DE112013005631B4

DE112013005631B4 - Eingebettete Speicherarchitektur mit vertikalem Kreuzungspunkt für Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelemente (MCOM-Speicherelemente)

Info

Publication number: DE112013005631B4
Application number: DE112013005631.3T
Authority: DE
Inventors: Elijah V. Karpov; Brian S. Doyle; Uday Shah; Robert S. Chau
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2033-11-09
Also published as: CN104813471A; GB2522824B; KR20150097546A; GB201509997D0; US20140175371A1; KR102153464B1; GB2522824A; CN104813471B; TW201444058A; TWI524510B; DE112013005631T5; WO2014099175A1

Abstract

Speicherfeld, das Folgendes umfasst:ein Substrat;mehrere horizontale Wortleitungen (1136), die in einer Ebene oberhalb des Substrats angeordnet sind;mehrere vertikale Bitleitungen (1132), die oberhalb des Substrats angeordnet und zwischen die mehreren horizontalen Wortleitungen (1136) eingeschoben sind, um mehrere Kreuzungspunkte zwischen jeweils einer der mehreren horizontalen Wortleitungen (1136) und jeweils einer der mehreren vertikalen Bitleitungen (1132) bereitzustellen, wobei die vertikalen Bitleitungen (1132) direkt das Substrat kontaktieren;mehrere Speicherelemente (1110), die in der Ebene oberhalb des Substrats angeordnet sind, wobei ein Speicherelement (1110) an jedem Kreuzungspunkt zwischen der entsprechenden Wortleitung (1136) und Bitleitung (1132) des Kreuzungspunkts angeordnet ist, wobei jedes Speicherelement (1110) eine vertikale nichtleitende Selektorschicht und eine horizontale Speicherschicht (1114) mit leitfähigem Oxid aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der Erfindung liegen auf dem Gebiet von Speichervorrichtungen, insbesondere eingebettete Speicherarchitekturen mit vertikalem Kreuzungspunkt für Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelemente (MCOM-Speicherelemente).
HINTERGRUND
In den vergangenen mehreren Jahrzehnten war die Skalierung von Merkmalen in integrierten Schaltungen die antreibende Kraft hinter einer ständig wachsenden Halbleiterindustrie. Skalierung zu immer kleineren Merkmalen ermöglicht erhöhte Dichte von Funktionseinheiten auf der begrenzten Grundfläche von Halbleiterchips. Beispielsweise ermöglicht die schrumpfende Transistorgröße das Integrieren einer erhöhten Anzahl von Speichervorrichtungen auf einem Chip, was zur Herstellung von Produkten mit erhöhter Speicherkapazität führt. Der Drang zu immer höherer Speicherkapazität ist jedoch nicht problemlos. Die Notwendigkeit, die Leistung jeder Vorrichtung zu optimieren, wird zunehmend signifikant.
Eingebettete SRAM und DRAM weisen Probleme mit Nichtflüchtigkeit und Soft-Error-Raten auf, während eingebettete FLASH-Speicher zusätzliche Maskierungsschichten oder Verarbeitungsschritte während der Herstellung erfordern, Hochspannung zur Programmierung erfordern und Probleme mit Lebensdauer und Zuverlässigkeit aufweisen. Nichtflüchtiger Speicher, der auf Widerstandsänderung basiert und als RRAM/ReRAM bezeichnet wird, arbeitet typischerweise an Spannungen größer als 1 V, erfordert typischerweise einen Bildungsschritt mit hoher Spannung (> 1 V), um ein Filament zu bilden, und weist typischerweise hohe Widerstandswerte auf, die die Leseleistung begrenzen. Für eingebettete nichtflüchtige Anwendungen mit niedriger Spannung können Betriebsspannungen kleiner als 1 V und kompatibel mit CMOS-Logikprozessen wünschenswert oder vorteilhaft sein.
Somit werden immer noch signifikante Verbesserungen im Bereich der Herstellung und des Betriebs von nichtflüchtigen Vorrichtungen benötigt.
US 2010 / 0 259 962 A1 offenbart ein dreidimensionales Array, das speziell für Speicherelemente geeignet ist, die einen elektrischen Leitwert als Reaktion auf eine an sie angelegte Spannungsdifferenz reversibel ändern. Speicherelemente werden über eine Vielzahl von Ebenen gebildet, die in unterschiedlichen Abständen über einem Halbleitersubstrat positioniert sind. Ein zweidimensionales Array von Bitleitungen, mit denen die Speicherelemente aller Ebenen verbunden sind, ist vertikal von dem Substrat und durch die Vielzahl von Ebenen orientiert. Eine einseitige Wortleitungsarchitektur stellt eine Wortleitung ausschließlich für jede Reihe von Speicherelementen bereit, anstatt eine Wortleitung zwischen zwei Reihen von Speicherelementen zu teilen, wodurch vermieden wird, dass das Speicherelement über das Array hinweg über die Wortleitungen verbunden wird. Während auf die Reihe von Speicherelementen auch durch eine entsprechende Reihe von lokalen Bitleitungen zugegriffen wird, gibt es keine Verlängerung der Kopplung zwischen benachbarten Reihen von lokalen Bitleitungen und daher keine Leckströme über die Wortleitung hinaus.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Speicherfeld bereitzustellen, bei dem kürzere Bitleitungen mit geringerem Widerstand verwendet werden können. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Speicherfeld mit den Merkmalen gemäß Hauptanspruch, ein Direktzugriffsspeicherfeld mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A stellt eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines ersten herkömmlichen horizontal gestapelten Kreuzungspunkt-Speicherfelds dar.
1B stellt eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines zweiten herkömmlichen horizontal gestapelten Kreuzungspunkt-Speicherfelds dar.
2A-2C stellen geneigte dreidimensionale Ansichten von Schlüsselherstellungsoperationen in einem Verfahren zur Herstellung eines vertikalen Kreuzungspunktfelds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffstyp (CORAM-Typ-Speicherelementen) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
3 stellt eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines vertikalen Kreuzungspunktfelds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffstyp (CORAM-Typ-Speicherelementen) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4A stellt eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines herkömmlichen horizontal gestapelten Kreuzungspunkt-Speicherfelds mit zwei Speicherschichten dar.
4B stellt eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines vertikalen Kreuzungspunktfelds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffstyp (CORAM-Typ-Speicherelementen) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5A-5K stellen geneigte dreidimensionale Ansichten verschiedener Herstellungsoperationen in einem Verfahren zur Herstellung eines vertikalen Kreuzungspunktfelds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffstyp (CORAM-Typ-Speicherelementen) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt einen Abschnitt eines vertikalen Kreuzungspunkt-Felds dar, das die Schlüsselmerkmale einer horizontalen Wortleitung (WL), einer vertikalen Bitleitung (BL) und einer Speicher/Selektorvorrichtung an einem Kreuzungspunkt der horizontalen Wortleitung (WL) und der vertikalen Bitleitung (BL) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 stellt ein Betriebsschema dar, das eine Änderung von Zuständen eines anionenbasierten Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelements (MCOM-Speicherelement) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
8 stellt eine schematische Repräsentation einer Widerstandsänderung in einer leitfähigen Oxidschicht induziert durch Ändern der Konzentration von Sauerstoffleerstellen in der leitfähigen Oxidschicht in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt ein Betriebsschema dar, das eine Änderung von Zuständen eines kationenbasierten Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelements (MCOM-Speicherelement) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
10 stellt eine schematische Repräsentation der Widerstandsänderung in einer kationenbasierten leitfähigen Oxidschicht induziert durch Ändern der Konzentration von Kationenleerstellen in der leitfähigen Oxidschicht unter Verwendung eines Beispielmaterials mit der Zusammensetzung Li_xCoO₂ in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
11 stellt ein Schema einer Speicherbitzelle, die ein Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelement (MCOM-Speicherelement) enthält, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
12 stellt ein Blockdiagramm eines elektronischen Systems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
13 stellt eine Computervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung dar.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine eingebettete Speicherarchitektur mit vertikalem Kreuzungspunkt für Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelemente (MCOM Speicherelemente) ist beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, wie z. B. spezifische Speicherelementfelder und Betriebsbedingungen mit leitfähigem Oxidmaterial, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden können. In anderen Beispielen sind bekannte Merkmale wie z. B. vollständige Entwurfslayouts für integrierte Schaltungen, nicht genau beschrieben, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht unnötigerweise zu verdecken. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass die verschiedenen Ausführungsformen, die in den Figuren gezeigt sind, erläuternde Repräsentationen sind und nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind.
