專利名稱：非易失性存儲器器件以及其制造方法和操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例涉及半導(dǎo)體器件，例如，能夠根據(jù)導(dǎo)電-絕緣轉(zhuǎn)變特 性存儲數(shù)據(jù)的非易失性存儲器器件。本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例還涉及非易失性存儲器器 件的制造方法和操作方法。
背景技術(shù)：
雖然常規(guī)半導(dǎo)體器件的尺寸已經(jīng)得到可觀地減小，但是半導(dǎo)體器件處理的數(shù)據(jù)量 也有所增加。因此，用在半導(dǎo)體器件中的非易失性存儲器器件的操作速度和集成密度需要 提尚。當(dāng)使用具有多層結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器器件時，在與具有單層結(jié)構(gòu)的非易失性存 儲器器件所占用的尺寸具有相同尺寸的空間中，可以堆疊更多的存儲器單元。然而，制造和 操作具有多層結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器器件相對復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明構(gòu)思的至少一個示例性實施例提供了一種非易失性存儲器器件，其包括 至少一個水平電極和至少一個垂直電極。所述至少一個垂直電極和所述至少一個水平電極 被設(shè)置成交叉于交叉區(qū)域。所述非易失性存儲器器件還包括至少一個數(shù)據(jù)層和至少一個抗 熔層。所述至少一個數(shù)據(jù)層被設(shè)置在所述交叉區(qū)域中，并且具有導(dǎo)電-絕緣轉(zhuǎn)變特性。所 述至少一個抗熔層與所述至少一個數(shù)據(jù)層串聯(lián)連接。根據(jù)至少一些示例性實施例，所述至少一個數(shù)據(jù)層可以包含過渡金屬氧化物。例 如，所述至少一個數(shù)據(jù)層可以包含氧化釩、氧化鋁、氧化鉍、氧化鈦、氧化鈮、氧化鎳、氧化 銅、氧化鋅、氧化錫、氧化鋯、氧化硅、氧化鉿、氧化鈷、氧化鐵或其組合物等。在更具體的示 例中，所述至少一個數(shù)據(jù)層可以包含V205、VO2, VO或其組合物。所述至少一個抗熔層可以 包括氧化物層、氮化物層、氮氧化物層或這些層的組合物。所述至少一個數(shù)據(jù)層的閾值電壓 VTH可以小于所述至少一個抗熔層的擊穿電壓VAB。根據(jù)至少一些示例性實施例，所述至少一個抗熔層可以被插入在所述至少一個數(shù) 據(jù)層和所述至少一個水平電極之間的交叉區(qū)域中。根據(jù)至少一些示例性實施例，所述至少一個抗熔層可以被插入在所述至少一個數(shù) 據(jù)層和所述至少一個垂直電極之間的交叉區(qū)域中。所述數(shù)據(jù)層和所述抗熔層中的至少一個可以在所述交叉區(qū)域中具有圖案。根據(jù)至少一些示例性實施例，所述至少一個水平電極和所述至少一個垂直電極中的一個或多個可以包括交叉區(qū)域中的一個或多個溝槽。所述至少一個數(shù)據(jù)層和所述至少一個抗熔層中的一個或者多個可以被設(shè)置在所述一個或多個溝槽中。根據(jù)至少一些示例性實施例，所述至少一個數(shù)據(jù)層和所述至少一個抗熔層中的一 個或多個可以被設(shè)置成環(huán)繞所述至少一個垂直電極。所述至少一個水平電極和所述至少一 個垂直電極可以被設(shè)置成彼此垂直相交或者基本上垂直相交。所述至少一個水平電極可以包含具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體。所述至少一個 垂直電極包含具有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體。所述第二導(dǎo)電類型可以與所述第一導(dǎo)電類 型不同。所述至少一個水平電極、所述至少一個垂直電極、或這兩者可以包含多晶硅、鎢 (W)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、釕(Ru)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、 銀(Ag)、鈹(Be)、鉍(Bi)、鉿(Hf)、銦(In)、錳(Mn)、鉛(Pb)、銠(Rh)、錸(Re)、碲(Te)、鋅 (Zn)、鋯(&)、鈷(Co)、銥(Ir)、其合金、其氧化物、其氮化物、其硅化物或其組合物等。本發(fā)明構(gòu)思的至少一個其它的示例性實施例提供了一種非易失性存儲器器件，其 包括多個水平電極，所述多個水平電極堆疊在多個層中；以及多個垂直電極，所述多個垂 直電極形成在多個行中，所述多個垂直電極被設(shè)置成與所述多個水平電極交叉于交叉區(qū) 域。所述非易失性存儲器器件還包括多個數(shù)據(jù)層和多個抗熔層。所述多個數(shù)據(jù)層中的每 個被設(shè)置在對應(yīng)的交叉區(qū)域中，并且具有導(dǎo)電-絕緣轉(zhuǎn)變特性。所述多個抗熔層與多個數(shù) 據(jù)層串聯(lián)連接。根據(jù)至少一些示例性實施例，所述多個數(shù)據(jù)層可以跨所述多個水平電極的堆疊層 延伸。所述多個抗熔層可以跨所述多個水平電極的堆疊層延伸。所述多個水平電極中的每 個可以包括彼此分開的多個第一水平電極和多個第二水平電極。本發(fā)明構(gòu)思的至少一個其它示例性實施例提供了一種非易失性存儲器器件，其包 括彼此面對的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層。所述非易失性存儲器器件還包括多個數(shù)據(jù)層和 多個抗熔層。所述多個數(shù)據(jù)層中的每個被插入在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間， 并且具有導(dǎo)電_絕緣特性。所述多個抗熔層中的每個被插入在所述第一導(dǎo)電層和所述第二 導(dǎo)電層之間，并且連接到所述多個數(shù)據(jù)層。


從下面結(jié)合附圖的具體實施方式
中，將更清楚地理解本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施 例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的非易失性存儲器器件的單位單元的透 視圖；圖2A至圖2C是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的其他示例性實施例的非易失性存儲器器件的單 位單元的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的非易失性存儲器器件的透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個示例性實施例的具有堆疊層結(jié)構(gòu)的非易失性存 儲器器件的透視圖；圖5是沿著圖4中V-V'線截取的所示的非易失性存儲器器件的剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個示例性實施例的具有堆疊層結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器器件的透 視圖；圖7A至圖7G是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的制造非易失性存儲器器件 的方法的透視圖；圖8A至圖8E是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個示例性實施例的制造非易失性存儲 器器件的方法的透視圖；圖9示意性地示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的操作非易失性存儲器器件 的方法；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的，由可變電阻材料形成并且包括 在非易失性存儲器器件中的數(shù)據(jù)層的示例性電壓-電流特性的曲線圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的卡的框圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照附圖中所示的示例性實施例。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于下文中所 示的示例性實施例。引入這些示例性實施例，以提供對本發(fā)明構(gòu)思的范圍和精神的容易和 完全的理解。在附圖中，為了清晰起見，夸大層和區(qū)域的厚度。應(yīng)該理解的是，當(dāng)諸如層、區(qū)域、或襯底的元件被稱作在另一個元件“上”，“連接” 到或者“耦接”到另一個元件時，它可以直接在另一個元件上，直接連接到或直接耦接到另 一個元件，或者可以存在中間元件。相比之下，當(dāng)元件被稱作“直接”在另一個元件或?qū)?“上”，“直接連接”到或者“直接耦接”到另一個元件或?qū)訒r，不存在中間元件或?qū)?。類似?附圖標(biāo)記始終表示類似的元件。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列 項的任意和全部組合。應(yīng)該理解，雖然在本文中可以使用術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等來描述各種元 件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該受這些術(shù)語 限制。這些術(shù)語只是用來將一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個區(qū)域、層或部分區(qū)分 開。因此，在不脫離示例性實施例的教導(dǎo)的情況下，以下討論的第一元件、第一組件、第一區(qū) 域、第一層或第一部分可以被稱作第二元件、第二組件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。為了便于說明，本文中可以使用諸如“之上”、“上方”、“之下”、“下方”、“下面”等的 空間相對術(shù)語描述如圖所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解，這些 空間相對術(shù)語旨在包含器件在使用或操作中的除了圖中所示的方位之外的不同方位。例 如，如果將圖中的器件翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件隨后將 被定位為在其它元件或特征“上方”。因此，示例性術(shù)語“上方”可以同時包括上方和下方兩 個方位。器件可以按其它方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其它方位)，并且相應(yīng)解釋本文使用 的空間相對描述符。本文使用的術(shù)語只是為了描述特定的示例性實施例，而不旨在成為限制。如本文 所使用的，除非上下文以其它方式清楚地表示，單數(shù)形式“一”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng) 該理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”當(dāng)在說明書中使用時，其表明存在所述特征、整體、步驟、 操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、 組件和/或其的組。
本文參照剖視圖描述的示例性實施例是示例性實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。 就此而言，由于，例如制造技術(shù)和/或公差導(dǎo)致的示圖形狀的變化將在預(yù)料之中。因此，示 例性實施例不應(yīng)該被理解為限于本文所示的區(qū)域的特定形狀，而是可以包括由，例如制造 導(dǎo)致的形狀的偏差。例如，通常地，示出為矩形的注入?yún)^(qū)可以具有倒圓或彎曲的特征和/或 在其邊緣具有注入濃度梯度，而非從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化。同樣，由注入形成的掩 埋區(qū)會導(dǎo)致掩埋區(qū)和穿過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中出現(xiàn)一些注入。因此，附圖所示 的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，并且它們的形狀不是旨在示出器件區(qū)域的真實形狀，并且不是 旨在限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍。除非以其它方式定義，否則本文使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義 與示例性實施例所屬的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。還應(yīng)該理解，諸如在 通用詞典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為其含義與相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的它們的含義一 致，并且除非特別定義，否則將不被理解為理想或過度正式的含義。下文中，參照附圖描述一個或多個示例性實施例。在附圖中，根據(jù)制造技術(shù)和/或 公差，可以預(yù)料到附圖中的形式的變形。因此，示例性實施例不限于附圖中所示的特定形 式，并且可以包括，例如在制造過程中會出現(xiàn)的形式變化。 圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的非易失性存儲器器件的單位單元的透 視圖。參照圖1，非易失性存儲器的單位單元1包括至少一個水平電極10、至少一個垂直 電極20、至少一個數(shù)據(jù)層30和至少一個抗熔層40。下文中，術(shù)語“水平”和“垂直”用于將 電極10和20彼此區(qū)分開，而不是用于限制電極10和20。在圖1的單位單元1中，水平電極10和垂直電極20被設(shè)置成彼此相交。在一個 示例中，垂直電極20設(shè)置在一對水平電極10之間，以使其垂直或基本上垂直于該一對水平 電極10(例如，相對于水平電極10垂直)。然而，示例性實施例不限于這種布置。例如，可 以以給定的、所需的或預(yù)定的角度將水平電極10和垂直電極20設(shè)置成彼此相交。圖1所示的水平電極10和垂直電極20具有方柱形狀；然而，示例性實施例不限于 此。更確切地講，水平電極10和垂直電極20可以具有諸如多邊形柱或圓柱的各種形狀。水平電極10和垂直電極20可以由，例如，諸如外延層或多晶層的半導(dǎo)體層組成。 替換地，水平電極10和垂直電極20可以由包括鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、 鉭(Ta)、釕(Ru)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、鈹(Be)、鉍(Bi)、鉿(Hf)、銦 (In)、錳(Mn)、鉛(Pb)、銠(Rh)、錸(Re)、碲(Te)、鋅(Zn)、鋯(&)、鈷(Co)、銥(Ir)、其合 金、其氧化物、其氮化物、其硅化物、其組合物等的金屬層來構(gòu)成。另外，水平電極10和垂直 電極20中的每個可以由單層或多層結(jié)構(gòu)形成。多層結(jié)構(gòu)具有堆疊層結(jié)構(gòu)。水平電極10和 垂直電極20的材料不限于以上的示例。至少根據(jù)圖1所示的示例性實施例，在水平電極10和垂直電極20彼此交叉的交 叉區(qū)域中設(shè)置至少一個數(shù)據(jù)層30。更具體來講，在圖1中，數(shù)據(jù)層30被設(shè)置成沿著面對垂 直電極20的水平電極10的每個側(cè)壁延伸。替換地，數(shù)據(jù)層30沿著形成水平電極10的垂 直電極20的每個側(cè)壁設(shè)置。圖1中所示的數(shù)據(jù)層30的形狀只是示例，數(shù)據(jù)層30可以具有 其它形狀，如將參照圖2A至圖2C更充分描述的。數(shù)據(jù)層30可以通過變化其電阻并且控制 水平電極10和垂直電極20之間的電流流動來存儲數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)層30可以是導(dǎo)電或可變電阻材料，其電阻根據(jù)施加的電壓而變化。在一個示 例中，數(shù)據(jù)層30可以包含金屬-絕緣轉(zhuǎn)變(MIT)材料，其電阻根據(jù)施加的電壓而變化。在 另一個示例中，數(shù)據(jù)層30可以包含過渡金屬氧化物，例如氧化釩、氧化鋁、氧化鉍、氧化鈦、 氧化鈮、氧化鎳、氧化銅、氧化鋅、氧化錫、氧化鋯、氧化硅、氧化鉿、氧化鈷、氧化鐵、其組合 物等。在更具體的示例中，數(shù)據(jù)層30可以包含^05、￥02、VO或其組合物。替換地，數(shù)據(jù)層30可以包含相變電阻材料或硫族化合物，其中，所述相變電阻材 料根據(jù)相變電阻材料的晶體狀態(tài)而具有高阻狀態(tài)和低阻狀態(tài)。上述數(shù)據(jù)層30的材料只是 示例，示例性實 施例不限于此。當(dāng)數(shù)據(jù)層30是導(dǎo)電層時，會在水平電極10和垂直電極20之間形成二極管結(jié)，由 此導(dǎo)致其間的整流特性。在該示例中，水平電極10可以包含第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體， 而垂直電極20可以包含第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體。第二導(dǎo)電類型會與第一導(dǎo)電類型不 同。在一個示例中，第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型可以分別是η型和ρ型，或者相反。仍然參照圖1，可以在水平電極10和垂直電極20彼此交叉的每個交叉區(qū)域中可選 地設(shè)置抗熔層40。在圖1所示的示例性實施例中，抗熔層40插入在每個水平電極10和對 應(yīng)的數(shù)據(jù)層30之間。垂直電極20和數(shù)據(jù)層30彼此電連接。更詳細(xì)地參照圖1，每個抗熔層40被設(shè)置成沿著面對垂直電極20的對應(yīng)的水平 電極10中的一個的側(cè)壁延伸。然而，抗熔層40可以設(shè)置在垂直電極20的側(cè)壁上。數(shù)據(jù)層 30和抗熔層40的位置只是示例，示例性實施例不限于此。例如，數(shù)據(jù)層30和抗熔層40的 位置可以顛倒。在一個示例中，數(shù)據(jù)層30和抗熔層40可以分別與水平電極10和垂直電極 20相鄰。在該示例中，水平電極10和數(shù)據(jù)層30可以彼此電連接。數(shù)據(jù)層30和抗熔層40 的相對位置可以應(yīng)用到其它示例性實施例中，以下將更詳細(xì)地描述這些示例性實施例。雖 然沒有示出，但是可以在數(shù)據(jù)層30和抗熔層40之間插入包含導(dǎo)電材料(例如，金屬)的導(dǎo) 電層。導(dǎo)電層可以用作電極。仍然參照圖1，抗熔層40可以用作抗熔斷器。例如，抗熔層40中的每個可以包含 響應(yīng)于施加的電壓而失去絕緣性的絕緣材料。因此，非易失性存儲器器件可以用作一次性 可編程(OTP)存儲器，這是因為抗熔層40材料的絕緣性沒有恢復(fù)。OTP存儲器可以用于需 要相對大的存儲容量的產(chǎn)品中。根據(jù)至少一些示例性實施例，抗熔層40可以包含氧化物、 氮化物、氮氧化物或其組合?？谷蹖?0可以包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其組合。另 夕卜，抗熔層40可以包含過渡金屬氧化物，例如氧化鋁、氧化鉭、氧化鉿、氧化鑭、氧化鉍、氧 化鈦、氧化鈮、氧化鎳、氧化銅、氧化鋅、氧化錫、氧化鋯、氧化鈷、氧化鐵或其組合?？谷蹖?0 可以是包括以上材料中的任一種的單層、包括堆疊的多個單層的多層結(jié)構(gòu)、或者包括至少 兩種上述材料的多個復(fù)合層結(jié)構(gòu)。用于形成抗熔層40的材料只是示例，并且示例性實施例 不限于此。圖2A至圖2C是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的其它示例性實施例的非易失性存儲器器件的單 位單元的透視圖。圖2A至圖2C中所示的單位單元la、lb和Ic與圖1中所示的單位單元 1類似，因此將不再重復(fù)其一些細(xì)節(jié)。根據(jù)圖2A中所示的示例性實施例，單位單元Ia可以包括一個或多個圖案化的數(shù) 據(jù)層30a，以及一個或多個圖案化的抗熔層40a。如圖2A中所示，單位單元Ia包括在水平電極IOa和垂直電極20a彼此交叉的交叉區(qū)域處設(shè)置的圖案化數(shù)據(jù)層30a和圖案化抗熔層40a。在該示例中，圖案化數(shù)據(jù)層30a和 圖案化抗熔層40a的寬度與垂直電極20a的寬度相同或者基本上相同。根據(jù)圖2B中所示的示例，單位單元Ib中包括的水平電極IOb和垂直電極20b中 的一個或多個可以包括溝槽T。在該示例中，數(shù)據(jù)層30b和抗熔層40b中的一個或多個可以 設(shè)置在溝槽T中。具體如2B中所示，溝槽形成在每個水平電極IOb中，并且數(shù)據(jù)層30b和抗熔層40b 設(shè)置在每個溝槽T中。雖然沒有示出，但是垂直電極20b可以包括溝槽T，并且數(shù)據(jù)層30b 和抗熔層40b中的一個或多個可以設(shè)置在溝槽T中。另外，雖然沒有示出，但是水平電極IOb和垂直電極20b都可以包括溝槽T。在該 示例中，數(shù)據(jù)層30b和抗熔層40b中的一個可以設(shè)置在水平電極IOb的溝槽T中，數(shù)據(jù)層 30b和抗熔層40b中的另一個可以設(shè)置在垂直電極20b的溝槽T中。在至少該示例性實施 例中，水平電極IOb和垂直電極20b彼此電絕緣。根據(jù)圖2C所示的示例性實施例，單位單元Ic可以包括環(huán)繞垂直電極20c的數(shù)據(jù) 層30c和抗熔層40c。雖然沒有示出，但是數(shù)據(jù)層30c和抗熔層40c可以被設(shè)置成環(huán)繞每個 水平電極10c。具體如圖2C所示，數(shù)據(jù)層30c和抗熔層40c環(huán)繞垂直電極20c。如上所述，參照圖1至圖2C描述的單位單元l、la、lb和Ic中包括的元件只是示 例，本發(fā)明的構(gòu)思不限于此。可以組合這些元件的特性。圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的非易失性存儲器器件的透視圖。在圖3 中，非易失性存儲器器件100包括二維布置的多個單位單元1。然而，示例性實施例不限于 此，并且圖2A至圖2C中的單位單元la、lb和Ic或其組合可以包括在非易失性存儲器器件 100 中。更具體地，參照圖3，非易失性存儲器器件100包括多個水平電極10、多個垂直電 極20、多個數(shù)據(jù)層30和多個抗熔層40。水平電極10和垂直電極20被設(shè)置成彼此相交。例如，垂直電極20被設(shè)置在成對 的水平電極10之間，以相對于水平電極10保持垂直或者以給定、所需或預(yù)定的角度彼此相 交?？梢愿鶕?jù)水平電極10的數(shù)量和長度合適地選擇垂直電極20。另外，圖3所示的水平電 極10和垂直電極20的數(shù)量只是示例，并且示例性實施例不限于此。另外，在圖3所示的示 例性實施例中，水平電極10和垂直電極20被形成為方柱，然而，示例性實施例不限于此。仍然參照圖3，在水平電極10和垂直電極20彼此交叉的交叉區(qū)域中設(shè)置數(shù)據(jù)層 30。例如，在圖3中，數(shù)據(jù)層30被設(shè)置成沿著每個水平電極10的側(cè)壁延伸。所示出的數(shù)據(jù) 層30只是示例，并且其可以具有各種形式，如參照圖1至圖2C所描述的。 可選地，可以在水平電極10和每個對應(yīng)的數(shù)據(jù)層30之間插入抗熔層40。在圖3 所示的示例性實施例中，抗熔層40也被設(shè)置成沿著水平電極10的側(cè)壁延伸。所示出的抗 熔層40只是示例，并且可以具有各種形式，如參照圖1至圖2C所描述的。另外，如上所述， 數(shù)據(jù)層30和抗熔層40的位置可以顛倒。根據(jù)至少該示例性實施例的非易失性存儲器器件100包括多個存儲器單元。在該 示例中，水平電極10用作字線，并且垂直電極20用作位線。然而，水平電極10可以用作位 線并且垂直電極20可以用作字線。下文中，更詳細(xì)地描述非易失性存儲器器件100的示例性構(gòu)造和操作， 其中，水平電極10用作字線。仍然參照圖3，水平電極10包括彼此分隔開的第一水平電極11和第二水平電極 12。第一水平電極11電連接到第一字線50a，而第二水平電極12電連接到第二字線50b。 第一字線50a和第二字線50b設(shè)置在第一水平電極11和第二水平電極12的相對側(cè)。例 如，第一字線50a連接到第一水平電極11的第一端，而第二字線50b連接到第二水平電極 12的第二端。在非易失性存儲器器件100中，第一水平電極11和第二水平電極12中的一個、垂 直電極20和設(shè)置在其間的數(shù)據(jù)層30可以形成如參照圖1至圖2C所述的存儲器單元?？?以分別通過第一字線50a和第二字線50b訪問第一水平電極11和第二水平電極12。因此， 可以通過選擇第一字線50a和第二字線50b中的一個和垂直電極20來實現(xiàn)對存儲器單元 的訪問。在一個示例中，通過向第一字線50a或第二字線50b施加編程電壓并且向垂直電 極20施加編程電壓，對非易失性存儲器器件100的存儲器單元進(jìn)行編程。在該示例中，編 程電壓大于抗熔層40的閾值電壓，并且抗熔層40的絕緣特性局部喪失。在一個示例中，當(dāng) 在垂直電極20與第一水平電極11或第二水平電極12之間相對靠近地設(shè)置抗熔層40時， 電流集中造成抗熔層40中局部喪失抗熔層40的絕緣性。因此，與受損的抗熔層40相鄰的 數(shù)據(jù)層30是導(dǎo)電的，因此可以被編程。在另一個示例中，通過向第一字線50a或第二字線50b施加讀電壓并且向垂直電 極20施加讀電壓，讀取存儲器單元。在該示例中，讀電壓小于抗熔層40的閾值電壓和編程 電壓，但是大于數(shù)據(jù)層30的閾值電壓。因此，電流通過與抗熔層40相鄰的數(shù)據(jù)層30在水 平電極10和垂直電極20之間流動，所述抗熔層40的絕緣性由于編程電壓而喪失，因此讀 取存儲器單元。圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個示例性實施例的具有堆疊層結(jié)構(gòu)的非易失性存 儲器器件200的透視圖。圖5是沿著圖4中的V-V'線截取的剖視圖。非易失性存儲器器 件200包括圖1所示的單位單元1，并且與圖3中的非易失性存儲器器件100類似。因此， 將不再重復(fù)其一些細(xì)節(jié)。但是，包括圖1中的單位單元1的非易失性存儲器器件200只是 示例，示例性實施例不限于此。非易失性存儲器器件200可以包括圖2A至圖2C中的單位 單元la、Ib和Ic中的任一個。 參照圖4和圖5，非易失性存儲器器件200包括多個水平電極10、多個垂直電極20 和多個數(shù)據(jù)層30。多個水平電極10由多個堆疊層形成。多個垂直電極20形成為多行，以 在交叉區(qū)域中與多個水平電極10交叉。多個數(shù)據(jù)層30設(shè)置在多個水平電極10和多個垂 直電極20彼此交叉的交叉區(qū)域中。非易失性存儲器器件200可以可選地包括多個水平電極10中的每個和對應(yīng)的數(shù) 據(jù)層30之間插入的抗熔層40。圖4和圖5所示的示例性實施例包括可選的抗熔層40。如 上所述，替換地，抗熔層40可以插入在多個垂直電極20中的每個與對應(yīng)的數(shù)據(jù)層30之間。仍然參照圖4和圖5，非易失性存儲器器件200由堆疊成多層的圖3中的多個非易 失性存儲器器件100形成。更具體來講，非易失性存儲器器件200包括相互交替堆疊的第 一導(dǎo)電層13和絕緣層14。因此，多個水平電極10 (例如，第一水平電極11和第二水平電極 12)可以由第一導(dǎo)電層13和插入在第一導(dǎo)電層13之間的絕緣層14形成，由此形成多個堆疊層。相似地，可以由第一導(dǎo)電層13和插入在第一導(dǎo)電層13之間的絕緣層14來形成第一 字線50a和第二字線50b，由此形成多個堆疊層。每層中的第一水平電極11和第二水平電 極1 2可以按以上與參照圖3描述的方式相同的方式或基本相同的方式相互分離。類似地， 每層中的第一字線50a和第二字線50b還可以按與參照圖3描述的方式相同的方式或基本 相同的方式相互分離。仍然參照圖4和圖5，垂直電極20跨第一水平電極11和第二水平電極12的堆疊 層延伸。因此，由設(shè)置在每個不同層中的第一水平電極11和第二水平電極12的堆疊來共 用垂直電極20。數(shù)據(jù)層30跨第一水平電極11和第二水平電極12的堆疊層延伸。另外，如圖4所 示，數(shù)據(jù)層30還延伸到第一字線50a和第二字線50b的側(cè)壁上。在一個示例中，數(shù)據(jù)層30 是環(huán)繞每行中的垂直電極20的外壁的方管的形式。如上所述，參照圖1至圖2C，數(shù)據(jù)層30 可以具有各種形式。仍然參照圖4和圖5，抗熔層40跨第一水平電極11和第二水平電極12的堆疊層 延伸。抗熔層40還延伸到第一字線50a和第二字線50b的側(cè)壁上。在一個示例中，抗熔層 40環(huán)繞數(shù)據(jù)層30，由此具有環(huán)繞在每行中設(shè)置的數(shù)據(jù)層30和/或垂直電極20的外壁的方 管的形式。如上所述，參照圖1至圖2C，抗熔層40可以具有各種形式。另外，數(shù)據(jù)層30和 抗熔層40的位置可以顛倒?？梢詮膱D3中的非易失性存儲器器件100的操作推導(dǎo)出根據(jù)至少該示例性實施例 的非易失性存儲器器件200的示例性操作。通過增加存儲器單元的數(shù)量，例如，第一水平電 極11和第二水平電極12的數(shù)量或堆疊層的數(shù)量，根據(jù)至少該示例性實施例的非易失性存 儲器器件200的容量可以相對容易地增大。因此，根據(jù)示例性實施例的非易失性存儲器器 件200可以在相同的平面或者基本相同的平面內(nèi)具有相對高的集成度，因此，可以更適合 用作相對高容量和/或相關(guān)高集成度的產(chǎn)品。圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個示例性實施例的具有堆疊層結(jié)構(gòu)的非易失性存 儲器器件的透視圖。圖6所示的非易失性存儲器器件300與圖4中的非易失性存儲器器件 200類似，因此將不再重復(fù)其一些細(xì)節(jié)。參照圖6所示的示例性實施例，垂直電極22具有圓柱形形式并且數(shù)據(jù)層32被設(shè) 置成環(huán)繞垂直電極22。因此，數(shù)據(jù)層32填充第一水平電極11和第二水平電極12之間的間 隙，并且垂直電極22陷到數(shù)據(jù)層32中。另外，如上所述，抗熔層42形成在數(shù)據(jù)層32與第 一水平電極11之間，以及數(shù)據(jù)層32與第二水平電極12之間。數(shù)據(jù)層32和抗熔層42的位 置可以顛倒。圖7A至圖7G是根據(jù)本構(gòu)思的示例性實施例的制造非易失性存儲器器件的方法的 透視圖。參照圖7A，多個第一導(dǎo)電層13和多個絕緣層14相互交替堆疊。第一導(dǎo)電層13 可以由，例如，諸如外延層或多晶硅層的半導(dǎo)體層或金屬形成。示例性金屬包括鎢(W)、 鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、釕(Ru)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、 銀(Ag)、鈹(Be)、鉍(Bi)、鉿(Hf)、銦(In)、錳(Mn)、鉛(Pb)、銠(Rh)、錸(Re)、碲(Te)、鋅 (Zn)、鋯(&)、鈷(Co)、銥(Ir)、其合金、其氧化物、其氮化物、其硅化物、或者其組合物。第 一導(dǎo)電層13可以摻雜有第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)，例如，η型雜質(zhì)或ρ型雜質(zhì)。
參照圖7B，多個溝槽15形成在第一導(dǎo)電層13和絕緣層14中?？梢允褂霉饪坦に?和/或蝕刻工藝形成溝槽15。沿著溝槽15的側(cè)壁設(shè)置成多行的第一導(dǎo)電層13的部分被識 別為圖7F中的第一水平電極11和第二水平電極12。此外，沿著溝槽15的端部設(shè)置的第一 導(dǎo)電層13的部分被識別為圖7F中的第一字線50a和第二字線50b。因此，根據(jù)第一水平電 極11和第二水平電極12以及第一字線50a和第二字線50b的寬度和數(shù)量，形成合適數(shù)量 的溝槽15。參照圖 7C，抗熔層40形成在每個溝槽15中。在該示例中，每個抗熔層40被形成 為跨第一導(dǎo)電層13的內(nèi)側(cè)壁延伸，并且具有給定、所需或預(yù)定的厚度，以部分(例如，不完 全)填充溝槽15?？谷蹖?0可以是氧化物層、氮化物層、氮氧化物層或這些層的組合，并且 可以包含用于形成抗熔斷器的材料。仍然參照圖7C，數(shù)據(jù)層30被形成在每個溝槽15中的每個抗熔層40上。在該示例 中，數(shù)據(jù)層30跨第一導(dǎo)電層13的內(nèi)側(cè)壁延伸并且具有給定、所需或預(yù)定的厚度，以部分填 充(例如，不完全填充)溝槽15。參照圖7D，第二導(dǎo)電層16形成在數(shù)據(jù)層30上，以填充溝槽15。如圖7E所示，第 二導(dǎo)電層16形成垂直電極20。第二導(dǎo)電層16可以由諸如外延層或多晶硅層的半導(dǎo)體層， 或金屬形成，如參照第一導(dǎo)電層13所描述的。第二導(dǎo)電層16可以由與第一導(dǎo)電層13相同 或基本上相同，或不同的材料形成。另外，第二導(dǎo)電層16可以摻雜有第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)，第 二導(dǎo)電類型雜質(zhì)與第一導(dǎo)電層13的第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)相反?？梢酝ㄟ^使用化學(xué)氣相沉積 形成半導(dǎo)體層或金屬層，并且將半導(dǎo)體層或金屬層平面化，從而形成第二導(dǎo)電層16?？梢允?用回蝕工藝或化學(xué)機械拋光(CMP)執(zhí)行平面化。仍然參照圖7E，將第二導(dǎo)電層16圖案化，以形成多個垂直電極20。可以使用光刻 工藝和/或蝕刻工藝執(zhí)行圖案化。可以將多個垂直電極20圖案化，以使其彼此電隔離或電絕緣。參照圖7F，第一導(dǎo)電層13中的每個被適當(dāng)?shù)胤蛛x，以限定第一水平電極11和第二 水平電極12，以及第一字線50a和第二字線50b。第一字線50a連接到第一水平電極11， 但是與第二水平電極12分離。第二字線50b連接到第二水平電極12，但是與第一水平電 極11分離。例如，可以通過在圖7E中的結(jié)構(gòu)中在第一水平電極11和第二字線50b之間， 以及第二水平電極12和第一字線50a之間，形成圖7F的結(jié)構(gòu)?？梢允褂霉饪坦に嚭?或 蝕刻工藝執(zhí)行切割。參照圖7G，第一導(dǎo)電層13和絕緣層14被圖案化為具有階梯結(jié)構(gòu)。在階梯結(jié)構(gòu)中， 暴露了第一導(dǎo)電層13?？梢允褂霉饪坦に嚭?或蝕刻工藝執(zhí)行多次圖案化。形成階梯結(jié) 構(gòu)的次序只是示例，并且示例性實施例不限于此。例如，可以在如圖7B所示的第一導(dǎo)電層 13和絕緣層14中形成多個溝槽之前、之后或緊跟在其之后，執(zhí)行形成階梯結(jié)構(gòu)。在第一導(dǎo) 電層13的暴露部分上，形成接觸件60，該接觸件60電連接到在階梯結(jié)構(gòu)的每個臺階中暴 露的第一導(dǎo)電層13。第一字線50a和第二字線50b，以及第一水平電極11和第二水平電極 12通過接觸件60電連接到外部(例如，外部裝置或設(shè)備)。圖8A至圖8E是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一個示例性實施例的制造非易失性存儲 器器件的方法的透視圖。根據(jù)至少該示例性實施例的制造方法與圖7A至圖7G中所示的制 造方法類似，因此在此將不再重復(fù)一些描述。例如，可以在圖7A和圖7B所示的制造操作之后跟隨圖8A所示的制造操作。 參照圖8A，抗熔層42形成在溝槽15中。每個抗熔層42跨第一導(dǎo)電層13的內(nèi)側(cè) 壁延伸，并且具有給定、所需或預(yù)定的厚度，以部分填充(例如，沒有完全填充)溝槽15。數(shù) 據(jù)層32形成在抗熔層42上，以完全填充溝槽15?？梢允褂?，例如，氣相沉積法和平面化工 藝形成數(shù)據(jù)層32?？梢酝ㄟ^使用回蝕工藝或CMP執(zhí)行平面化工藝。參照圖8B，數(shù)據(jù)層32被圖案化，在數(shù)據(jù)層32中形成多個孔35?？梢允褂霉饪坦?藝和/或蝕刻工藝形成孔35。在該示例中，孔35具有圓形或基本上圓形的形式。然而，示 例性實施例不限于此，并且這些孔35可以具有多邊形或橢圓形的形式。參照圖8C，垂直電極22形成在數(shù)據(jù)層32上。在一個示例中，可以通過使用化學(xué)氣 相沉積將導(dǎo)電材料填充在孔35中并且將孔35平面化，從而形成垂直電極22。垂直電極22 可以包括第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)。參照圖8D，第一導(dǎo)電層13中的每個被適當(dāng)?shù)胤蛛x，以限定第一水平電極11和第二 水平電極12，以及第一字線50a和第二字線50b。第一字線50a連接到第一水平電極11，但 是與第二水平電極12分離。第二字線50b連接到第二水平電極12，但是與第一水平電極 11分離。參照圖8E，第一導(dǎo)電層13和絕緣層14被圖案化成具有階梯結(jié)構(gòu)。在階梯結(jié)構(gòu)中， 暴露第一導(dǎo)電層13?？梢允褂霉饪碳夹g(shù)和/或蝕刻工藝來多次執(zhí)行圖案化。在第一導(dǎo)電層 13的暴露部分上，形成接觸件60，接觸件60電連接到在階梯結(jié)構(gòu)的每個臺階中暴露的第一 導(dǎo)電層13。第一字線50a和第二字線50b，以及第一水平電極11和第二水平電極12通過 接觸件60電連接到外部(例如，外部裝置或設(shè)備)。根據(jù)圖7A至圖7G，以及圖8A至圖8E所示的制造方法，可以同時地或者并發(fā)地形 成具有堆疊層結(jié)構(gòu)的存儲器單元。因此，可以通過簡化制造操作降低制造成本。下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的非易失性存儲器器件的示例性 操作。在該示例中，在非易失性存儲器器件中包括的數(shù)據(jù)層30由可變電阻材料形成。根據(jù) 該示例性實施例的非易失性存儲器器件中包括的數(shù)據(jù)層30和抗熔層40彼此串聯(lián)連接。當(dāng) 外部電壓施加到數(shù)據(jù)層30和抗熔層40時，施加到數(shù)據(jù)層30的電壓Vd和施加到抗熔層40 的電壓Va通過以下示出的公式1表示。公式1Vd = VRd/ (Rd+Ra)，Va = VRa/ (Rd+Ra)在公式1中，Rd和Ra分別是數(shù)據(jù)層30和抗熔層40的電阻，V是施加的外部電壓。另外，抗熔層40的編程電壓Vp和擊穿電壓Vab之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)層30的編程電壓 Vp和閾值電壓Vth之間的關(guān)系、以及數(shù)據(jù)層30的閾值電壓Vth和擊穿電壓Vab之間的關(guān)系通 過以下示出的公式2表示。公式2VAB ^ VPRA/ (RD+RA),VTH < VPRD/ (RD+RA),VTH < VAB另外，數(shù)據(jù)層30的閾值電壓Vth和讀電壓Vk之間的關(guān)系通過以下示出的公式3表
公式3VE/2 < Vth < Ve在公式3中，數(shù)據(jù)層30的閾值電壓Vth的下限VK/2和上限Vk處于3級讀操作。然 而，本發(fā)明的構(gòu)思不限于此。例如，在4級讀操作中，數(shù)據(jù)層30的閾值電壓Vth的下限和上 限可以分別變?yōu)閂K/3和2VK/3，或者分別變?yōu)?VK/3和\?？梢赃x擇數(shù)據(jù)層30和抗熔層40 的厚度、材料類型、接觸區(qū)域或形式以滿足以上的公式。圖9是示意性示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的非易失性存儲器器件的示 例性操作的視圖。參照圖9，以上所述的單位單元設(shè)置在字線W/L和位線B/L彼此交叉的區(qū)域中?？?以，例如，通過向單位單元施加編程電壓對部分單位單元進(jìn)行編程。根據(jù)至少該示例性實施 例，響應(yīng)于編程電壓，抗熔層的絕緣性喪失。在該示例中，如上所述，編程電壓Vp大于抗熔 層的擊穿電壓Vt在圖9中，第一單位單元X、第二單位單元Y和第三單位單元Z被編程， 而其它單位單元沒有被編程。然后，施加讀電壓V以讀取第一單位單元X。在至少該示例性實施例中，示出的是 3級讀操作，其中向非讀單位單元施加讀電壓V的一半。然而，本發(fā)明的構(gòu)思不限于此。讀 電壓V被施加到經(jīng)過第一單位單元X的字線W/L和位線B/L。例如，大小為“V”和“0”的電 壓可以分別被施加到經(jīng)過第一單位單元X的字線W/L和位線B/L。另外，讀電壓V的一半 (例如，大小為“V/2”的電壓)被施加到不經(jīng)過第一單位單元X的字線W/L和位線B/L。因 此，對于第二單位單元Y，大小為“V/2”和“0”電壓分別施加到字線W/L和位線B/L。結(jié)果， “V/2”的電壓被施加到第二單位單元Y。另外，對于第三單位單元Z，大小為“V”和“V/2”的 電壓分別被施加到字線W/L和位線B/L。結(jié)果，“V/2”的電壓被施加到第三單位單元Z。此 夕卜，對于沒有被編程的單位單元，“V/2”的電壓被施加到所有字線W/L和位線B/L。結(jié)果， “0”的電壓被施加到?jīng)]有被編程的單位單元。因為第一單位單元X、第二單位單元Y和第三 單位單元Z被編程，所以抗熔層40的絕緣性被打破。然而，如上所述，因為數(shù)據(jù)層30具有 大于2/V的閾值電壓Vth，數(shù)據(jù)層30用作第一單位單元X中的導(dǎo)電層，而數(shù)據(jù)層30用作第 二單位單元Y和第三單位單元Z中的絕緣層。因此，在第一單位單元X中可以得到存儲器 功能。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的，由可變電阻材料形成并且包括 在非易失性存儲器器件中的數(shù)據(jù)層的示例性電壓_電流特性的曲線圖。參照圖10，在施加到可變電阻材料的電壓達(dá)到閾值電壓Vth之前，電流接近0，并且 由于電壓增加導(dǎo)致電流的極小變化。換言之，例如，可變電阻材料在閾值電壓Vth被施加之 前具有絕緣性。當(dāng)施加到可變電阻材料的電壓達(dá)到閾值電壓Vth時，電流相對顯著增加，并 且可變電阻材料具有導(dǎo)電-絕緣轉(zhuǎn)變特性或者金屬-絕緣轉(zhuǎn)變(MIT)特性。因此，在施加 閾值電壓Vth之后，可變電阻材料具有導(dǎo)電性。流動的電流對應(yīng)于施加的電流。在諸如氧化 釩、V2O5, VO2和/或VO的過渡金屬氧化物中部分示出了這種電流_電壓特性。例如，當(dāng)所 述可變電阻材料包括V2O5時，在閾值電壓Vth之前示出的絕緣性相對良好(例如，優(yōu)良)，并 且示出的導(dǎo)電_絕緣轉(zhuǎn)變性是相對窄的電壓范圍。當(dāng)去除了施加的電壓，可變電阻材料可 以再次具有絕緣性。雖然沒有示出，但是當(dāng)電壓從閾值電壓Vth開始降低時，可變電阻材料的電流-電壓特性會形成磁滯回路。圖11是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的卡的框圖。參照圖11，控制器510和存儲器520被設(shè)置成用于向/從彼此發(fā)送/接收電信號。在一個示例中，存儲器520響應(yīng)于來自控制器510的命令向控制器510發(fā)送數(shù)據(jù)。存儲器 520可以包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的非易失性存儲器器件100。根據(jù)各種示例 性實施例的非易失性存儲器器件可以被設(shè)置成具有對應(yīng)于邏輯門設(shè)計的NAND或NOR結(jié)構(gòu) 陣列。這種NAND和NOR陣列在本領(lǐng)域中通常是已知的。設(shè)置成多行和多列的存儲器陣列 可以具有一個或多個存儲器陣列組(bank)(未示出)，這都是本領(lǐng)域已知的。存儲卡5000 還可以包括常規(guī)的用于驅(qū)動存儲器陣列組(未示出)的組件或元件，例如，常規(guī)的行解碼器 (未示出)、列解碼器(未示出)、輸入/輸出(I/O)緩沖器(未示出)和/或控制電阻材料 (未示出)，這都是本領(lǐng)域已知的。存儲卡5000可以用于存儲器器件中，例如，諸如存儲棒 卡、智能媒體(SM)卡、安全數(shù)字(SD)卡、微型SD卡、多媒體卡(MMC)等的存儲卡。圖12是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例的系統(tǒng)的框圖。參照圖12，系統(tǒng)6000包括控制器610、輸入/輸出設(shè)備620、存儲器630和接口 640。系統(tǒng)6000可以是發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的移動系統(tǒng)或系統(tǒng)。移動系統(tǒng)可以是個人數(shù) 字助理(PDA)、便攜式計算機、網(wǎng)絡(luò)平板電腦、無線電話、移動電話、數(shù)字音樂播放器、存儲卡 等?？刂破?10可以執(zhí)行軟件程序并且控制系統(tǒng)6000?？刂破?10可以是微處理器、數(shù)字 信號處理器、微控制器等。輸入/輸出設(shè)備620可以用于輸入或輸出系統(tǒng)6000的數(shù)據(jù)。系 統(tǒng)6000使用輸入/輸出設(shè)備620連接到外部裝置，例如，個人計算機或網(wǎng)絡(luò)，以向外部裝置 發(fā)送數(shù)據(jù)/從外部裝置接收數(shù)據(jù)。輸入/輸出設(shè)備620可以是小鍵盤、鍵盤、顯示器等。存 儲器630可以存儲用于操作控制器610的代碼和/或數(shù)據(jù)，和/或可以存儲由控制器610處 理的數(shù)據(jù)。存儲器630可以包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個或多個示例性實施例的非易失性存 儲器器件。接口 640可以是系統(tǒng)6000和外部裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸路徑?？刂破?10、輸入 /輸出設(shè)備620、存儲器630和接口 640通過總線650相互通信。例如，系統(tǒng)6000可以用于 或者合并到移動電話、MP3播放器、導(dǎo)航系統(tǒng)、便攜式多媒體播放器(PMP)、固態(tài)盤(SSD)或 家用設(shè)備等。上述是示例性實施例的示例，并且將不被理解為是本發(fā)明構(gòu)思的限制。雖然已經(jīng) 描述了示例性實施例，但是本領(lǐng)域的這些普通技術(shù)人員將容易理解到，在實質(zhì)上不脫離示 例性實施例的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點的情況下，一些修改在示例性實施例中是可行的。因此，所 有這類修改旨在被包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。示例性實施例由所附的權(quán)利要求限定，權(quán)利 要求的等價物也被包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲器器件，包括至少一個水平電極；至少一個垂直電極，所述至少一個垂直電極被設(shè)置成與所述至少一個水平電極交叉于 交叉區(qū)域；至少一個數(shù)據(jù)層，所述至少一個數(shù)據(jù)層被設(shè)置在所述交叉區(qū)域中，并且具有導(dǎo)電-絕 緣轉(zhuǎn)變特性；以及至少一個抗熔層，所述至少一個抗熔層與所述至少一個數(shù)據(jù)層串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)層包含過渡 金屬氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)層包含氧化 釩、氧化鋁、氧化鉍、氧化鈦、氧化鈮、氧化鎳、氧化銅、氧化鋅、氧化錫、氧化鋯、氧化硅、氧化 鉿、氧化鈷、氧化鐵或其組合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)層包含V205、 VO2、VO或其組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個抗熔層包括氧化 物層、氮化物層、氮氧化物層或其組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)層的閾值電 壓小于所述至少一個抗熔層的擊穿電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個抗熔層被插入在 所述至少一個數(shù)據(jù)層和所述至少一個水平電極之間的交叉區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個抗熔層被插入在 所述至少一個數(shù)據(jù)層和所述至少一個垂直電極之間的交叉區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)層和所述至 少一個抗熔層中的至少一個在所述交叉區(qū)域中具有圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個水平電極和所述 至少一個垂直電極中的至少一個包括所述交叉區(qū)域中形成的一個或多個溝槽，并且其中所述至少一個數(shù)據(jù)層和所述至少一個抗熔層中的至少一個被設(shè)置在所述一個或多個 溝槽中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)層和所述至 少一個抗熔層中的至少一個被設(shè)置成環(huán)繞所述至少一個垂直電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個水平電極和所述 至少一個垂直電極被設(shè)置成彼此以直角相交。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個水平電極包含具 有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個垂直電極包含 具有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器器件，其中，所述至少一個水平電極和所 述至少一個垂直電極中的至少一個包含多晶硅、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、 鉭(Ta)、釕(Ru)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、鈹(Be)、鉍(Bi)、鉿(Hf)、銦an)、錳(Mn)、鉛(Pb)、銠(Rh)、錸(Re)、碲(Te)、鋅(Si)、鋯⑶、鈷(Co)、銥(Ir)、其合 金、其氧化物、其氮化物、其硅化物或其組合物等。
16.一種非易失性存儲器器件，包括多個水平電極，所述多個水平電極堆疊成多個層；多個垂直電極，所述多個垂直電極形成為多個行，所述多個垂直電極與所述多個水平 電極交叉于交叉區(qū)域；多個數(shù)據(jù)層，所述多個數(shù)據(jù)層中的每個被設(shè)置在對應(yīng)的交叉區(qū)域中，并且具有導(dǎo) 電-絕緣轉(zhuǎn)變特性；以及多個抗熔層，所述多個抗熔層中的每個與對應(yīng)的數(shù)據(jù)層串聯(lián)連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的非易失性存儲器器件，其中，所述多個數(shù)據(jù)層跨所述多個 水平電極的堆疊層延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的非易失性存儲器器件，其中，所述多個抗熔層跨所述多個 水平電極的堆疊層延伸。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的非易失性存儲器器件，其中，所述多個水平電極中的每個 包括彼此分開的多個第一水平電極和多個第二水平電極。
20.一種非易失性存儲器器件，包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層彼此面對；多個數(shù)據(jù)層，所述多個數(shù)據(jù)層中的每個被插入在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之 間，并且具有導(dǎo)電-絕緣特性；以及多個抗熔層，所述多個抗熔層中的每個被插入在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之 間，并且連接到所述多個數(shù)據(jù)層。
全文摘要
本發(fā)明公開了非易失性存儲器器件以及其制造方法和操作方法。一種非易失性存儲器器件，其包括至少一個水平電極；至少一個垂直電極，所述至少一個垂直電極被設(shè)置成與所述至少一個水平電極交叉于交叉區(qū)域；至少一個數(shù)據(jù)層，所述至少一個數(shù)據(jù)層被設(shè)置在所述交叉區(qū)域中，并且具有導(dǎo)電-絕緣轉(zhuǎn)變特性；以及至少一個抗熔層，所述至少一個抗熔層與所述至少一個數(shù)據(jù)層串聯(lián)連接。
文檔編號H01L27/24GK102074650SQ20101051070
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者趙重來, 金德起 申請人:三星電子株式會社