存储器器件和存储系统
阅读：126发布：2022-11-28
专利汇可以提供存储器器件和存储系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 存储器 器件和存储系统，其中存储器器件，根据本发明的建议，包括：存储器元件和对称双向选择器，所述对称双向选择器与所述存储器元件 串联 耦合，其中所述对称双向选择器的开启 电压 大于在未选择状态中的所述存储器器件的偏置电压，所述存储器元件为 铁 电或一次性可编程存储器元件。，下面是存储器器件和存储系统专利的具体信息内容。
1.一种存储器器件，包括：存储器元件和对称双向选择器，所述对称双向选择器与所述存储器元件串联耦合，其中所述对称双向选择器的开启电压大于在未选择状态中的所述存储器器件的偏置电压，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
2.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于：所述存储器器件配置为在开启状态中以第一电压偏置以及在关断状态中以第二电压偏置，所述关断状态具有比所述开启状态的电阻值更高的电阻值，且所述对称双向选择器的开启电压大于所述第二电压。
3.如权利要求2所述的存储器器件，其特征在于：所述对称双向选择器的开启电压小于或等于所述存储器器件的第一电压。
4.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于：当所述对称双向选择器开启时，将所述对称双向选择器配置为允许电流在正向偏置方向和反向偏置方向上流动，且在所述正向偏置方向和所述反向偏置方向上具有相同的电阻值。
5.如权利要求1所述存储器器件，其特征在于，还包括：字线，所述字线耦合到所述存储器元件单元；位线，所述位线耦合到所述对称双向选择器，所述位线、所述存储器元件、所述对称双向选择器以及所述字线串联耦合。
6.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于，在所述对称双向选择器与所述铁电或一次性可编程存储器元件之间设置有中间电极。
7.如权利要求6所述的存储器器件，其特征在于：所述中间电极为从由Polysilicon,RuO,Ru,W,Al,Pd、Ag、Ti、Zr、Hf、Mo、Co、CrCu、BiCu、TiMo、TiW、Si、Ge、TiO2、HfO2、TaN、TiN、PtSi、PdSi、硼化物和碳化物构成的组中选择的材料。
8.如权利要求7所述的存储器器件，其特征在于：所述中间电极和所述对称双向选择器含有的材料不同。
9.如权利要求1或8所述的存储器器件，其特征在于：所述对称双向选择器包括双向阈值开关(OTS)，所述双向阈值开关包括从由AsTeGeSi、AsTeGeSiN、GeTe、GeSe、和ZnTe构成的组中选择的硫族化物相变材料。
10.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于：所述存储器器件具有掺杂Si、Zr、Y、Al、Gd、Sr和La等不同元素的Hf02基薄膜。
11.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于：所述存储器元件为铁电存储器元件，且由有导电材料、绝缘材料和铁电薄膜等的交替层形成。
12.如权利要求1所述的存储器器件，其特征在于：所述存储器器件的材料是熔丝/反熔丝薄膜、XPM用的可击穿氧化层薄膜或超薄SiO薄膜。
13.一种存储系统，包括：存储器阵列，所述存储器阵列包括在垂直方向上堆叠的多个存储器单元，所述存储器单元包括：存储器元件；选择器，所述选择器与所述电阻式存储器元件串连耦合，所述选择器的开启电压大于在未选择状态中的所述存储器单元的偏置电压，所述选择器在开启状态期间在正向偏置方向和反向偏置方向两者上具有实质上相同的电阻值；控制器，所述控制器可操作地耦合到所述存储器阵列，配置为选择所述存储器单元中的一个或多个以进行数据存取，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