Eine oder mehrere Ausführungsformen sind auf eingebettete Speicherarchitekturen mit vertikalem Kreuzungspunkt gerichtet. Solche Ausführungsformen können Anwendungen für einen oder mehrere aus Kreuzungspunkt-Speicher, eingebetteten Speicher, Speicher, Speicherfelder, RAM mit Widerstandsänderung, RRAM, selektorbasierten Speicher aufweisen. Eine oder mehrere hier beschriebene Ausführungsformen sind auf Strukturen und Herangehensweisen für das Verwenden von eingebettetem Niederspannungsspeicher gerichtet. Der Speicher basiert auf Stapeln aus leitfähigem Oxid und Elektroden. In einer oder mehreren Ausführungsformen basiert die strukturelle Architektur jedes Speicherelements in einem Feld auf einer übergangsfreien Anordnung, in der keine nichtleitende Schicht in dem Funktionselement des Speicherstapels verwendet wird. Insbesondere ist in einer Ausführungsform eine Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Struktur (MCOM-Struktur) implementiert, um eine Architektur basierend auf einem Widerstandsänderungsspeicher (häufig als RRAM bezeichnet) herzustellen, z. B. anstelle einer Struktur basierend auf Metall-dielektrisches (isolierendes) Oxid-Metall (MIM-basierten Struktur). Der letztere Typ wird herkömmlicherweise für RRAM-Vorrichtungen aus dem Stand der Technik verwendet. Beispielsweise kann eine herkömmliche RRAM-Vorrichtung auf einer Metall-HfO_x-Metall-Struktur basieren.
Nichtflüchtige Speicherelemente basierend auf Widerstandsänderung, wie z. B. Spinmomentübertragungsspeicher (STTM) oder Phasenänderungsspeicher (PCM), können als eingebettete Speicherfelder integriert sein. Die Dichte solcher Felder kann signifikant erhöht werden (z. B. Zellgrößen auf weniger als 4F2 verringert), falls das dünnschichtbasierte Selektorelement in Reihe mit dem Speicherelement an jedem Querschnitt der Bitleitung und der Wortleitung platziert ist, da die Speicherschichten aufeinander gestapelt sein können. Solche Mehrschichtfelder sind jedoch typischerweise mit hohen Kosten verbunden.
Um die Konzepte hier darzustellen, stellen die 1A und 1B geneigte dreidimensionale Ansichten von herkömmlichen horizontal gestapelten Kreuzungspunkt-Speicherfeldern 100A bzw. 100B dar. Die Felder 100A und 100B basieren auf N Schichten, die 2N Strukturierungsoperationen erfordern. In einem ersten Beispiel enthält das Feld 100A von 1A eine Schicht von Speicherelementen, und seine Herstellung beinhaltet zwei Strukturierungsoperationen. Das Feld 100A enthält horizontale Wortleitungen 102A, horizontale Bitleitungen 104A und Speicherelemente 106A zwischen den horizontalen Wortleitungen 102A und den horizontalen Bitleitungen 104A. Zusätzlich sind Selektoren 108A' unterhalb der horizontalen Wortleitungen 102A und der horizontalen Bitleitungen 104A angeordnet. In einem zweiten Beispiel enthält das Feld 100B von 1B zwei Schichten von Speicherelementen, und seine Herstellung beinhaltet vier Strukturierungsoperationen. Das Feld 100B enthält horizontale Wortleitungen 102B, zwei Schichten von horizontalen Bitleitungen 104B und zwei Schichten von Speicherelementen 106B zwischen den horizontalen Wortleitungen 102B und den horizontalen Bitleitungen 104B. Zusätzlich sind Selektoren unterhalb der horizontalen Wortleitungen 102B und der horizontalen Bitleitungen 104B angeordnet.
Im Gegensatz zu den Feldern der 1A und 1B in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hier Architekturen und Prozesse zum Herstellen von vertikalen Kreuzungspunktfeldern beschrieben. Die Felder können auf Dünnschichtselektoren und Widerstandsänderungsspeichern basieren. Die vertikale Natur der Architektur ermöglicht die Herstellung von mehrschichtigen Feldern unter Verwendung von weniger Strukturierungsschritten als für die Kreuzungspunktfelder aus dem Stand der Technik. Beispielsweise werden in einer Ausführungsform zwei Strukturierungsoperationen im Vergleich zu 2N Strukturierungsoperationen verwendet, wobei N die Anzahl von Speicherschichten ist.
Als eine allgemeine Übersicht stellen die 2A-2C geneigte dreidimensionale Ansichten von Schlüsselherstellungsoperationen in einem Verfahren zur Herstellung eines vertikalen Kreuzungspunktfelds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffstyp (CORAM-Typ-Speicherelementen) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Bezug nehmend auf 2A enthält ein Materialstapel 200 eine erste Metallschicht 202, eine Oxid- oder Nitridisolatorschicht 204 und eine zweite Metallschicht 206. Bezug nehmend auf 2B wird eine erste Lithographie- und Ätzoperation verwendet, um die horizontalen Wortleitungen 208 zu bilden. Dann (nicht gezeigt) werden aktives Oxidaufbring-, Selektorschichtaufbring- und Oxidfüll-Prozesse ausgeführt, wie genauer im Zusammenhang mit den nachstehenden 5A-5K beschrieben ist. Bezug nehmend auf 2C wird eine zweite Lithographie- und Ätzoperation ausgeführt, um Durchgänge zu bilden. Die Durchgänge werden mit Metall gefüllt, um vertikale Bitleitungen 210 zu bilden. Es ist zu verstehen, dass die vorstehend beschriebenen Operationen wiederholt werden können, um zusätzliche Schichten, die zusätzliche Schichten von Speicherelementen enthalten, zu bilden.
Als ein Beispiel einer resultierenden Struktur aus der vorstehenden Herstellungsherangehensweise stellt 3 eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines vertikalen Kreuzungspunkt-Felds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffstyp (CORAM-Typ-Speicherelementen) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Bezug nehmend auf 3 wird ein vertikales CORAM-Kreuzungspunktfeld 300 aus einem gemeinsamen (zweiten) Lithographie- und Ätzprozess hergestellt, um vertikale Bitleitungen 302 für die erste und die zweite Schicht der horizontalen Wortleitungen 304 bzw. 306 zu strukturieren. Es wird darauf hingewiesen, dass ein erster Strukturierungsschritt verwendet wurde, um die zweiten horizontalen Wortleitungen 304 und 306 zu strukturieren. Außerdem sind die Speicherschicht 308 und die Schaltschicht 310 gezeigt. In einer Ausführungsform ist die Speicherschicht 308 eine leitfähige Oxidmaterialschicht, während die Schaltschicht 310 eine nichtleitende oder isolierende Schicht z. B. aus einem nichtleitenden Oxidmaterial oder einer Chalkogenidschicht ist (z. B. eine Schicht basierend auf S^2-, Se² oder Te², usw.).
In einer Ausführungsform enthalten die Vorteile eines vertikalen Kreuzungspunktfelds, wie z. B. des Felds 300 von 3, in Bezug auf die Herstellung von eingebettetem Speicher einen insgesamt niedrigeren Bitleitungswiderstand. Ein niedrigerer Bitleitungswiderstand kann zu einer niedrigeren benötigten Betriebsspannung aufgrund kürzerer Bitleitungen führen. In einer Ausführungsform können kürzere Bitleitungen (und somit Bitleitungen mit niedrigerem Widerstand) in einer Architektur mit vertikalem Kreuzungspunkt erreicht werden, da die Bitleitungen nicht von jeder Speicherschicht zu einem darunter liegenden Siliziumsubstrat geleitet werden müssen. Als ein Beispiel stellt 4A eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines herkömmlichen horizontal gestapelten Kreuzungspunkt-Speicherfelds mit zwei Speicherschichten dar. Bezug nehmend auf 4A enthält ein Feld 400A die Streckenführung für die horizontalen Wortleitungen 404 und 406. Die zusätzliche Streckenführung 408 ist für die horizontalen Wortleitungen 410 enthalten.
Im Gegensatz dazu können in einer Ausführungsform Bitleitungen gebildet sein, um mit einem/r darunter liegenden Siliziumsubstrat oder -schicht direkt in Kontakt zu sein. Als ein Beispiel stellt 4B eine geneigte dreidimensionale Ansicht eines vertikalen Kreuzungspunktfelds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffstyp (CORAM-Typ-Speicherelementen) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Bezug nehmend auf 4B enthält ein vertikales Kreuzungspunktfeld 400B die Streckenführung 452 für die horizontalen Wortleitungen 454 und 456. Die Kontakte 458 für die vertikalen Bitleitungen 460 sind jedoch direkt auf einem darunter liegenden Substrat gebildet (Substrat nicht gezeigt).
