非易失性存储器器件以及其制造方法和操作方法技术

本发明专利技术公开了非易失性存储器器件以及其制造方法和操作方法。一种非易失性存储器器件，其包括：至少一个水平电极；至少一个垂直电极，所述至少一个垂直电极被设置成与所述至少一个水平电极交叉于交叉区域；至少一个数据层，所述至少一个数据层被设置在所述交叉区域中，并且具有导电－绝缘转变特性；以及至少一个抗熔层，所述至少一个抗熔层与所述至少一个数据层串联连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术构思的示例性实施例涉及半导体器件，例如，能够根据导电-绝缘转变特 性存储数据的非易失性存储器器件。本专利技术构思的示例性实施例还涉及非易失性存储器器 件的制造方法和操作方法。
技术介绍
虽然常规半导体器件的尺寸已经得到可观地减小，但是半导体器件处理的数据量 也有所增加。因此，用在半导体器件中的非易失性存储器器件的操作速度和集成密度需要 提尚。当使用具有多层结构的非易失性存储器器件时，在与具有单层结构的非易失性存 储器器件所占用的尺寸具有相同尺寸的空间中，可以堆叠更多的存储器单元。然而，制造和 操作具有多层结构的非易失性存储器器件相对复杂。
技术实现思路
本专利技术构思的至少一个示例性实施例提供了一种非易失性存储器器件，其包括 至少一个水平电极和至少一个垂直电极。所述至少一个垂直电极和所述至少一个水平电极 被设置成交叉于交叉区域。所述非易失性存储器器件还包括至少一个数据层和至少一个抗 熔层。所述至少一个数据层被设置在所述交叉区域中，并且具有导电-绝缘转变特性。所 述至少一个抗熔层与所述至少一个数据层串联连接。根据至少一些示例性实施例，所述至少一个数据层可以包含过渡金属氧化物。例 如，所述至少一个数据层可以包含氧化钒、氧化铝、氧化铋、氧化钛、氧化铌、氧化镍、氧化 铜、氧化锌、氧化锡、氧化锆、氧化硅、氧化铪、氧化钴、氧化铁或其组合物等。在更具体的示 例中，所述至少一个数据层可以包含V205、VO2, VO或其组合物。所述至少一个抗熔层可以 包括氧化物层、氮化物层、氮氧化物层或这些层的组合物。所述至少一个数据层的阈值电压 VTH可以小于所述至少一个抗熔层的击穿电压VAB。根据至少一些示例性实施例，所述至少一个抗熔层可以被插入在所述至少一个数 据层和所述至少一个水平电极之间的交叉区域中。根据至少一些示例性实施例，所述至少一个抗熔层可以被插入在所述至少一个数 据层和所述至少一个垂直电极之间的交叉区域中。所述数据层和所述抗熔层中的至少一个可以在所述交叉区域中具有图案。根据至少一些示例性实施例，所述至少一个水平电极和所述至少一个垂直电极中的一个或多个可以包括交叉区域中的一个或多个沟槽。所述至少一个数据层和所述至少一个抗熔层中的一个或者多个可以被设置在所述一个或多个沟槽中。根据至少一些示例性实施例，所述至少一个数据层和所述至少一个抗熔层中的一 个或多个可以被设置成环绕所述至少一个垂直电极。所述至少一个水平电极和所述至少一 个垂直电极可以被设置成彼此垂直相交或者基本上垂直相交。所述至少一个水平电极可以包含具有第一导电类型的第一半导体。所述至少一个 垂直电极包含具有第二导电类型的第二半导体。所述第二导电类型可以与所述第一导电类 型不同。所述至少一个水平电极、所述至少一个垂直电极、或这两者可以包含多晶硅、钨 (W)、铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、钌(Ru)、钼(Pt)、钯(Pd)、镍(Ni)、金(Au)、 银(Ag)、铍(Be)、铋(Bi)、铪(Hf)、铟(In)、锰(Mn)、铅(Pb)、铑(Rh)、铼(Re)、碲(Te)、锌 (Zn)、锆(&)、钴(Co)、铱(Ir)、其合金、其氧化物、其氮化物、其硅化物或其组合物等。本专利技术构思的至少一个其它的示例性实施例提供了一种非易失性存储器器件，其 包括多个水平电极，所述多个水平电极堆叠在多个层中；以及多个垂直电极，所述多个垂 直电极形成在多个行中，所述多个垂直电极被设置成与所述多个水平电极交叉于交叉区 域。所述非易失性存储器器件还包括多个数据层和多个抗熔层。所述多个数据层中的每 个被设置在对应的交叉区域中，并且具有导电-绝缘转变特性。所述多个抗熔层与多个数 据层串联连接。根据至少一些示例性实施例，所述多个数据层可以跨所述多个水平电极的堆叠层 延伸。所述多个抗熔层可以跨所述多个水平电极的堆叠层延伸。所述多个水平电极中的每 个可以包括彼此分开的多个第一水平电极和多个第二水平电极。本专利技术构思的至少一个其它示例性实施例提供了一种非易失性存储器器件，其包 括彼此面对的第一导电层和第二导电层。所述非易失性存储器器件还包括多个数据层和 多个抗熔层。所述多个数据层中的每个被插入在所述第一导电层和所述第二导电层之间， 并且具有导电_绝缘特性。所述多个抗熔层中的每个被插入在所述第一导电层和所述第二 导电层之间，并且连接到所述多个数据层。附图说明从下面结合附图的具体实施方式中，将更清楚地理解本专利技术构思的示例性实施 例，其中图1是根据本专利技术构思的示例性实施例的非易失性存储器器件的单位单元的透 视图；图2A至图2C是根据本专利技术构思的其他示例性实施例的非易失性存储器器件的单 位单元的透视图；图3是根据本专利技术构思的示例性实施例的非易失性存储器器件的透视图；图4是根据本专利技术构思的另一个示例性实施例的具有堆叠层结构的非易失性存 储器器件的透视图；图5是沿着图4中V-V'线截取的所示的非易失性存储器器件的剖视图；图6是根据本专利技术构思的另一个示例性实施例的具有堆叠层结构的非易失性存储器器件的透 视图；图7A至图7G是示出根据本专利技术构思的示例性实施例的制造非易失性存储器器件 的方法的透视图；图8A至图8E是示出根据本专利技术构思的另一个示例性实施例的制造非易失性存储 器器件的方法的透视图；图9示意性地示出根据本专利技术构思的示例性实施例的操作非易失性存储器器件 的方法；图10是示出根据本专利技术构思的示例性实施例的，由可变电阻材料形成并且包括 在非易失性存储器器件中的数据层的示例性电压-电流特性的曲线图；图11是根据本专利技术构思的示例性实施例的卡的框图；以及图12是根据本专利技术构思的示例性实施例的系统的框图。具体实施例方式现在将详细参照附图中所示的示例性实施例。然而，本专利技术构思不限于下文中所 示的示例性实施例。引入这些示例性实施例，以提供对本专利技术构思的范围和精神的容易和 完全的理解。在附图中，为了清晰起见，夸大层和区域的厚度。应该理解的是，当诸如层、区域、或衬底的元件被称作在另一个元件“上”，“连接” 到或者“耦接”到另一个元件时，它可以直接在另一个元件上，直接连接到或直接耦接到另 一个元件，或者可以存在中间元件。相比之下，当元件被称作“直接”在另一个元件或层 “上”，“直接连接”到或者“直接耦接”到另一个元件或层时，不存在中间元件或层。类似的 附图标记始终表示类似的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列 项的任意和全部组合。应该理解，虽然在本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元 件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语 限制。这些术语只是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分 开。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，以下讨论的第一元件、第一组件、第一区 域、第一层或第一部分可以被称作第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。为了便于说明，本文中可以使用诸如“之上”、“上方”、“之下”、“下方”、“下面”等的 空间相对术语描述如图所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解，这些 空间相对术语旨在包含器件在使用或操作中的除了图中所示的方位之外的不同方位。例 如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失性存储器器件，包括：至少一个水平电极；至少一个垂直电极，所述至少一个垂直电极被设置成与所述至少一个水平电极交叉于交叉区域；至少一个数据层，所述至少一个数据层被设置在所述交叉区域中，并且具有导电－绝缘转变特性；以及至少一个抗熔层，所述至少一个抗熔层与所述至少一个数据层串联连接。