14.一种存储器器件，包括：利用储器元件存储数据的装置；以及控制与所述存储器元件串联耦合的所述存储器器件的漏电流的装置，当所述存储器元件单元处于未选择状态时，用于控制漏电流的所述装置配置为处于不导电状态中，用于控制漏电流的所述装置的开启电压大于在未选择状态中的所述存储器器件的偏置电压，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
15.一种存储器器件，包括：存储器元件；选择器，所述选择器与所述所述存储器器件存储器元件串连耦合，用于将所述选择器置于导电状态中的电压为第三电压，用于将所述存储器器件置于有效但不可存取状态的电压为第四电压，所述第三电压大于所述第四电压，在所述导电状态中的所述选择器配置为在正向偏置方向和反向偏置方向上具有相同的电阻值，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
存储器器件和存储系统
技术领域
背景技术
[0002] 在各种消费电子产品和计算机中，结合非易失性存储器(NVM)的固态数据存储器件经常替代或补充用于大容量存储的常规旋转硬盘驱动器。诸如平面架构的一个三极晶体管与一个电容器(1T1C)的一些存储器架构可以相对易于实现，可以具有很小的或没有干扰效应或者潜行路径(sneak path)，和/或可以具有高并行性，但是这样的存储器架构难以通过简单地堆叠扩展因为成本太高。
发明内容
[0003] 基于此，有必要提供一种新型结构的存储器器件和存储系统。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种存储器器件，包括：存储器元件和对称双向选择器，所述对称双向选择器与所述存储器元件串联耦合，其中所述对称双向选择器的开启电压大于在未选择状态中的所述存储器器件的偏置电压，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
[0005] 可选的，所述存储器器件配置为在开启状态中以第一电压偏置以及在关断状态中以第二电压偏置，所述关断状态具有比所述开启状态的电阻值更高的电阻值，且所述对称双向选择器的开启电压大于所述第二电压。
[0006] 可选的，所述对称双向选择器的开启电压小于或等于所述存储器器件的第一电压。
[0008] 可选的，还包括：字线，所述字线耦合到所述存储器元件单元；位线，所述位线耦合到所述对称双向选择器，使得所述位线、所述存储器元件、所述对称双向选择器、以及所述字线串联耦合。
[0010] 可选的，所述中间电极为从由Polysilicon,RuO,Ru,W,Al,Pd、Ag、Ti、Zr、Hf、Mo、Co、CrCu、BiCu、TiMo、TiW、Si、Ge、TiO2、HfO2、TaN、TiN、PtSi、PdSi、硼化物和碳化物构成的组中选择的材料。
[0011] 可选的，所述中间电极和所述对称双向选择器包括不同的材料。
[0013] 可选的，所述存储器器件材料是：掺杂Si、Zr、Y、Al、Gd、Sr和La等不同元素的Hf02基薄膜，所述存储器器件材料具有铁电性质。
[0014] 可选的，所述存储器元件为铁电存储器元件，且由有导电材料、绝缘材料和铁电薄膜等的交替层形成。
[0016] 为了实现上述目的，本发明还提供一种存储系统，包括：存储器阵列，所述存储器阵列包括在垂直方向上堆叠的多个存储器单元，其中所述多个存储器单元的存储器单元包括：存储器元件；选择器，所述选择器与所述电阻式存储器元件串连耦合，其中所述选择器的开启电压大于在未选择状态中的所述存储器单元的偏置电压，并且所述选择器在开启状态期间在正向偏置方向和反向偏置方向两者上具有实质上相同的电阻值；控制器，所述控制器可操作地耦合到所述存储器阵列，并且配置为选择所述存储器单元中的一个或多个以进行数据存取，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
[0017] 为了实现上述目的，本发明还提供一种存储器器件，包括：利用储器元件存储数据的装置；以及控制与所述存储器元件串联耦合的所述存储器器件的漏电流的装置，其中当所述存储器元件单元处于未选择状态时，用于控制漏电流的所述装置配置为处于不导电状态中，其中用于控制漏电流的所述装置的开启电压大于在未选择状态中的所述存储器器件的偏置电压，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
[0018] 可选的，所述存储器器件配置为在开启状态中以第一电压偏置，并且，其中用于控制漏电流的所述装置的开启电压小于或等于所述第一电压。
[0019] 可选的，还包括在用于控制漏电流的所述装置和所述电阻式存储器元件之间的中间电极。
[0020] 可选的，所述中间电极包括从由Polysilicon,RuO,Ru,W,Al,Pd、Ag、Ti、Zr、Hf、Mo、Co、CrCu、BiCu、TiMo、TiW、Si、Ge、TiO2、HfO2、TaN、TiN、PtSi、PdSi、掺杂Si,硼化物和碳化物构成的组中选择的材料。
[0021] 可选的，所述中间电极和用于控制漏电流的所述装置包括不同的材料。
[0022] 为了实现上述目的，本发明还提供一种存储器器件，包括：存储器元件；选择器，所述选择器与所述所述存储器器件存储器元件串连耦合，用于将所述选择器置于导电状态中的电压为第三电压，用于将所述存储器器件置于有效但不可存取状态的电压为第四电压，所述第三电压大于所述第四电压，在所述导电状态中的所述选择器配置为在正向偏置方向和反向偏置方向上具有相同的电阻值，所述存储器元件为铁电或一次性可编程存储器元件。
[0023] 可选的，偏置所述存储器器件，以在第三电压下是可存取的和在第四电压下是不可存取的，并且其中所述选择器的第一电压大于所述第四电压。
[0024] 可选的，所述选择器的第一电压小于或等于所述存储器器件的第三电压。
[0025] 可选的，当所述选择器在所述导电状态中时，所述选择器配置为允许电流在正向偏置方向和反向偏置方向上流动。
[0026] 可选的，还包括：位线，所述位线耦合到所述电阻式存储器元件；以及字线，所述字线耦合到所述选择器，使得所述位线、所述所述的铁电或OTP式存储器器件存储器元件、所述选择器、以及所述字线串联耦合。
[0027] 可选的，还包括在所述选择器和所述电阻式存储器元件之间的中间电极。
[0028] 可选的，其中所述中间电极包括从由Polysilicon,RuO,Ru,W,Al,Pd、Ag、Ti、Zr、Hf、Mo、Co、CrCu、BiCu、TiMo、TiW、Si、Ge、TiO2、HfO2、TaN、TiN、PtSi、PdSi、掺杂Si,硼化物和碳化物构成的组中选择的材料。
[0029] 可选的，其中所述中间电极和所述选择器包括不同的材料。
[0030] 可选的，其中所述选择器包括双向阈值开关(OTS)，所述双向阈值开关包括从由AsTeGeSi、AsTeGeSiN、GeTe、GeSe、和ZnTe等构成的组中选择的硫族化物相变材料。
[0031] 可选的，还包括：第一导体，所述第一导体耦合到所述选择器；以及第二导体，所述第二导体耦合到所述电阻式存储器元件；其中所述第一电压和所述第二电压各自经由所述第一导体和第二导体施加到与所述电阻式存储器元件串联耦合的所述选择器上。附图说明
[0033] 图2为本发明垂直三维(3D)一次性可编程(OTP)随机存取存储器的架构示意框图；
[0034] 图3(a)和图3(b)为本发明两种双向阈值型选择器的垂直3DFeRAM设计架构的截面图示意图；
[0035] 图4为本发明具有双向阈值型选择器的垂直3D一次性可编程NVM随机存取存储器(OTP)架构的截面图示意图；
[0036] 图5为本发明垂直三维(3D)铁电电容式随机存取存储器(FeRAM)的架构示意框图；
[0037] 图6为本发明用于制造双向阈值型选择器的垂直3DFeRAM和3D一次性可编程NVM随机存取存储器(OTP)结构的过程的一个实施例；
[0038] 图7为本发明漏电流影响垂直3DFeRAM和3D一次性可编程(OTP)随机存取存储器读写的一个实施例。
具体实施方式
[0039] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0040] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与为本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0041] 应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0042] 空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0043] 在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0044] 这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。
[0045] 本文所使用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇，例如对于P型和N型杂质，为区分掺杂浓度，简易的将P+型代表重掺杂浓度的P型，P型代表中掺杂浓度的P型，P-型代表轻掺杂浓度的P型，N+型代表重掺杂浓度的N型，N型代表中掺杂浓度的N型，N-型代表轻掺杂浓度的N型。
[0046] 本发明提供用于减小3D FeRAM和3D一次性可编程(OTP)随机存取存储器结构中的漏电流的各种双向阈值型选择器和架构。FeRAM和OTP存储器单元串联连接的双向阈值型选择器，使得通过非选定单元的漏电流可以实质上减小。
[0047] 图1描绘了用于电容式FeRAM随机存取存储器的系统的一个实施例的剖面立体图。在所描绘的实施例中，存储器的系统包含多个金属层(100)和垂直多层导电柱(200)。多个金属层(100)与垂直多层导电柱结构(200)交接处结构是非易失性存储器元件101(a)，每个非易失性存储器元件101(a)包含基板、多个垂直存储器结构200、多个通用或选择位线103(SL)、多个位线104(BL)、以及多个三极管。在该示例中，如图1所示，通用位线103在X方向上延伸，并且BL位线104在Y方向上延伸。在一些示例中，垂直存储器结构200可以是指在图1中的Z方向上延伸并位于通用位线103与位线104之间的交叉处三极管的上方。垂直存储器结构200中的每一个中心具有垂直导线，其经由字线102(WL)连接的金属层(100)与非易失性存储器单元101(a)，通过通用选择线104(SL)由三极管开关最后耦合到对应的位线103(BL)。
[0048] 通常，非易失性铁电存储器单元101包括用于存储数据的非易失性存储器介质。铁电非易失性存储器单元(101)可以包垂直三维(3D)存储器结构200的阵列与其相交的金属层(100)的一部分。
[0049] 在一个实施例中，铁电存储单元包括多个存储数据的电容式存储器材料(即一个或多个层的垂直3D存储器结构101的阵列)。如本文所使用的铁电电容式存储器材料是具有可以反转其极化方向的铁电材料。可以用于制造FeRAM器件的材料是：掺杂Si、Zr、Y、Al、Gd、Sr和La等不同元素的Hf02基薄膜它具有显著的铁电性质。
[0050] 在一个实施例中，可以使用FeRAM材料的两个方向相反极化状态来存储每个单元的单个数据位。Ferroelectric RAMs(FRAM)利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态；当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来的位置。这是由于晶体的中间层是一个高能阶，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置[0051] 在某些实施例中，若干集成电路层可以沉积在基板，以形成非易失性存储器读写线路的一部分。在所描绘的实施例中，铁电非易失性存储器元件包含多个导电位线线(BL)和通用选择线(SL)，在导电通用选择线(SL)和位线之间(BL)(例如，在相同层中的相邻字线之间，在不同层中的字线(WL)之间，在通用选择线之间，在字线(WL)和通用选择线之间，和/或在非易失性存储器元件的其他导电材料之间)具有电绝缘材料。
[0052] 如图3(a)与图6所示，铁电非易失性存储器可以由有导电材料(例如，金属)和绝缘材料(例如，电介质)等的交替层形成，使用掩模工艺、沉积工艺、和/或其它类似工艺以形成非易失性存储器元件的字线(WL)、位线(BL)以及其他特征和电路。
[0053] 在图3(a)实施例中铁电非易失性存储器单元与金属层电极形成垂直平面接触，而在图3(b)实施例中，铁电非易失性存储器可以由有导电材料(例如，金属)，绝缘材料(例如，电介质)和铁电薄膜等的交替层形成，因此铁电非易失性存储器单元与金属层电极形成垂直三维结构接触。随着1T1C的电容式铁电存储器密度增加，平面接触的存储单元与其铁电薄膜的面积变得越来越小，为了获取足够的表面电荷，必须保持存储单元表面积不变，因此铁电存储单元结构采用三维沟道结构更利于高密度器件。
[0054] 整个垂直存储器结构柱结构(200)包括用于存储数据的非易失性存储器介质，诸如电容式铁电或OTP存储器材料等。如图6所示，在某些实施例中，可以使用具有字线(WL)的层的迭代、分层沉积工艺形成垂直存储器结构。在其他实施例中，在制造和/或制作工艺期间，一个或多个存储器孔(例如开口或腔)可以用于形成在非易失性存储介质柱状层结构(200)，其中可以沉积和/或以其他方式形成垂直存储器结构200。例如，可以使用掩模工艺(例如，防止导电材料或电绝缘材料的沉积)来保留存储器孔或其他开口。在沉积导电材料和电绝缘材料的层之后，可以钻孔、切割、蚀刻和/或以其他方式形成存储器孔或其他开口等等。
[0055] 在某些实施例中，垂直存储器结构(200)沉积在存储器孔或其它开口中，或者以其他方式形成在存储器孔或其它开口中，该存储器孔或其它开口在基板上的导电材料和电绝缘材料的层中。如图3(a)所示,在一个实施例中，字线WL与各层金属层(100)连接，而各层金属层(100)与垂直多层导电柱结构(200)交接处结构是非易失性存储器单元101(a)。因此3D垂直存储器结构101(a)形成非易失性存储器单元的三维(3D)阵列。
[0056] 如图3(a)、图3(b)与图4所示的实施例中，垂直存储器结构(200)中的非易失性存储器介质(例如，铁电或OTP存储器材料等)和/或一个或多个其它层(例如，分隔层、选择器层、中心位线层等)可以使用原子层沉积(ALD)工艺和/或另一种薄膜或化学气相沉积(CVD)工艺来沉积在存储器孔或其他开口中。例如，前驱体化学物质(例如，替代气态物质等)的序列可以暴露于存储器孔或其他开口的表面，该表面用作在其上生长预期层的基板(例如，相变材料或其他非易失性存储器介质的层、碳和/或氧化物，氮化物的分隔层、不同相变材料的选择器层、金属中心位线层等)。在一个实施例中，可以同时使用多个前驱体。在另一实施例中，不同的前驱体可以插入一系列顺序的、不重叠的脉冲中，等等。在某些实施例中，前驱体分子以自限性的方式与表面反应，使得一旦消耗了表面上的所有反应位点(reactive site)，该反应终止(例如，ALD循环)。在其它实施例中，可以使用直接液体注入(DLI)蒸发器沉积工艺，可以使用物理气相沉积(PVD)工艺，等等。
[0057] 如图3(a)、图3(b)与图4所示的一个实施例中，垂直存储器柱结构200包括多个层，诸如导电位线层(例如，本地位线、中心位线、垂直位线等)、非易失性存储器介质层(例如，铁电或OPT存储器材料层等)、选择器层、和/或另一层。在一个实施例中，选择器层可以包含双向阈值型开关材料层等。在所描绘的实施例中，每个垂直存储器结构101可以包含中心垂直导电位线，铁电或OTP材料作为非易失性存储介质。在如图一，二，三，四与五所示所描绘的实施例中，一个或多个字线WL连接的金属层与选择器层(例如，双向阈值开关材料)进行电接触，在每个字线WL连接的金属层和相关联的位线之间通过垂直存储器柱结构200可形成一个或多个存储器单元100。
[0058] 如图7所示，在某些实施例中，选择器层可以减小和/或消除可以导致干扰效应和/或更高电流的潜行路径电流(漏电流)，允许比在没有选择器的情况下将可能具有的存储器阵列尺寸更大的存储器阵列尺寸(例如，更多的存储器单元和层)。如本文所使用的，选择器包括与非易失性存储器介质(例如铁电或OTP材料等)进行电通信的非线性元件(NLE)和/或开关元件，以提供非易失性存储器介质的不同存储器单元的电选择性。
[0059] 在一个实施例中，选择器包括可以由相变材料形成的双向阈值开关(OTS)或非线性易失性开关。双向阈值开关(OTS)可以包括两端对称的压敏开关器件(例如，电流隔离器件)。该压敏开关器件包括硫族化物和/或其它相变材料，至少具有阻断状态(不导电或高电阻值)和导电状态(低电阻值)，等等。响应于通用线(SL)与位线(BL)之间的电势超过对应的非易失性存储器单元的OTS选择器的阈值电压，OTS变为导电，选择非易失性存储器单元并将电流传导到非易失性存储器单元。OTS为对称的意义是：当电流在不同方向(例如正向和反向)上流过两个端子时，OTS具有实质上类似的电阻值或电导率。在一些示例中，正向与反向之间的电阻值的差异可以是5％或更少。在一个实施例中，OTS可以称为对称双向选择器。
[0060] 在各种实施例中，双向阈值开关(OTS)选择器可以包括诸如AsTeGeSi、AsTeGeSiN、GeTe、GeSe、SiTe、ZnTe、GeTeSbAs、GeSbTe等的硫族化物相变材料(例如双向阈值开关材料)和/或这些元素(例如，As、Te、Ge、Si、N、Se、Zn等)的一种或多种其它组合。在各种实施例中，OTS选择器可以由与存储器单元的非易失性存储器介质不同的材料制成。在一个实施例中，用于选择器的相变材料(例如，双向阈值开关材料)具有比用作存储器单元(例如，铁电或OTP)的熔点，矫顽场和/或相变点更高的熔点和/或相变点。
[0061] 以此方式，在某些实施例中，在非易失性存储器元件单元101的正常操作(例如，典型温度、电压和/或电流)期间，甚至当非易失性存储器介质改变状态或电阻值时，选择器保持其特性(例如电阻或电导率)并且不改变状态或相位。当以OTS材料实现选择器时，选择器具有在其他类型的选择器中不可得的特性(例如，双向阈值型开关、对称开关和非线性开关)，该其他类型的选择器诸如多结选择器(例如，Si PN结等)、氧化物结选择器(例如，Ox PN结等)、氧化物整流器、基于混合离子-电子导电(MIEC)的选择器(例如SE中的Cu+，等等)、金属-绝缘体-金属(MIM)结、金属-绝缘体-半导体(MIS)结、金属-半导体(MS)肖特基结等。
[0062] 在所描绘的实施例中，非易失性存储器介质(例如，电阻式存储器材料)和对称双向OTS选择器在与字线WL(102)相连接的金属层和位线BL(104)相连接的垂直存储器柱结构200中的中心导线之间串联连接，并且可以直接紧靠彼此地形成。在一些实施例中，可以在铁电与OTP存储器材料与选择器之间形成导电中间层或电极。在一些实施例中，OTS选择器和非易失性存储器介质的相对位置可以在相应的字线与位线之间反转。例如，OTS选择器可以直接连接到与位线BL(104)相连接的垂直存储器柱结构200中的中心导线上，并且非易失性存储器介质可以直接连接到与字线WL(102)相连接的金属层上。
[0063] 为了将数据写入到存储器元件单元，第一写入电流可以用于将第一逻辑值(例如，对应于高电阻值状态的值)写入到存储器元件单元，并且第二写入电流可以用于将第二逻辑值(例如，对应于低电阻值状态的值)写入到存储器元件单元。通过由在对应的位线和字线上施加不同的电压来在电阻式存储器元件上施加不同的电压，可以产生不同的写入电流。
[0064] 虽然铁电与OTP材料是在本文中用作非易失性存储器介质的主要实施例，但是在其他实施例中，非易失性存储器单元可以包括PCM、忆阻器存储器、可编程金属化单元存储器、相变存储器、纳米随机存取存储器(纳米RAM或NRAM)、基于纳米晶体线的存储器、石墨烯存储器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器、可编程金属化单元(PMC)存储器、导电桥接RAM(CBRAM)、磁阻RAM(MRAM)等等。
[0065] 在所描绘的实施例中，位于硅基板的场效应晶体管开关器件，将选择性地将通用选择线103开通使垂直存储器结构(200)内的垂直中心的线或字线(WL)与位线(BL)进行电通信。
[0066] 例如，开关器件可以包括晶体管(例如，垂直定向的场效应晶体管)。开关器件可以形成在基板中或基板上。开关器件是由通用选择线(SL)所驱动的栅极。在某些实施例中，还可以在基板中或基板内制造感测放大器、输入-输出(I/O)电路、控制电路、和/或其它外围电路。
[0067] 虽然非易失性存储器介质在本文中称为“存储器介质”，但是在各种实施例中，非易失性存储器介质通常可以包括能够记录数据的一个或多个非易失性记录介质，其可以称为非易失性存储器介质、非易失性存储介质等。此外，在各种实施例中，非易失性存储器元件单元101可以包括和/或称为非易失性记录元件、非易失性存储元件单元等。
[0068] 如图5所示，非易失性存储器控制器可以通过总线通信地耦合到非易失性存储器元件101等等。总线可以包括I/O总线。总线可以包括控制总线，用于将寻址和/或其他命令或控制信息通信到非易失性存储器元件101。在一些实施例中，总线可以并行地将多个非易失性存储器元件单元101通信地耦合到非易失性存储器控制器。该并行存取可以允许将多个非易失性存储器元件101作为组进行管理，形成逻辑存储器元件等。逻辑存储器元件可以被分割成相应的逻辑存储器单元(例如，逻辑页)和/或逻辑存储器划分(例如，逻辑块)。可以通过逻辑地组合非易失性存储器元件中的每一个的物理存储器单元而形成逻辑存储器单元。
[0069] 图2描绘了使用垂直3D OTP的系统的一个实施例。描绘了用于电容式OTP随机存取存储器的系统的一个实施例的立体图。而图4描绘了OTP实施例的剖面立体图.在所描绘的实施例中，存储器的系统包含一个或多个金属层(100)和垂直多层导电柱(200)。多个金属层(100)与垂直多层导电柱结构(200)交接处结构是非易失性存储器单元101(b)，每个非易失性存储器元件包含基板、多个垂直存储器结构200、多个通用或选择位线103(SL)、多个位线104(BL)、以及多个三极管。在该示例中，如图1所示，通用位线103在X方向上延伸，并且BL位线104在Y方向上延伸。在一些示例中，垂直存储器结构200可以是指在图1中的Z方向上延伸并位于通用位线103与位线104之间的交叉处三极管的上方。垂直存储器结构200中的每一个中心是垂直多晶硅导线，垂直存储器结构200中的每一个中心具有垂直导线，其经由字线102(WL)连接的金属层(100)与非易失性存储器单元101(b)，通过通用选择线104(SL)由三极管开关最后耦合到对应的位线103(BL)。
[0070] 通常，非易失性铁电存储器单元101(b)包括用于存储数据的非易失性存储器介质。OTP非易失性存储器单元(101)可以包垂直三维(3D)存储器结构200的阵列与其相交的金属层(100)的一部分。
[0071] 如本文所使用的OTP存储器单元是OTP tri-transistor存储单元结构.在一个实施例中，OTP存储单元里可以是了单层多晶硅的沟道多阱存储器结构，也可以是了单层多晶硅沟道多阱存储器结构.OTP存储器单元材料可以是熔丝/反熔丝薄膜、XPM用的可击穿氧化层薄膜和超薄SiO薄膜。
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