Für eine genauere Ansicht einer Herangehensweise zum Herstellen eines vertikalen Kreuzungspunktfelds wie z. B. Feld 300 stellen die 5A-5K geneigte dreidimensionale Ansichten verschiedener Herstellungsoperationen in einem Verfahren zum Herstellen eines vertikalem Kreuzungspunktfelds mit Speicherelementen mit leitfähigem Oxid vom Direktzugriffsspeichertyp (CORAM-Typ-Speicherelemente) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Bezug nehmend auf 5A enthält ein Materialstapel 500 eine erste Metallschicht 502, eine Oxid- oder Nitridisolatorschicht 504 und eine zweite Metallschicht 506. Wie in der Querschnittsansicht von 5A gezeigt ist, ist eine Resistschicht und/oder eine Hartmaskenschicht 508 auf dem Stapel 500 gebildet und strukturiert. Ein Ätzprozess kann dann ausgeführt werden, um wenigstens einen Abschnitt des Stapels 500 zu ätzen, wie in 5B abgebildet ist. Bezug nehmend auf 5B kann die Metallschicht 506 in einer Ausführungsform unter Verwendung einer ICP/ECR-Plasmaquelle und Chemie basieren auf Cl₂/Ar geätzt werden. In einer solchen Ausführungsform wird das Metallätzen unter Verwendung einer hohen Leistung für Vertikalität, gefolgt von niedriger Leistung für höhere Selektivität für Oxid (z. B. selektiv für Schicht 504) ausgeführt. Die Oxid- oder Nitridisolierschicht 504 kann in einer Ausführungsform unter Verwendung von C_xF_y- oder C_xH_yF_z/Ar/O₂-Chemie zur Selektivität für obere und untere Metallschichten 502 und 504 geätzt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass, während O₂ zur Selektivität für Metall wünschenswert sein kann, O₂ verursachen kann, dass die Resistschicht 508 erodiert, und deshalb kann das Ätzen sauerstofffrei oder mit sehr wenig O₂ ausgeführt werden. Die Metallschicht 502 kann in einer Ausführungsform unter Verwendung desselben Ätzens, wie es für die Metallschicht 506 verwendet wird, geätzt werden. Alternativ kann die Metallschicht 502 in einer weiteren Ausführungsform unter Verwendung einer Kombination aus CF₄/Cl₂-Chemie geätzt werden, um nicht zu viel Selektivität für die mittlere Isolatorschicht 504 zu erzeugen. Die letztere Herangehensweise kann verwendet werden, um unnötiges Unterätzen des Metalls zu verhindern, das gerade oberhalb und gerade unterhalb des Oxids ist (z. B. an den Orten 510). In einer spezifischen Ausführungsform wird Hochleistungsplasma für das abschließende Ätzen verwendet. Die Chemie, die zur Fertigstellung des Ätzens von Stapel 500 verwendet wird, kann von der Natur des Materials unmittelbar unterhalb der Metallschicht 502 (gezeigt in 5C) abhängen. Es ist zu verstehen, dass der Stapel 500 in 5B als nur teilweise geätzt gezeigt ist, dass aber das Ätzen vor den nächsten Verarbeitungsoperationen endgültig fertiggestellt ist.
Bezug nehmend auf 5C ist nach dem Fertigstellen des Ätzens von Stapel 500 ein/e darunter liegende/s Substrat oder Materialschicht 512 freigelegt. Ein leitfähiges Oxid (Speicherschicht) 514 wird gebildet, und eine nicht leitfähige Selektorschicht 516 wird konform mit der resultierenden Struktur gebildet. Die leitfähige Oxidschicht 514 kann in einer Ausführungsform durch Verbrauch über Oxidation eines Abschnitts der Metallschichten 502 und 506 gebildet werden, wie in 5C abgebildet ist. In alternativen Ausführungsformen kann jedoch die leitfähige Oxidschicht 514 durch nicht selektives Aufbringen, das eine kontinuierliche dünne Schicht hinterlässt, oder durch selektives Aufbringen eines Metalloxidmaterials auf freigelegte Abschnitte der Metallschichten 502 und 506, jedoch nicht auf die Isolatorschicht 504, gebildet werden. In einer Ausführungsform wird die nicht leitfähige Selektorschicht 516 aus einem Chalkogenidmaterial, wie vorstehend beschrieben, oder aus anderen isolierenden Materialen wie z. B. nicht leitfähigen Oxiden gebildet. In einer spezifischen Ausführungsform ist die nicht leitfähige Selektorschicht 516 aufgenommen, um eine Speicherzelle schließlich von einer weiteren Speicherzelle zu isolieren.
Bezug nehmend auf 5D wird die Selektorschicht 516 geätzt, um Material nur auf den Seitenwänden der Struktur von 5C zurückzulassen. Eine Metallschicht 518 wird dann auf die Struktur von 5D aufgebracht, wie in 5E abgebildet ist. Bezug nehmend auf 5F wird die Metallschicht 518 geebnet, z. B. durch chemisch-mechanisches Glätten, um erneut die obersten Schichten der Struktur von 5D freizulegen. Ein Lithographieprozess wird dann ausgeführt, um ein/e strukturierte/s Resist oder Hartmaske 520 oberhalb der Struktur von 5F bereitzustellen, wie in 5G abgebildet ist. In einer Ausführungsform wird das lithographische Strukturieren von 5G orthogonal zu der Richtung des lithographischen Strukturierens von 5A ausgeführt. Bezug nehmend auf 5H wird die Struktur von 5G unter Verwendung des/der strukturierten Resists oder Hartmaske 520 geätzt, um Abschnitte des/der darunterliegenden Substrats oder Materialschicht 512 freizulegen. In einer solchen Ausführungsform wird die Metallschicht 518 selektiv für die freigelegten Isolierschichten geätzt, z. B. wird sie unter Verwendung von Plasma basierend auf C12, HBr, Ar geätzt. Es wird darauf hingewiesen, dass, da der Ätzprozess ein subtraktiver Metall-Ätzprozess ist, darauf geachtet werden muss, „Stringer-off“ von den Seitenwänden zu entfernen, z. B. durch Verwenden eines empfindlichen Überätzprozesses.
Bezug nehmend auf 51 wird das/die strukturierte Resist oder Hartmaske 520 entfernt, um die strukturierte Metallschicht 518 freizulegen. Eine dielektrische Schicht 522 wird dann auf die Struktur von 51 aufgebracht, wie in 5J abgebildet ist. Bezug nehmend auf 5K wird die dielektrische Schicht 522 geebnet, z. B. durch chemisch-mechanisches Glätten, um ein vertikales Kreuzungspunktfeld mit isolierten Speicherelementen bereitzustellen. 5K enthält eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht (1), die durch die dielektrische Schicht 522 aufgenommen ist, und eine Querschnittsansicht (2), die durch die Metallschicht 518 aufgenommen ist. Um die Darstellung zu unterstützen, stellt 6 einen Abschnitt 600 eines vertikalen Kreuzungspunktfelds dar, der die Schlüsselmerkmale einer horizontalen Wortleitung (WL), einer vertikalen Bitleitung (BL) und einer Speicher/Selektorvorrichtung an einem Kreuzungspunkt der horizontalen Wortleitung (WL) und der vertikalen Bitleitung (BL) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezug nehmend auf 6 sind somit aktive Schichten von Selektor- und Speicherelementen an jedem x-Bereich der vertikalen Bitleitung und horizontalen Wortleitung bereitgestellt.
Merkmale von Ausführungsformen hier können durch physikalische Analyse detektierbar sein. Beispielsweise kann ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) verwendet werden, um zu bestimmen, ob Bitleitungen vertikal sind und dass sowohl der Dünnschichtselektor und die Dünnschichtspeicherelemente an den Querschnitten der vertikalen Bitleitungen und horizontal Wortleitung angeordnet sind. Ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob sich ein isolierter Dünnschichtselektor und ein Dünnschichtspeicherelement an den Querschnitten der vertikalen Bitleitungen und horizontalen Wortleitungen befinden. Einer der Unterschiede einer oder mehrerer Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, in Bezug auf resistiven Vorrichtungen aus dem Stand der Technik ist, dass alle Schichten in dem Stapel des Speicherelements aus leitfähigen Dünnschichten bestehen. Als ein Ergebnis ist die Vorrichtungsstruktur der resultierenden resistiven Speicherelemente von den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik verschieden, wobei wenigstens eine der dünnen Schichten eine Isolator- und/oder dielektrische Schicht ist. Für solche dünnen Schichten ist in den herkömmlichen Vorrichtungen der Widerstand um viele Größenordnungen höher als der von Metallen oder Metallverbindungen, und ist prinzipiell mit niedrigem Feld nicht messbar, bis die Vorrichtung gebildet ist. In hier beschriebene Ausführungsformen jedoch, da alle Schichten in dem Speicherelement Leiter sind, ermöglicht die Anordnung eines oder mehrere aus dem Folgenden: (1) Betrieb mit niedriger Spannung, z. B. Betriebs mit weniger als 1 Volt; (2) Eliminierung der Notwendigkeit für einmalige hohe Spannung, allgemein als Bildungsspannung bezeichnet, die für RRAM aus dem Stand der Technik erforderlich ist; und (3) niedrige Widerstände (z. B. weil alle Komponenten Leiter sind), was schnelles Lesen im Betrieb einer Speichervorrichtung, die die MCOM-Struktur aufweist, ermöglicht.
In einem Aspekt können die einzelnen Speicherelemente des vorstehend beschriebenen vertikalen Kreuzungspunktfeldes Speicherelemente mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid sein. Beispielsweise stellt 7 ein Betriebsschema dar, das eine Änderung von Zuständen eines anionenbasierten Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelements (MCOM-Speicherelement) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert. Bezug nehmend auf 7 enthält ein Speicherelement einen Elektrode/leitfähiges Oxid/Elektrodenmaterial-Stapel. Das Speicherelement 700 kann in einem weniger leitfähigen Zustand (1) beginnen, wobei sich die leitfähige Oxidschicht in einem weniger leitfähigen Zustand 704A befindet. Ein elektrischer Impuls, wie z. B. eine Dauer einer positiven Vorspannung (2), kann angelegt werden, um das Speicherelemente 700 in einem leitfähigeren Zustand (3) bereitzustellen, wobei sich die leitfähige Oxidschicht in einem leitfähigeren Zustand 704B befindet. Ein elektrischer Impuls, wie z. B. die Dauer einer negativen Vorspannung (4), kann angelegt werden, um wieder das Speicherelement 700 bereitzustellen, das den weniger leitfähigen Zustand (1) aufweist. Somit kann elektrische Impulsgabe verwendet werden, um den Widerstand des Speicherelements 700 zu ändern.
Als solches enthält das Speicherelement in einer Ausführungsform eine anionenbasierte leitfähige Oxidschicht, die zwischen zwei Elektroden eingeschoben ist. Der Widerstand der leitfähigen Oxidschicht im niedrigen Feld (wenn die Vorrichtung gelesen wird) ist in einigen Ausführungsformen im Bereich, der typischerweise bei leitfähigen Dünnschichten von Metallverbindungen, z. B. TiAlN, gefunden wird. Beispielsweise ist in einer spezifischen Ausführungsform der Widerstand für eine solche Schicht ungefähr in dem Bereich von 0,1 Ohm cm - 10 kOhm cm, gemessen bei niedrigem Feld. Der Widerstand der Dünnschicht wird abhängig in der Speicherelementgröße angepasst, um den endgültigen Widerstandswert in dem Bereich zu erreichen, der mit schnellem Lesen kompatibel ist. Der Widerstand der leitfähigen Oxidschicht im hohen Feld (wenn in die Vorrichtung geschrieben wird) ist in einigen Ausführungsformen in dem Bereich, der typischerweise für leitfähige Dünnschichten von Metallen, wie z. B. Titan, gefunden wird, da die Leitung unter diesen Verhältnissen sowohl elektronische als auch ionische Stromkomponenten aufweist. Beispielsweise ist in einer spezifischen Ausführungsform der Widerstand für eine solche Schicht ungefähr im Bereich von 10u Ohm · cm - 1mOhm · cm im hohen Feld (gemessen für die spezifische Dicke, die in dem Stapel verwendet ist). Die Zusammensetzung der leitfähigen Oxidschicht kann auf eine Weise eingestellt werden, dass eine kleinere Änderung ihrer Zusammensetzung zu einer großen Änderung des Widerstands führt. Widerstandsänderung tritt in einigen Ausführungsformen aufgrund eines Mott-Übergangs auf, z. B. wenn eine injizierte/extrahierte Ladung einen Phasenübergang in der leitfähigen Oxidschicht zwischen Phasenkonfigurationen mit mehr und weniger Widerstand verursacht. In anderen Ausführungsformen kann die Widerstandsänderung durch Ändern der Konzentration von Sauerstoffleerstellen in der leitfähigen Oxidschicht induziert sein.
Als ein Beispiel einer Herangehensweise stellt 8 eine schematische Repräsentation der Widerstandsänderung in einer anionenbasierten leitfähigen Oxidschicht induziert durch Ändern der Konzentration von Sauerstoffleerstellen in der leitfähigen Oxidschicht in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Bezug nehmend auf 8 ist ein Speicherelement 800 wie aufgebracht gezeigt (A). Das Speicherelement enthält eine leitfähige Oxidschicht 804 zwischen einer Palladium-Elektrode (Pd-Elektrode) 802 und einer WolframElektrode (W-Elektrode) 806. Sauerstoffatome und Sauerstoffleerstellen können wie in (A) gezeigt verteilt sein. Bezug nehmend auf (B) in 8 kann das Speicherelement 800 nach dem Anlegen einer positiven Vorspannung leitfähiger gemacht werden. In diesem Zustand wandern Sauerstoffatome zu der Elektrode 806, während Leerstellen überall in der Schicht 804 bleiben. Bezug nehmend auf (C) in 8 kann das Speicherelement nach dem Anlegen einer negativen Vorspannung weniger leitfähig gemacht werden. In diesem Zustand sind Sauerstoffatome gleichmäßiger über die Schicht 804 verteilt. Dementsprechend wird in einer Ausführungsform die effektive Zusammensetzung (z. B. der Ort der Sauerstoffatome im Verhältnis zu den Leerstellen) einer leitfähigen Oxidschicht modifiziert, um den Widerstand eines Speicherelements zu ändern. In einer spezifischen Ausführungsform wird ein angelegtes elektrisches Feld, das eine solche Änderung der Zusammensetzung antreibt, auf Werte eingestellt, die ungefähr im Bereich von 1e6-1e7 V/cm sind.
Wie vorstehend kurz erwähnt ist in einer Ausführungsform eine Elektrode in einem Speicherelement, das eine anionenbasierte leitfähige Oxidschicht enthält, eine edelmetallbasierte Elektrode, während die andere Elektrode ein Übergangsmetall ist, für das einige der Oxide mit niedriger Valenz leitfähig sind (z. B. um als ein Sauerstoffreservoir zu agieren). Das heißt, wenn Sauerstoffatome zu dem Übergangsmetalloxid wandern, bleibt das resultierende Grenzschichtübergangsmetalloxid, das gebildet wird, leitfähig. Beispiele geeigneter Übergangsmetalle, die leitfähige Oxide bilden, enthalten W, V, Cr oder Ir, sind jedoch nicht darauf beschränkt. In anderen Ausführungsformen ist eine oder sind beide Elektroden aus einem elektrochromen Material hergestellt. In anderen Ausführungsformen ist eine oder sind beide Elektroden aus einem zweiten, anderen leitfähigen Oxidmaterial hergestellt. In einer Ausführungsform enthalten Beispiele geeigneter Oxide: ITO (In₂O_3-,SnO_2-x), In₂O_3-x, sub-stöchiometrisches yttriumoxid-dotiertes Zirkoniumdioxid (Y₂O_3-xZrO_2-x) oder La_1-xSr_xGa_1-yMg_yO_3-x-0,5(x+y), sind jedoch nicht darauf beschränkt. In einer weiteren Ausführungsform besteht die leitfähige Oxidschicht aus Material mit zwei oder mehr Metallelementen (z. B. im Gegensatz zu gewöhnlichen RRAM-Speichern, die ein Metall verwenden, wie es in binären Oxiden wie z. B. HfO_x oder TaO_x gefunden wird). In solchen ternären, quartären usw. Legierungen sind die verwendeten Metalle aus benachbarten Spalten des Periodensystems. Spezifische Beispiele solcher geeigneter leitfähiger Oxide enthalten: Y und Zr in Y₂O_3-xZrO_2-x, In und Sn in In₂O_3-xSnO_2-x oder Sr und La in La_1-xSr_xGa_1-yMg_yO₃, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Solche Materialien können als Zusammensetzungen betrachtet werden, die ausgewählt sind, so dass sie aliovalente Substitution aufweisen, um die Anzahl von Sauerstoffleerstellen signifikant zu erhöhen. Es wird darauf hingewiesen, dass in einigen Ausführungsformen die Widerstandsänderung einer solchen Elektrode während der Programmierung zu der gesamten Widerstandsänderung beitragen kann.
In einer Ausführungsform enthalten Beispiele geeigneter Metalle Pd oder Pt, sind jedoch nicht darauf beschränkt. In einer spezifischen Ausführungsform enthält ein komplexerer, jedoch immer noch vollständig leitfähiger Stapel eine erste ungefähr 10 nm Pd-Elektrodenschicht, eine leitfähige ungefähr 3nm In₂O_3-x- und/oder SnO_2-x-Oxidschicht und einen zweiten Elektrodenstapel, der aus ungefähr 20 nm Wolfram/10 nm Pd/100 nm TiN / 55 nm W zusammengesetzt ist.
In einem weiteren Aspekt enthalten eine oder mehrere Ausführungsformen die Herstellung eines Speicherstapels, der eine leitfähige Oxidschicht basierend auf kationischer Leitfähigkeit aufweist, im Gegensatz zu oxidbasierten Widerstandsänderungsspeichern, wo die Programmierung durch anionische Leitfähigkeit über die Erzeugung von Sauerstoffleerstellen getrieben wird. Dadurch, dass ein Speicherelement auf einem kationenbasierten leitfähigen Oxid anstatt auf einem anionenbasierten leitfähigen Oxid basiert, können schnellere Programmieroperationen erreicht werden. Ein solcher Anstieg der Leistungsfähigkeit kann wenigstens teilweise auf der Beobachtung beruhen, dass ionische Leitfähigkeiten für kationische leitfähige Oxide viel höher sind verglichen mit anionischen leitfähigen Oxiden, z. B. die ionische Leitfähigkeit für Lithiumsilikat (Li₄SiO₄, ein kationenbasiertes Oxid) ist größer als die von Zirkoniumdioxid (ZrO₂ oder ZrO_x, ein anionenbasiertes Oxid).
Als ein Beispiel stellt 9 ein Betriebsschema dar, das eine Änderung von Zuständen für ein kationenbasiertes Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelement (MCOM-Speicherelement) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert. Bezug nehmend auf 9 kann das Speicherelement 900 in einem leitfähigeren Zustand (1) mit einer kationenbasierten leitfähigen Oxidschicht, die in einem leitfähigeren Zustand 904A ist, beginnen. Ein elektrischer Impuls, wie z. B. eine Dauer einer positiven Vorspannung (2), kann angelegt werden, um das Speicherelemente 900 in einem weniger leitfähigen Zustand (3) bereitzustellen, wobei die kationenbasierte leitfähige Oxidschicht in einem weniger leitfähigen Zustand 904B ist. Ein elektrischer Impuls, wie z. B. die Dauer einer negativen Vorspannung (4), kann angelegt werden, um wieder das Speicherelement 900 bereitzustellen, das den leitfähigeren Zustand (1) aufweist. Somit kann elektrische Impulsgabe verwendet werden, um den Widerstand des Speicherelements 900 zu ändern. Die angelegte Polarität ist so, dass sie aktive Kationen in der Speicherschicht zu der Zwischenschichtelektrode unter negativer Vorspannung anzieht.
Als solches enthält das Speicherelement in einer Ausführungsform eine kationenbasierte leitfähige Oxidschicht, die zwischen zwei Elektroden eingeschoben ist. Der Widerstand der kationenbasierten leitfähigen Oxidschicht im niedrigen Feld (wenn die Vorrichtung gelesen wird) kann in einigen Ausführungsformen so niedrig sein, wie er typischerweise bei leitfähigen Dünnschichten von Metallverbindungen, z. B. TiAlN, gefunden wird. Beispielsweise ist in einer spezifischen Ausführungsform der Widerstand für eine solche Schicht ungefähr im Bereich von 0,1 Ohm · m - 10 kOhm · cm, wenn er im niedrigen Feld gemessen wird (gemessen für die spezifische Dicke, die in dem Stapel verwendet ist). Der Widerstand der Dünnschicht wird abhängig in der Speicherelementgröße angepasst, um den endgültigen Widerstandswert in dem Bereich zu erreichen, der mit schnellem Lesen kompatibel ist.
Als ein Beispiel einer Herangehensweise stellt 10 eine schematische Repräsentation einer Widerstandsänderung in einer kationenbasierten leitfähigen Oxidschicht induziert durch Ändern der Konzentration von Kationenleerstellen (wie z. B. Lithiumkationenleerstellen) in der leitfähigen Oxidschicht in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Bezug nehmend auf 10 ist ein Speicherelement 1000 wie aufgebracht gezeigt (A). Das Speicherelement enthält eine kationenbasierte leitfähige Oxidschicht 1004 zwischen einer unteren Elektrode 1002 und einer oberen Elektrode 1006. In einem spezifischen Beispiel ist die Schicht 1004 eine Lithium-Kobalt-Oxidschicht, die nachstehend genauer beschrieben ist, und Lithiumatome und Lithiumleerstellen sind verteilt wie in (A) gezeigt. Bezug nehmend auf (B) in 10 kann das Speicherelement 1000 nach dem Anlegen einer negativen Vorspannung leitfähiger gemacht werden. In diesem Zustand wandern Lithiumatome zu der oberen Elektrode 1006, während Leerstellen überall in der Schicht 1004 bleiben. Bezug nehmend auf (C) in 10 kann das Speicherelement nach dem Anlegen einer positiven Vorspannung an eine der Elektroden weniger leitfähig gemacht werden. In diesem Zustand sind Lithiumatome gleichmäßiger über die Schicht 1004 verteilt. Dementsprechend wird in einer Ausführungsform die effektive Zusammensetzung (z. B. der Ort der Lithiumatome (oder Kationen) im Verhältnis zu mit Leerstellen) einer kationenbasierte leitfähigen Oxidschicht modifiziert, um den Widerstand eines Speicherelements zu ändern, in einigen Ausführungsformen aufgrund von stöchiometrieinduziertem Mott-Übergang. In einer spezifischen Ausführungsform wird ein angelegtes elektrisches Feld, das eine solche Änderung der Zusammensetzung während der Schreiboperation antreibt, auf Werte eingestellt, die ungefähr im Bereich von le6-le7 V/cm sind.
In einer Ausführungsform, wieder Bezug nehmend auf 10, besteht die kationenbasierte leitfähige Oxidschicht 1004 aus einem Material, das für kationenbasierte Beweglichkeit innerhalb der Schicht selbst geeignet ist. In einer spezifischen beispielhaften Ausführungsform besteht . die Schicht 1004 von 10 Teil (A) aus Lithium-Kobalt-Oxid (LiCo0₂). Dann, in Teil (B), wird die entsprechende Schicht lithiumarm (z. B. Li_<0,75CoPO₂), wenn eine negative Vorspannung angelegt wird und Lithiumatome (z. B. als Kationen) zu der Elektrode 1006 wandern. Im Gegensatz wird in Teil (C) die entsprechende Schicht lithiumreich (z. B. Li_>0,95CoO₂), wenn eine positive Vorspannung angelegt wird und Lithiumatome (z. B. als Kationen) von der Elektrode 1006 weg wandern. In anderen Ausführungsformen enthalten andere geeignete Zusammensetzungen mit kationischer Leitfähigkeit LiMnO₂, Li₄TiO₁₂, LiNiO₂, LiNbO₃, Li₃N:H, LiTiS₂ (von denen alle Lithiumatom- oder Li+-beweglichkeitsbasiert sind), Na- β -Aluminiumoxid (das Natriumatom- oder Na+-beweglichkeitsbasiert ist) oder AgI, RbAg₄I₅, AgGeAsS₃ (von denen alle Silberatom- oder Ag+-beweglichkeitsbasiert sind), sind jedoch nicht darauf beschränkt. Im Allgemeinen stellen diese Beispiele Materialien basierend auf Kationenbeweglichkeit oder - wanderung, die typischerweise viel schneller ist als anionenbasierte Beweglichkeit oder Wänderung (z. B. für Sauerstoffatome oder O^2--Anionen), bereit.
In einer Ausführungsform, Bezug nehmend auf 10, ist eine Elektrode (z. B. die untere Elektrode 1002) in einem Speicherelement, das eine kationisch leitfähige Oxidschicht enthält, eine edelmetallbasierte Elektrode. In einer Ausführungsform enthalten Beispiele geeigneter Metalle Palladium (Pd) oder Platin (Pt), sind jedoch nicht darauf beschränkt. In einer spezifischen Ausführungsform enthält ein Speicherstapel eine untere Elektrode, die aus einer ungefähr 10 Nanometer dicken Pd-Schicht besteht. Es ist zu verstehen, dass das Verwenden der Begriffe „untere“ und „obere“ für die Elektroden 1002 und 1006 nur relativ sein muss und z. B. in Bezug auf ein darunter liegendes Substrat nicht notwendiger absolut ist.
In einer Ausführungsform, wieder Bezug nehmen auf 10, ist die andere Elektrode (z. B. die obere Elektrode 1006) in einem Speicherelement, das eine kationische leitfähige Oxidschicht enthält, ein „Zwischenschichtträger“ für wandernde Kationen. Das Material der oberen Elektrode ist ein Träger in einem Sinn, dass das Material mit oder ohne das Vorhandensein der wandernden Kationen leitfähig ist und in Abwesenheit oder bei Vorhandensein der wandernden Kationen nicht wesentlich verändert wird. In einer beispielhaften Ausführungsform besteht die obere Elektrode aus einem Material wie z. B. Graphit oder Metallchalkogeniden wie z. B. Disulfiden (z. B. TaS₂), ist jedoch nicht darauf beschränkt. Solche Materialien sind sowohl leitfähig als auch absorbierend für Kationen wie z. B. Li⁺. Das steht im Gegensatz zu einer Elektrode für ein anionenbasiertes leitfähiges Oxid, das ein Metall mit einem entsprechenden leitfähigen Oxid enthalten kann, um wandernde Sauerstoffatome oder Anionen aufzunehmen.
Erneut Bezug nehmend auf die vorstehende Beschreibung, die zu den 7-10 gehört, kann ein Stapel leitfähiger Schichten, die eine leitfähige Metalloxidschicht enthalten, verwendet werden, um eine Speicherbitzelle herzustellen. Beispielsweise stellt 11 ein Schema einer Speicherbitzelle 1100, die ein Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelement (MCOM-Speicherelement) 1110 enthält, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Bezug nehmend auf 11 kann das MCOM-Speicherelement 1110 eine erste leitfähige Elektrode 1112 mit einer leitfähigen Metalloxidschicht 1114 benachbart der ersten leitfähigen Elektrode 1112 enthalten. Eine zweite leitfähige Elektrode 1116 ist benachbart der leitfähigen Metalloxidschicht 1114. Die zweite leitfähige Elektrode 1116 kann mit einer Bitleitung 1132 elektrisch verbunden sein. Die erste leitfähige Elektrode 1112 kann mit einem Transistor 1134 gekoppelt sein. Der Transistor 1134 kann mit einer Wortleitung 1136 und einer Source-Leitung 1138 auf eine Weise gekoppelt sein, die durch Fachleute verstanden wird. Die Speicherbitzelle 1100 kann ferner zusätzliche Lese- und Schreibschaltungsanordnung (nicht gezeigt), einen Leseverstärker (nicht gezeigt), eine Bitleitungsreferenz (nicht gezeigt) und Ähnliches, wie durch Fachleute verstanden wird, für den Betrieb der Speicherbitzelle 1100 enthalten. Es ist zu verstehen, dass mehrere Speicherbitzellen 1100 betriebstechnisch miteinander verbunden sein können, um ein Speicherfeld zu bilden (z. B. wie in den 3, 4A und 4B gezeigt und im Zusammenhang damit beschrieben), wobei das Speicherfeld in eine nichtflüchtige Speichervorrichtung integriert sein kann. Es ist zu verstehen, dass der Transistor 1134 mit der zweiten leitfähigen Elektrode 1116 oder der ersten leitfähigen Elektrode 1112 verbunden sein kann, obwohl nur letzteres gezeigt ist.
12 stellt ein Blockdiagramm eines elektronischen Systems 1200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das elektronische System 1200 kann beispielsweise einem tragbaren System, einem Computersystem, einem Prozesssteuersystem oder irgendeinem anderen System entsprechen, das einen Prozessor und einen zugeordneten Speicher nutzt. Das elektronische System 1200 kann einen Mikroprozessor 1202 (der einen Prozessor 1204 und eine Steuereinheit 1206 aufweist), eine Speichervorrichtung 1208 und eine Eingabe/Ausgabevorrichtung 1210 enthalten (es ist zu verstehen, dass das elektronische System 1200 mehrere Prozessoren, Steuereinheiten, Speichervorrichtungen und/oder Eingabe/Ausgabevorrichtungen in verschiedenen Ausführungsformen aufweisen kann). In einer Ausführungsform weist das elektronische System 1200 einen Befehlssatz auf, der Operationen, die auf Daten durch den Prozessor 804 ausgeführt werden sollen, und außerdem andere Transaktionen zwischen dem Prozessor 1204, der Speichervorrichtung 1208 und der Eingabe/Ausgabevorrichtung 1210 definiert. Die Steuereinheit 1206 koordiniert die Operationen des Prozessors 1204, der Speichervorrichtung 1208 und der Eingabe/Ausgabevorrichtung 1210 durch Durchlaufen einer Menge von Operationen, die bewirken, dass Befehle aus der Speichervorrichtung 1208 abgerufen und ausgeführt werden. Die Speichervorrichtung 1208 kann ein Speicherelement enthalten, das ein leitfähiges Oxid und einen Elektrodenstapel aufweist, wie sie in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind. In einer Ausführungsform ist die Speichervorrichtung 1208 in dem Mikroprozessor 1202 eingebettet, wie in 12 abgebildet ist.
13 stellt eine Computervorrichtung 1300 in Übereinstimmung mit einer Implementierung der vorliegenden Erfindung dar. Die Computervorrichtung 1300 nimmt eine Platine 1302 auf. Die Platine 1302 kann eine Anzahl von Komponenten enthalten, die einen Prozessor 1304 und wenigstens einen Kommunikations-Chip 1306 enthalten, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Der Prozessor 1304 ist physikalisch und elektrisch mit der Platine 1302 gekoppelt. In einigen Implementierungen ist der wenigstens eine Kommunikations-Chip 1306 außerdem physikalisch und elektrisch mit der Platine 1302 gekoppelt. In weiteren Implementierungen ist der Kommunikations-Chip 1306 Teil des Prozessors 1304.
Abhängig von ihrer Anwendung kann die Computervorrichtung 1300 andere Komponenten enthalten, die physikalisch und elektrisch mit der Platine 1302 gekoppelt sein können oder nicht. Diese anderen Komponenten enthalten flüchtigen Speicher (z. B. DRAM), nichtflüchtigen Speicher (z. B. ROM), Flash-Speicher, einen Graphikprozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen Kryptoprozessor, einen Chipsatz, eine Antenne, eine Anzeigevorrichtung, eine Anzeigevorrichtung mit berührungssensitivem Bildschirm, eine Steuereinheit für eine Anzeigevorrichtung mit berührungssensitivem Bildschirm, eine Batterie, einen Audio-Codec, einen Video-Codec, einen Leistungsverstärker, eine Vorrichtung eines globalen Positionierungssystems (GSM-Vorrichtung), einen Kompass, einen Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop, einen Lautsprecher, eine Kamera und eine Massenspeichervorrichtung (wie z. B. ein Festplattenlaufwerk, eine Compact-Disk (CD), eine digitale versatile Disk (DVD), und so weiter), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Der Kommunikations-Chip 1306 ermöglicht drahtlose Kommunikationen für das Übertragen von Daten zu und von der Computervorrichtung 1300. Der Begriff „drahtlos“ und seine Ableitungen können verwendet sein, um Schaltungen, Vorrichtungen, Systeme, Verfahren, Techniken, Kommunikationskanäle usw. zu beschreiben, die Daten durch das Verwenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung über ein nicht festes Medium kommunizieren können. Der Begriff impliziert nicht, dass die zugehörigen Vorrichtungen keine Drähte enthalten, obwohl das in einigen Ausführungsformen der Fall sein kann. Der Kommunikations-Chip 1306 kann irgendeines aus einer Anzahl von drahtlosen Standards oder Protokollen implementieren, die Wi-Fi (IEEE 802.1 1-Familie), WiMAX (IEEE 802.16-Familie), IEEE 802.20, Langzeitentwicklung (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, Ableitungen davon und außerdem irgendwelche anderen drahtlosen Protokolle, die als 3G, 4G, 5G und darüber hinaus bezeichnet sind, enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Computervorrichtung 1300 kann mehrere Kommunikations-Chips 1306 enthalten. Zum Beispiel kann ein erster Kommunikations-Chip 1306 für drahtlose Kommunikation in einem kürzeren Bereich wie z. B. Wi-Fi und Bluetooth dediziert sein, und ein zweiter Kommunikations-Chip kann für drahtlose Kommunikation in einem weiteren Bereich wie z. B. GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO und andere dediziert sein.
Der Prozessor 1304 der Computervorrichtung 1300 enthält eine integrierte Schaltungschipanordnung, die innerhalb des Prozessors gepackt ist. In einigen Implementierungen der Erfindung enthält die integrierte Schaltungschipanordnung des Prozessor eine oder mehrere Vorrichtungen von eingebettetem Niederspannungsspeicher, der leitfähiges Oxid und Elektrodenstapel in Übereinstimmung mit Implementierungen der Erfindung aufweist, oder ist mit diesen elektrisch gekoppelt. Der Begriff „Prozessor“ kann sich auf jede Vorrichtung oder jeden Abschnitt einer Vorrichtung beziehen, die/der elektronische Daten aus Registern und/oder Speicher verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten umzuformen, die in Registern und/oder einem Speicher gespeichert werden können.
Der Kommunikations-Chip 1306 enthält außerdem eine integrierte Schaltungschipanordnung, die innerhalb des Kommunikations-Chips 1306 gepackt ist. In Übereinstimmung mit einer weiteren Implementierung der Erfindung enthält die integrierte Schaltungschipanordnung des Kommunikations-Chips eine oder mehrere Vorrichtungen von eingebettetem Niederspannungsspeicher, der leitfähiges Oxid und Elektrodenstapel in Übereinstimmung mit Implementierungen der Erfindung aufweist, oder ist mit diesen elektrisch gekoppelt.
In weiteren Implementierungen kann eine weitere Komponente, die in die Computervorrichtung 1300 aufgenommen ist, eine integriertes Schaltungschipanordnung enthalten, die eine oder mehrere Vorrichtungen von eingebettetem Niederspannungsspeicher, der leitfähiges Oxid und Elektrodenstapel in Übereinstimmung mit Implementierungen der Erfindung aufweist, enthält, oder damit elektrisch gekoppelt ist.
In verschiedenen Implementierungen kann die Computervorrichtung 1300 ein Laptop, ein Netbook, ein Notebook, ein Ultrabook, ein Smartphone, ein Tablet, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein ultramobiler PC, ein Mobiltelefon, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Drucker, ein Scanner, ein Monitor, eine Set-Top-Box, eine Steuereinheit für ein Unterhaltungsgerät, eine digitale Kamera, ein tragbares Musikabspielgerät oder ein digitaler Videorecorder sein. In weiteren Implementierungen kann die Computervorrichtung irgendeine andere elektronische Vorrichtung sein, die Daten verarbeitet.
Dementsprechend beziehen sich eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen auf die Herstellung eines mikroelektronischen Speichers. Der mikroelektronische Speicher kann nichtflüchtig sein, wobei der Speicher gespeicherte Informationen behalten kann, selbst wenn er ausgeschaltet ist. Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die Herstellung eines Speicherelements, das ein leitfähiges Oxid und einen Elektrodenstapel für nichtflüchtige mikroelektronische Speichervorrichtungen aufweist. Ein solches Element kann in einem eingebetteten nichtflüchtigen Speicher verwendet werden, entweder wegen seiner Nichtflüchtigkeit oder als Ersatz für ein eingebetteten dynamischen Direktzugriffsspeicher (eDRAM). Beispielsweise kann ein solches Element als ein oder anstelle eines 1T-1X-Speichers (X = Kondensator oder Widerstand) an konkurrierenden Zellgrößen innerhalb eines gegebenen Technologieknotens verwendet werden.
In einer Ausführungsform wird ein Feldspeicherelement, das eine leitfähige Oxidschicht enthält, durch einen Prozessablauf hergestellt, der einen Kondensatorablauf enthält, für den alle aktiven Schichten in situ aufgebracht werden, um verunreinigungsbezogene Effekte zu eliminieren. Speicherbetrieb kann an Spannungen bei oder unterhalb von 1 V Gleichspannung ausgeführt werden. In einer Ausführungsform erfordern die hergestellten Vorrichtungen nicht das Anlegen einer initialen Hochspannungs-Gleichspannungsablenkung wie sie z. B. als eine erste Aktivierung für herkömmliche Vorrichtungen bekannt ist.
Somit enthalten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingebettete Speicherarchitekturen mit vertikalem Kreuzungspunkt für Metall-leitfähiges Oxid-Metall-Speicherelemente (MCOM-Speicherelemente).
In einer Ausführungsform enthält ein Speicherfeld ein Substrat. Mehrere horizontale Wortleitungen sind in einer Ebene oberhalb des Substrats angeordnet. Mehrere vertikale Bitleitungen sind oberhalb des Substrats angeordnet und zwischen die mehreren horizontalen Wortleitungen eingeschoben, um mehrere Kreuzungspunkte zwischen jeweils einer der mehreren horizontalen Wortleitungen und jeweils einer der mehreren vertikalen Bitleitungen bereitzustellen. Mehrere Speicherelemente sind in einer Ebene oberhalb des Substrats angeordnet, wobei ein Speicherelement an jedem Kreuzungspunkt zwischen der entsprechenden Wortleitung und Bitleitung des Kreuzungspunkts angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist jedes der mehreren Speicherelemente ein Direktzugriffsspeicherelement mit leitfähigem Oxid (CORAM-Element).
In einer Ausführungsform enthält das CORAM-Element eine Speicherschicht mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid.
In einer Ausführungsform besteht die Speicherschicht mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid aus einer mit Sauerstoffleerstellen dotierten Oxidschicht mit niedrigem Widerstand, die eine Dicke ungefähr im Bereich von 1 - 10 Nanometer aufweist.
In einer Ausführungsform besteht die Speicherschicht mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid aus einem Material wie z. B. ITO (In₂O_3-xSnO_2-x), In₂O_3-x, sub-stöchiometrisches yttriumoxid-dotiertem Zirkoniumdioxid (Y₂O_3-xZrO_2-x) oder La_1-xSr_xGa_1-yMg_y0_-X-0,5(x+y), ist jedoch nicht darauf beschränkt.
In einer Ausführungsform ist der Widerstand der Speicherschicht mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid ungefähr im Bereich von 10 mOhm cm - 10 kOhm, wenn er in einem niedrigen Feld von etwa 0,1 V gemessen wird.
In einer Ausführungsform ist die Speicherschicht mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid mit einer Elektrode gekoppelt, die ein Sauerstoffreservoir bereitstellt.
In einer Ausführungsform enthält das CORAM-Element eine Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid.
In einer Ausführungsform weist die Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid Lithium-Beweglichkeit (Li⁺-Beweglichkeit) auf und ist eine Schicht wie z. B. eine LiCoO₂-, LiMnO₂-, Li₄TiO₁₂-, LiNiO₂-, LiNbO₃-, Li₃N:H- oder LiTiS₂-Schicht, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
In einer Ausführungsform weist die Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid Natrium-Beweglichkeit (Na⁺-Beweglichkeit) auf und ist eine Schicht aus Na- β - Aluminiumoxid.
In einer Ausführungsform weist die Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid Silber-Beweglichkeit (Ag⁺-Beweglichkeit) auf und ist eine Schicht wie z. B. eine AgI-, RbAg₄I₅- oder AgGeAsS₃-Schicht, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
In einer Ausführungsform ist der Widerstand der Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid ungefähr im Bereich von 10 mOhm cm - 10 kOhm, wenn er in einem niedrigen Feld von etwa 0,1 V gemessen wird.
In einer Ausführungsform ist die Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid mit einer Elektrode gekoppelt, die ein Zwischenschichtträger für Kationen ist.
In einer Ausführungsform enthält das Speicherfeld ferner eine Selektorschicht, die an jedem Kreuzungspunkt zwischen der entsprechenden Bitleitung und dem Speicherelement angeordnet ist.
In einer Ausführungsform enthält das Speicherfeld ferner mehrere Schalttransistoren für das Feld, wobei die Schalttransistoren oberhalb des Substrats und unterhalb der mehreren horizontalen Wortleitungen, der mehreren vertikalen Bitleitungen und der mehreren Speicherelemen-, te angeordnet sind.
In einer Ausführungsform sind die mehreren vertikalen Bitleitungen mit dem darunter liegenden Substrat ohne zusätzliche Streckenführungsschichten gekoppelt.
In einer Ausführungsform enthält das Speicherfeld ferner zweite mehrere horizontale Wortleitungen, die in einer zweiten Ebene oberhalb der und parallel zu der ersten Ebene angeordnet sind. Die mehreren vertikalen Bitleitungen sind außerdem mit den zweiten mehreren horizontalen Wortleitungen eingeschoben, um zweite mehrere Kreuzungspunkte zwischen jeweils einer der zweiten mehreren horizontalen Wortleitungen und jeweils einer der mehreren vertikalen Bitleitungen bereitzustellen. Das Speicherfeld enthält außerdem ferner zweite mehrere Speicherelemente, die in der zweiten Ebene angeordnet sind, wobei ein Speicherelement an jedem Kreuzungspunkt zwischen der entsprechenden Wortleitung und Bitleitung des Kreuzungspunkts angeordnet ist.
In einer Ausführungsform enthält das Direktzugriffsspeicherfeld mit leitfähigem Oxid (CORAM-Feld) mehrere Kreuzungspunkte in einer horizontalen Ebene oberhalb eines Substrats, wobei jeder Kreuzungspunkt aus einer entsprechenden horizontalen Wortleitung und vertikalen Bitleitung gebildet ist. Das CORAM-Feld enthält außerdem mehrere CORAM-Elemente, wobei jedes CORAM-Element an einem entsprechenden einen Kreuzungspunkt angeordnet ist.
In einer Ausführungsform enthält jedes der mehreren CORAM-Elemente eine Speicherschicht mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid.
In einer Ausführungsform enthält jedes der mehreren CORAM-Elemente eine Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid.
In einer Ausführungsform enthält das CORAM-Feld ferner zweite mehrere Kreuzungspunkte in einer zweiten horizontalen Ebene oberhalb der ersten horizontalen Ebene, wobei jeder Kreuzungspunkt aus einer entsprechenden horizontalen Wortleitung und vertikalen Bitleitung gebildet ist. Das CORAM-Feld enthält außerdem ferner zweite mehrere CORAM-Elemente, wobei jedes CORAM-Element an einem entsprechenden Kreuzungspunkt aus den zweiten mehreren Kreuzungspunkten angeordnet ist. Dieselbe Bitleitung koppelt ein CORAM-Element aus den ersten mehreren CORAM-Elementen und ein CORAM-Element aus den zweiten mehreren CORAM-Elementen.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Herstellen eines Speicherfelds das Ausführen einer ersten einzelnen Lithographieoperation, um zwei oder mehr mehrere horizontale Wortleitungen zu bilden, wobei jede mehrere horizontale Wortleitungen in einer unterschiedlichen Ebene oberhalb eines Substrats angeordnet sind. Das Verfahren enthält außerdem das Ausführen einer zweiten einzelnen Lithographieoperation, um mehrere vertikale Bitleitungen zu bilden, wobei jede Bitleitung einen Kreuzungspunkt mit einer entsprechenden aus jeder aus den zwei oder mehr mehreren horizontalen Wortleitungen bildet. Das Verfahren enthält außerdem das Bilden eines Speicherelements an jedem Kreuzungspunkt.
In einer Ausführungsform enthält das Bilden des Speicherelements an jedem Kreuzungspunkt das Bilden eines Direktzugriffsspeicherelements mit leitfähigem Oxid (CORAM-Element).
In einer Ausführungsform enthält das Bilden des CORAM-Elements das Bilden einer Speicherschicht mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid.
In einer Ausführungsform enthält das Bilden des CORAM-Elements das Bilden einer Speicherschicht mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid.

Claims

Speicherfeld, das Folgendes umfasst: ein Substrat; mehrere horizontale Wortleitungen (1136), die in einer Ebene oberhalb des Substrats angeordnet sind; mehrere vertikale Bitleitungen (1132), die oberhalb des Substrats angeordnet und zwischen die mehreren horizontalen Wortleitungen (1136) eingeschoben sind, um mehrere Kreuzungspunkte zwischen jeweils einer der mehreren horizontalen Wortleitungen (1136) und jeweils einer der mehreren vertikalen Bitleitungen (1132) bereitzustellen, wobei die vertikalen Bitleitungen (1132) direkt das Substrat kontaktieren; mehrere Speicherelemente (1110), die in der Ebene oberhalb des Substrats angeordnet sind, wobei ein Speicherelement (1110) an jedem Kreuzungspunkt zwischen der entsprechenden Wortleitung (1136) und Bitleitung (1132) des Kreuzungspunkts angeordnet ist, wobei jedes Speicherelement (1110) eine vertikale nichtleitende Selektorschicht und eine horizontale Speicherschicht (1114) mit leitfähigem Oxid aufweist.
Speicherfeld nach Anspruch 1, wobei jedes aus den mehreren Speicherelementen (1110) ein Direktzugriffsspeicherelement (1110) mit leitfähigem Oxid, CORAM-Element, ist.
Speicherfeld nach Anspruch 2, wobei das CORAM-Element die Speicherschicht (1114) mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid aufweist.
Speicherfeld nach Anspruch 3, wobei die Speicherschicht (1114) mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid eine mit Sauerstoffleerstellen dotierte Oxidschicht mit niedrigem Widerstand umfasst, die eine Dicke ungefähr in dem Bereich von 1 - 10 nm aufweist.
Speicherfeld nach Anspruch 3, wobei die Speicherschicht (1114) mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ITO, In₂O_3-xSnO_2-x, In₂O_3-x, sub-stöchiometrischem Yttriumoxid-dotiertem Zirkoniumdioxid, Y₂O_3-xZrO_2-x, oder La_1- _xSr_xGa_1-yMg_yO_3-X-0,5(x+y) besteht und wobei der spezifische Widerstand der Speicherschicht (1114) mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid ungefähr in dem Bereich von 10 mOhm cm - 10 kOhm cm ist, wenn er in einem niedrigen Feld von ungefähr 0,1 V gemessen wird.
Speicherfeld nach Anspruch 3, wobei die Speicherschicht (1114) mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid mit einer Elektrode (1112, 1116) gekoppelt ist, die ein Sauerstoffreservoir bereitstellt.
Speicherfeld nach Anspruch 2, wobei das CORAM-Element die Speicherschicht (1114) mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus LiCoO₂, LiMnO₂, Li₄TiO₁₂, LiNiO₂, LiNbO₃, Li₃N:H, LiTiS₂, Na- β -Aluminiumoxid, AgI, RbAg₄I₅ und AgGeAsS₃ besteht, und wobei der spezifische Widerstand der Speicherschicht (1114) mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid ungefähr im Bereich von 10 mOhm cm - 10 kOhm cm ist, wenn er in einem niedrigen Feld von etwa 0,1 V gemessen wird.
Speicherfeld nach Anspruch 7, wobei die Speicherschicht (1114) mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid mit einer Elektrode (1112, 1116) gekoppelt ist, die ein Zwischenschichtträger für Kationen ist.
Speicherfeld nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: mehrere Schalttransistoren (1134) für das Feld, wobei die Schalttransistoren (1134) oberhalb des Substrats und unterhalb der mehreren horizontalen Wortleitungen (1136), der mehreren vertikalen Bitleitungen (1132) und der mehreren Speicherelemente (1110) angeordnet sind.
Speicherfeld nach Anspruch 1, wobei die mehreren vertikalen Bitleitungen (1132) mit dem darunter liegenden Substrat ohne zusätzliche Streckenführungsschichten gekoppelt sind.
Speicherfeld nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: zweite mehrere horizontale Wortleitungen (1136), die in einer zweiten Ebene oberhalb und parallel zu der ersten Ebene angeordnet sind, wobei die mehreren vertikalen Bitleitungen (1132) außerdem zwischen den zweiten mehreren horizontalen Wortleitungen (1136) eingeschoben sind, um zweite mehrere Kreuzungspunkte zwischen jeweils einer der zweiten mehreren horizontalen Wortleitungen (1136) und jeweils einer der mehreren vertikalen Bitleitungen (1132) bereitzustellen; und zweite mehrere Speicherelemente (1110), die in der zweiten Ebene angeordnet sind, wobei ein Speicherelement (1110) an jedem Kreuzungspunkt zwischen der entsprechenden Wortleitung (1136) und Bitleitung (1132) des Kreuzungspunkts angeordnet ist.
Direktzugriffsspeicherfeld mit leitfähigem Oxid, CORAM-Feld, das Folgendes umfasst: mehrere Kreuzungspunkte in einer horizontalen Ebene oberhalb eines Substrats, wobei jeder Kreuzungspunkt aus einer entsprechenden horizontalen Wortleitung (1136) und einer vertikalen Bitleitung (1132) gebildet ist, wobei die vertikale Bitleitungen (1132) direkt das Substrat kontaktiert; und mehrere CORAM-Elemente, wobei jedes CORAM-Element an einem entsprechenden Kreuzungspunkt angeordnet ist und eine vertikale nichtleitende Selektorschicht und eine horizontale Speicherschicht (1114) mit leitfähigem Oxid aufweist.
CORAM-Feld nach Anspruch 12, wobei die Speicherschicht (1114) anionenbasiertes leitfähiges Oxid aufweist.
CORAM-Feld nach Anspruch 12, wobei die Speicherschicht (1114) kationenbasiertes leitfähiges Oxid aufweist.
CORAM-Feld nach Anspruch 12, das ferner Folgendes umfasst: zweite mehrere Kreuzungspunkte in einer zweiten horizontalen Ebene oberhalb der ersten horizontalen Ebene, wobei jeder Kreuzungspunkt aus einer entsprechenden horizontalen Wortleitung (1136) und einer vertikalen Bitleitung (1132) gebildet ist; und zweite mehrere CORAM-Elemente, wobei jedes CORAM-Element an einem entsprechenden Kreuzungspunkt der zweiten mehreren Kreuzungspunkte angeordnet ist, wobei dieselbe Bitleitung (1132) ein CORAM-Element aus den ersten mehreren CORAM-Elementen und ein CORAM-Element aus den zweiten mehreren CORAM-Elementen koppelt.
Verfahren zum Herstellen eines Speicherfelds, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ausführen einer ersten Lithographieoperation, um zwei oder mehr mehrere horizontale Wortleitungen (1136) zu bilden, wobei jede der mehreren horizontale Wortleitungen (1136) in einer unterschiedlichen Ebene oberhalb eines Substrats angeordnet sind; Ausführen einer zweiten einzelnen Lithographieoperation, um mehrere vertikale Bitleitungen (1132) zu bilden, wobei jede Bitleitung (1132) einen Kreuzungspunkt mit einer entsprechenden aus jeder der zwei oder mehr mehreren horizontalen Wortleitungen (1136) bildet, wobei die vertikalen Bitleitungen (1132) direkt das Substrat kontaktieren; und Bilden eines Speicherelements an jedem Kreuzungspunkt, wobei jedes Speicherelement (1110) eine vertikale nichtleitende Selektorschicht und eine horizontale Speicherschicht (1114) mit leitfähigem Oxid aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bilden des Speicherelements an jedem Kreuzungspunkt das Bilden eines Direktzugriffsspeicherelements mit leitfähigem Oxid, CORAM-Element, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Bilden des CORAM-Elements das Bilden der Speicherschicht (1114) mit anionenbasiertem leitfähigem Oxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Bilden des CORAM-Elements das Bilden der Speicherschicht (1114) mit kationenbasiertem leitfähigem Oxid umfasst.