上述方案中，所述金屬氮化物包括氮化鈦、氮化鎢或氮化鉭中的一種或多種。

上述方案中，所述定值電阻單元沿垂直于所述側壁所在平面的方向上的厚度為1-10nm。

上述方案中，還包括：襯墊層，所述襯墊層包括位于所述第一組側壁與所述第一組定值電阻元件之間的第一組襯墊元件和位于所述第二組側壁與所述第二組定值電阻元件之間的第二組襯墊元件，所述第二組襯墊元件的上表面所在的位置低于所述第二導電線的上表面所在的位置，且不低于所述相變存儲元件的上表面所在的位置。

本發(fā)明實施例還提供了一種三維相變存儲器的制備方法，所述方法包括：

形成沿第一方向延伸的第一導電線；

形成相變存儲組件，所述相變存儲組件包括相變存儲單元和定值電阻單元，所述相變存儲單元包括在所述第三方向上堆疊分布的選通元件和相變存儲元件；

形成沿第二方向延伸的第二導電線；其中，

所述相變存儲元件用于基于所述第一導電線和所述第二導電線之間的電壓差發(fā)生相變而存儲數(shù)據(jù)；所述選通元件用于控制所述相變存儲層與所述第一導電線和所述第二導電線之間的導電連接；所述定值電阻單元與所述相變存儲元件在所述第二導電線與所述選通元件之間并聯(lián)連接。

上述方案中，所述形成相變存儲組件，包括：