【技术特征摘要】
KR 2009-11-17 10-2009-01105941.一种非易失性存储器器件，包括至少一个水平电极；至少一个垂直电极，所述至少一个垂直电极被设置成与所述至少一个水平电极交叉于 交叉区域；至少一个数据层，所述至少一个数据层被设置在所述交叉区域中，并且具有导电-绝 缘转变特性；以及至少一个抗熔层，所述至少一个抗熔层与所述至少一个数据层串联连接。2.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个数据层包含过渡 金属氧化物。3.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个数据层包含氧化 钒、氧化铝、氧化铋、氧化钛、氧化铌、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化锡、氧化锆、氧化硅、氧化 铪、氧化钴、氧化铁或其组合物。4.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个数据层包含V205、 VO2、VO或其组合物。5.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个抗熔层包括氧化 物层、氮化物层、氮氧化物层或其组合物。6.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个数据层的阈值电 压小于所述至少一个抗熔层的击穿电压。7.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个抗熔层被插入在 所述至少一个数据层和所述至少一个水平电极之间的交叉区域中。8.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个抗熔层被插入在 所述至少一个数据层和所述至少一个垂直电极之间的交叉区域中。9.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个数据层和所述至 少一个抗熔层中的至少一个在所述交叉区域中具有图案。10.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个水平电极和所述 至少一个垂直电极中的至少一个包括所述交叉区域中形成的一个或多个沟槽，并且其中所述至少一个数据层和所述至少一个抗熔层中的至少一个被设置在所述一个或多个 沟槽中。11.根据权利要求1所述的非易失性存储器器件，其中，所述至少一个数据层和所述至 少一个抗熔层中的至少一个被设置成环绕所述至少一个垂直电极。...

【专利技术属性】
技术研发人员：金德起，赵重来，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR