多比特機電存儲器件及其制造方法

專利名稱：多比特機電存儲器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體存儲器件，具體地，涉及一種多比特機電存 儲器件及其制造方法。本申請根據35 U. S. C. 119要求2006年8月24日遞交的韓國專利 申請No. 10-2006-0080203的優先權，將其全部內容一并在此作為參考。
背景技術：
半導體存儲器件包括用于存儲電子信息的存儲單元。非易失性存儲 器件廣泛使用，因為它們的相關存儲單元即使當禁用或去除電源時也能 保持信息。該特征使非易失性存儲器件尤其對用于便攜電子設備是有吸 引力的。隨著更高集成度連續趨勢，高密度布局、低功耗操作和高操作 速度針對此種器件是普遍考慮的。稱作閃速存儲器的一種非易失性存儲器件已經變得流行，因為其相 對便宜地生產，并且因為其以相對較低的功率要求操作；然而，已知閃 速存儲器一般存在較低的操作速度、相對較弱的數據保持可靠性、以及 相對較短的使用期限的缺陷。此外，此種器件是基于傳統晶體管的操作， 并且隨著進一步集成的壓力，它們日益遭受到短溝道效應、擊穿電壓降 低、以及柵極結的可靠性由于重復的編程/擦除周期而降低的困擾。此外， 因為晶體管尺寸的減小，存在單元間干擾增加的可能性，這可能進一步 不利地影響性能和可靠性。發明內容本發明實施例涉及一種多比特機電存儲器件及其制造方法，解決且 減少了傳統器件的上述限制。具體地，本發明實施例提出了一種多比特 機電存儲器件以及此種器件的形成方法，所述存儲器件除了其他特征之
外，還實現了高密度存儲、低電壓編程和擦除電壓、高速操作、增強的 數據保持力和較高的長期耐久性。本發明實施例可應用于非易失性和易 失性存儲器件格式。在一個方面，存儲器件包括襯底；位線，在襯底上沿第一方向延 伸；第一字線結構，在位線上并且與位線間隔且絕緣，第一字線結構沿 橫穿第一方向的第二方向延伸；電極，與位線相連，在第一字線結構之 上延伸，并且與第一字線結構間隔第一間隙；以及第二字線結構，在電 極之上并且與電極間隔第二間隙，第二字線結構沿第二方向延伸，其中， 電極在第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的，使得電極偏轉 以通過第一間隙在第一彎曲位置與第一字線結構的頂部電連接，以及偏 轉以通過第二間隙在第二彎曲位置與第二字線結構的底部電連接，并且 電極在止動位置與第一字線結構和第二字線結構相隔離。在一個實施例中，第一字線結構包括寫字線，并且第二字線結構包 括讀字線。在另一個實施例中，存儲器件還包括第一電介質，沿相對于襯底的 垂直方向隔離第一字線結構和位線。在另一個實施例中，存儲器件還包括第二電介質，沿相對于襯底的 水平方向隔離第一字線結構的一側和電極。在另一個實施例中，第二電介質包括在第一字線結構的側壁處的隔板。在另一個實施例中，電極包括第一部分，沿第一字線結構的側壁 方向延伸；以及第二部分，在第一字線結構和第二字線結構之間沿第一 字線結構的頂部方向從第一部分伸出。在另一個實施例中，電極的第一部分包括第一端，固定(anchored) 于第二部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。在另一個實施例中，電極包括可彈性變形的材料。在另一個實施例中，電極包括從以下材料組成的組中選定的至少一 種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電金屬、成型的記憶儲合金 和納米管。在另一個實施例中，第一字線結構和第二字線結構的每一個均包括 導體，并且其中存儲器件包括易失性存儲器件。在另一個實施例中，第一字線結構和第二字線結構的至少之一包 括導電層；以及在導電層與電極之間、并且與電極間隔第一和第二間 隙的相應之一的電荷俘獲結構，其中存儲器件包括非易失性存儲器件。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的電荷俘獲結 構電容性地相連。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極還與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的導電層電 容性地相連。在另一個實施例中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇 的結構氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結構和氧化物-氮化物-氧化鋁(0NA)結構。在另一個實施例中，存儲器件還包括第一和第二字線結構的至少之 一的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。在另一個實施例中，第一和第二字線結構之一包括寫字線結構，并 且第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線結構，并且在非易失性存 儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結構和位線之間施加第一電壓電 勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置以及止動位置中的一個 位置。在另一個實施例中，在導致電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位 置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程操作期間，電極響應于寫字線 結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲，以在彎曲位置與寫字線結構的 電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電 勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電荷俘獲結構中，電極保持處于 彎曲位置。在另一個實施例中，在處于第一狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當盡管施加 第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置時，讀 操作導致第一狀態的確定。
在另一個實施例中，在導致電極處于止動位置的非易失性存儲器件 的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓 電勢，使電極在止動位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相隔離，并且當 去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時，電極保持處于止動位置。在另一個實施例中，在處于第二狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當由于施加 第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結構相接觸的彎曲位置時，讀操作 導致第二狀態的確定。在另 一個實施例中，第一字線結構包括導電層和導電層上的電荷俘 獲結構，電荷俘獲結構位于第一字線結構的導電層和電極之間，并且電 荷俘獲結構與電極間隔第一間隙，并且其中，存儲器件包括非易失性存 儲器件。在另一個實施例中，第二字線結構包括導電層和導電層下的電荷俘 獲結構，電荷俘獲結構位于第二字線結構的導電層和電極之間，并且電 荷俘獲結構與電極間隔第二間隙，并且其中，存儲器件包括非易失性存儲器件。在另一個方面， 一種存儲器件包括襯底；位線，在襯底上沿第一 方向延伸；第一字線結構，在位線上并且與位線間隔且絕緣，第一字線 結構沿橫穿第一方向的第二方向延伸；'電極，與位線相連，在第一字線結構之上延伸，并且與第一字線結構間隔第一間隙；以及第二字線結構， 在電極之上并且與電極間隔第二間隙，第二字線結構沿第二方向延伸， 其中，第一字線結構和第二字線結構之一包括在該字線結構的導電層和 電極之間的電荷俘獲結構，其中電荷俘獲結構與電極間隔相應第一和第 二間隙的相應一個；其中，電極在第一字線結構和第二字線結構之間是 懸臂形式的，使得電極偏轉以通過第一間隙在第一彎曲位置與第一字線 結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二間隙在第二彎曲位置與第二字 線結構的底部電連接，并且電極在止動位置與第一字線結構和第二字線 結構相隔離。在一個實施例中，第一和第二字線結構的一個包括寫字線，以及第 一和第二字線結構的另一個包括讀字線。
在另一個實施例中，電極包括第一部分，沿第一字線結構的側壁 方向延伸；以及第二部分，在第一字線結構和第二字線結構之間沿第一 字線結構的頂部方向從第一部分伸出。在另一個實施例中，電極的第一部分包括第一端，固定于第二 部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。在另一個實施例中，電極包括可彈性變形的材料。在另一個實施例中，電極包括從以下材料組成的組中選定的至少一 種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電金屬、成型的記憶合金和 納米管。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的電荷俘獲結 構電容性地相連。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極還與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的導電層電 容性地相連。在另一個實施例中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇 的結構氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結構和氧化物-氮化物-氧化鋁(0NA)結構。 '在另一個實施例中，存儲器件還包括第一和第二字線結構的至少之一的導電層和電荷俘獲結構之間的ii渡層。在另一個實施例中，其中，第一和第二字線結構之一包括寫字線結 構，并且第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線結構，并且在非易 失性存儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結構和位線之間施加第一 電壓電勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置以及止動位置中 的一個位置。在另一個實施例中，在導致電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位 置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程操作期間，電極響應于寫字線 結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲，以在彎曲位置與寫字線結構的 電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電 勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電荷俘獲結構中，電極保持處于
彎曲位置。在另一個實施例中，在處于第一狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當盡管施加 第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置時，讀 操作導致第一狀態的確定。在另一個實施例中，在導致電極處于止動位置的非易失性存儲器件 的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓 電勢，使電極在止動位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相隔離，并且當 去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時，電極保持處于止動位置。在另一個實施例中，在處于第二狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當由于施加 第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結構相接觸的彎曲位置時，讀操作 導致第二狀態的確定。在另一個方面， 一種雙比特存儲器件包括襯底；位線，在襯底上 沿第一方向延伸；位線上的第一和第二下部字線結構，第一和第二下部 字線結構彼此間隔，并且與位線間隔且絕緣，第一和第二下部字線結構 的每一個均沿橫穿第一方向的第二方向延伸；第一和第二電極，與位線相連，第一電極在第一下部字線結構之上延伸并且與第一下部字線結構 間隔第一下部間隙，第二電極在第二下部字線結構之上延伸并且與第二下部字線結構間隔第二下部間隙；以及在相應第一和第二電極之上的第一和第二上部字線結構，第一和第二上部字線結構彼此間隔，第一上部 字線結構與第一電極間隔第一上部間隙，第二上部字線結構與第二電極間隔第二上部間隙，第一和第二上部字線結構的每一個均沿第二方向延 伸，其中，第一和第二下部字線結構以及第一和第二上部字線結構中的至少一對包括相應第一和第二字線結構的第一和第二導電層與相應的第 一和第二電極之間的第一和第二電荷俘獲結構，其中第一和第二電荷俘 獲結構與相應的第一和第二電極間隔相應的第一和第二間隙，其中，第 一電極在第一下部字線結構和第一上部字線結構之間是懸臂形式的，使 得第一電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第一下部字線結 構的頂部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第一
上部字線結構的底部電連接，并且第一電極在止動位置與第一下部字線 結構和第一上部字線結構相隔離；以及其中，第二電極在第二下部字線 結構和第二上部字線結構之間是懸臂形式的，使得第二電極偏轉以通過 第二下部間隙在第一彎曲位置與第二下部字線結構的頂部電連接，以及 偏轉以通過第二上部間隙在第二彎曲位置與第二上部字線結構的底部電 連接，并且第二電極在止動位置與第二下部字線結構和第二上部字線結 構相隔離。在一個實施例中，第一和第二電極的每一個均包括固定的第一端； 以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。在另一個實施例中，第一和第二電極的每一個均包括可彈性變形的 材料。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極與相應的至少一個上部和下部字線結構的電荷俘獲結構電容性 地相連。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極還與相應的至少一個上部和下部字線結構的導電層電容性地相 連。在另一個實施例中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇 的結構氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結構和氧化物-氮化物-氧化鋁(0NA)結構。 ''在另一個實施例中，雙比特存儲器件還包括相應的至少一個上部和 下部字線結構的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。在另一個實施例中，第一和第二下部字線結構以及第一和第二上部 字線結構中的一對包括第一和第二寫字線結構，所述第一和第二寫字線 結構包括相應的第一和第二電荷俘獲結構，第一和第二下部字線結構以 及第一和第二上部字線結構中的另一對包括第一和第二讀字線結構，并且在存儲器件的編程操作期間通過在第一寫字線結構和位線之間施加 第一電壓電勢，使第一電極或者處于與第一電極的第一狀態相對應的、 與第一寫字線結構的電荷俘獲結構相接觸的彎曲位置，或處于與第一電極的第二狀態相對應的止動位置；以及通過在第二寫字線結構和位線之 間施加第二電壓電勢，使第二電極或者處于與第二電極的第一狀態相對 應的、與第二寫字線結構的電荷俘獲結構相接觸的彎曲位置，或處于與 第二電極的第二狀態相對應的止動位置，'各個第一和第二電極的已編程 第一和第二狀態彼此獨立，取決于施加的相應第一和第二電壓電勢。在另一個實施例中，當去除第一寫字線結構和位線之間的第一電壓 電勢時，由于電荷被俘獲在第一寫字線結構的第一電荷俘獲結構中，第 一電極保持處于彎曲位置；以及當去除第二寫字線結構和位線之間的第 二電壓電勢時，由于電荷被俘獲在第二寫字線結構的第二電荷俘獲結構 中，第二電極保持處于彎曲位置。在另一個實施例中，在存儲器件的讀操作期間將第三電壓電勢施 加在位線和第一讀字線結構之間，并且當盡管施加第三電壓電勢，第一 電極仍保持處于與第一寫字線結構的第一電荷俘獲結構相接觸的彎曲位 置時，讀操作導致第一狀態的確定，以及當由于施加第三電壓電勢而使 第一電極處于與第一讀字線結構相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第二 狀態的確定；以及將第四電壓電勢施加在位線和第二讀字線結構之間， 并且當盡管施加第四電壓電勢，第二電極仍保持處于與第二寫字線結構 的第二電荷俘獲結構相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的確定， 以及當由于施加第四電壓電勢而使第二電極處于與第二讀字線結構相接 觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定。在另一個實施例中，通過在不同時間施加相應的第三和第四電壓電 勢，來執行各個第一和第二電極的讀操作。在另一個實施例中，電極包括從以下材料的組中選定的至少一種材 料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電金屬、成型的記憶合金和納米 管。在另一個方面， 一種雙比特存儲器件包括襯底；位線，在襯底上 沿第一方向延伸；位線上的第一和第二下部字線，第一和第二下部字線 彼此間隔，并且與位線間隔且絕緣，第一和第二下部字線的每一個均沿 橫穿第一方向的第二方向延伸；第一和第二電極，與位線相連，第一電 極在第一下部字線之上延伸并且與第一下部字線間隔第一下部間隙；第 二電極在第
隙；以及在相應第一和第二電極之上的第一和第二上部字線，第一和第 二上部字線彼此間隔，第一上部字線與第一電極間隔第一上部間隙，第 二上部字線與第二電極間隔第二上鄰間隙，第一和第二上部字線的每一 個均沿第二方向延伸，其中，第一電極在第一下部字線和第一上部字線 之間是懸臂形式的，使得第一電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲 位置與第一下部字線的頂部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第 二彎曲位置與第一上部字線的底部電連接，并且第一電極在止動位置與 第一下部字線和第一上部字線相隔離，以及其中，第二電極在第二下部 字線和第二上部字線之間是懸臂形式的，使得第二電極偏轉以通過第二 下部間隙在第一彎曲位置與第二下部字線的頂部電連接，以及偏轉以通 過第二上部間隙在第二彎曲位置與第二上部字線的底部電連接，并且第 二電極在止動位置與第二下部字線和第二上部字線相隔離。在一個實施例中，第一和第二電極的每一個均包括固定的第一端； 以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。在另一個實施例中，第一和第二電極的每一個均包括可彈性變形的 材料。在另一個實施例中，第一和第二下部字線以及第一和第二上部字線 中的一對包括第一和第二寫字線，第一和第二下部字線以及第一和第二 上部字線中的另一對包括第一和第二讀字線，并且在存儲器件的編程操 作期間通過在第一寫字線和位線之間施加第一電壓電勢，使第一電極 或者處于與第一電極的第一狀態相對應的、與第一寫字線相接觸的彎曲 位置，或處于與第一電極的第二狀態相對應的止動位置；以及通過在第 二寫字線和位線之間施加第二電壓電勢，使第二電極或者處于與第二電 極的第一狀態相對應的、與第二寫字線相接觸的彎曲位置，或處于與第 二電極的第二狀態相對應的止動位置，各個第一和第二電極的已編程第 一和第二狀態彼此獨立，取決于施加的相應第一和第二電壓電勢。在另一個實施例中，在存儲器件的讀操作期間將第三電壓電勢施 加在位線和第一讀字線之間，并且當盡管施加第三電壓電勢，第一電極 仍保持處于與第一寫字線相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的 確定，以及當由于施加第三電壓電勢而使第一電極處于與第一讀字線相 接觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定；以及將第四電壓電勢 施加在位線和第二讀字線之間，并且當盡管施加第四電壓電勢，第二電 極仍保持處于與第二寫字線相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態 的確定，以及當由于施加第四電壓電勢而使第二電極處于與第二讀字線 相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定。在另一個實施例中，通過在不同時間施加相應的第三和第四電壓電 勢，來執行各個第一和第二電極的讀操作。在另一個方面， 一種形成存儲器件的方法包括在襯底上設置沿第 一方向延伸的位線；在位線上順序地設置第一絕緣層、下部字線層和第一犧牲層，并且進行圖案化，以形成圖案化的第一犧牲層和沿橫穿第一方向的第二方向延伸的下部字線；在下部字線的側壁處設置絕緣隔板； 設置與位線相連的電極，在圖案化的第一犧牲層和下部字線之上延伸， 所述電極在下部字線的第一側的第一位置處和下部字線的第二側的第二 位置處與位線相接觸；在電極上順序地設置第二犧牲層和上部字線層， 并且進行圖案化，以形成圖案化的第二犧牲層和沿第二方向延伸的上部 字線；設置穿過上部字線、電極和卞部字線的溝槽，所述溝槽沿第二方 向延伸，以限定分別彼此間隔了所述溝槽的第一和第二上部字線、第一 和第二電極、以及第一和第二下部字線；以及去除圖案化的第一和第二 犧牲層，以分別形成第一和第二電極與第一和第二下部字線之間的第一 和第二下部間隙，以及分別形成第一和第二電極與第一和第二上部字線 之間的第一和第二上部間隙。在一個實施例中，所述存儲器件包括易失性存儲器件，并且其中 第一電極在第一下部字線和第一上部字線之間是懸臂形式的，使得第一 電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第一下部字線的頂部電 連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第一上部字線的 底部電連接，并且第一電極在止動位置與第一下部字線和第一上部字線 相隔離；以及第二電極在第二下部字線和第二上部字線之間是懸臂形式 的，使得第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎曲位置與第二下部 字線的頂部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在第二彎曲位置與第 二上部字線的底部電連接，并且第二電極在止動位置與第二下部字線和 第二上部字線相隔離。在另一個實施例中，存儲器件包括非易失性存儲器件，并且所述方法還包括在下部字線層上設置電荷俘獲結構，并且其中，溝槽還限定 了各個第一和第二下部字線上的第一和第二電荷俘獲結構，第一和第二電荷俘獲結構在第一和第二下部字線與第一和第二電極之間，并且與第 一和第二電極間隔了第一和第二下部間隙，并且其中，第一電極在第一 電荷俘獲結構和第一上部字線之間是懸臂形式的，使得第一電極偏轉以 通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第一電荷俘獲結構的頂部電連接， 以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第一上部字線的底部電 連接，并且第一電極在止動位置與第一電荷俘獲結構和第一上部字線相 隔離；以及第二電極在第二電荷俘獲結構和第二上部字線之間是懸臂形 式的，使得第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎曲位置與第二電 荷俘獲結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在第二彎曲位 置與第二上部字線的底部電連接，并且第二電極在止動位置與第二電荷俘獲結構和第二上部字線相隔離。'在另一個實施例中，在第一彎曲位置中，第一和第二電極與相應的 第一和第二電荷俘結構電容性地相連。在另一個實施例中，在第一彎曲位置中，第一和第二電極還與相應 的第一和第二下部字線電容性地相連。在另一個實施例中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇 的結構氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結構和氧化物-氮化物-氧化鋁(0NA)結構。在另一個實施例中，存儲器件包括非易失性存儲器件，并且所述方法還包括在上部字線下面的第二犧牲層上設置電荷俘獲結構，并且其 中，溝槽還限定了各個第一和第二上部字線下面的第一和第二電荷俘獲 結構，第一和第二電荷俘獲結構在第一和第二上部字線與第一和第二電 極之間，并且與第一和第二電極間隔了第一和第二上部間隙，并且其中， 第一電極在第一電荷俘獲結構和第一下部字線之間是懸臂形式的，使得 第一電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第一下部字線的頂 部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第一電荷俘 獲結構的底部電連接，并且第一電極在止動位置與第一下部字線和第一電荷俘獲結構相隔離；以及第二電極在第二電荷俘獲結構和第二下部字線之間是懸臂形式的，使得第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎 曲位置與第二下部字線的頂部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在 第二彎曲位置與第二電荷俘獲結構的底部電連接，并且第二電極在止動 位置與第二下部字線和第二電荷俘獲結構相隔離。在另一個實施例中，在第二彎曲位置中，第一和第二電極與相應的 第一和第二電荷俘結構電容性地相連。在另一個實施例中，在第二彎曲位置中，第一和第二電極還與相應 的第一和第二上部字線電容性地相連。在另一個實施例中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇的結構氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結構和氧化物-氮化物-氧化鋁(0NA)結構。在另一個實施例中，設置溝槽的步驟還包括在第二犧牲層和上部 字線上設置硬掩模層，并且其中圖案化的步驟包括使用硬掩模層對第二犧牲層和上部字線進行圖案化，以及對硬掩模層執行回縮(pull-back)操作，以設置寬度減小的硬掩模層，并且其中設置溝槽的步驟包括使用 寬度減小的硬掩模層以限定溝槽的寬度，從而設置溝槽。在另一個方面， 一種形成存儲器件的方法包括在襯底上設置位線，所述位線在襯底上沿第一方向延伸；在位線上設置與位線間隔且絕緣的第一字線結構，所述第一字線結構在襯底上沿橫穿第一方向的第二方向延伸；設置與位線相連的電極，在第一字線結構之上延伸，且與第一字 線結構間隔第一間隙；以及在電極之上設置與電極間隔第二間隙的第二 字線結構，第二字線結構沿第二方向延伸，其中，電極在第一字線結構 和第二字線結構之間是懸臂形式的，使得電極偏轉以通過第一間隙在第 一彎曲位置與第一字線結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二間隙在 第二彎曲位置與第二字線結構的底部電連接，并且電極在止動位置與第 一字線結構和第二字線結構相隔離。在一個實施例中，設置電極的步驟包括設置沿第一字線結構的側 壁方向延伸的第一部分；以及設置在第一字線結構和第二字線結構之間
沿第一字線結構的頂部方向從第一部分伸出的第二部分。在另一個實施例中，電極的第一部分包括第一端，固定于第二部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。在另一個實施例中，電極包括可彈性變形的材料。在另一個實施例中，電極包括從以下材料組成的組中選定的至少一 種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電金屬、成型的記憶合金和 納米管。在另一個實施例中，第一字線結構和第二字線結構的每一個均包括 導體，并且其中存儲器件包括易失性存儲器件。在另一個實施例中，第一字線結構和第二字線結構的至少之一包 括導電層；以及在導電層與電極之間、并且與電極間隔第一和第二間 隙的相應之一的電荷俘獲結構，其中存儲器件包括非易失性存儲器件。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的電荷俘獲結 構電容性地相連。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極還與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的導電層電 容性地相連。在另一個實施例中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇 的結構氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結構和氧化物-氮化物-氧化鋁(0NA)結構。在另一個實施例中，所述方法還包括設置第一和第二字線結構的至 少之一的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。在另一個實施例中，第一和第二字線結構之一包括寫字線結構，并 且第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線結構，并且在非易失性存 儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結構和位線之間施加第一電壓電 勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置以及止動位置中的一個 位置。在另一個實施例中，在導致電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位 置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程操作期間，電極響應于寫字線
結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲，以與在彎曲位置與寫字線結構 的電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓 電勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電荷俘獲結構中，電極保持處 于彎曲位置。在另一個實施例中，在處于第一狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當盡管施加 第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置時，讀 操作導致第一狀態的確定。在另一個實施例中，在導致電極處于止動位置的非易失性存儲器件 的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓 電勢，使電極在止動位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相隔離，并且當 去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時，電極保持處于止動位置。在另一個實施例中，在處于第二狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當由于施加 第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結構相接觸的彎曲位置時，讀操作 導致第二狀態的確定。在另一個方面， 一種堆疊存儲器件包括第一器件層，包括第一陣 列存儲單元；第二器件層，包括第二陣列存儲單元；第三器件層，包括用于對第一陣列存儲單元和第二陣列存儲單元進行訪問的控制電路，第 一、第二和第三器件層相對于彼此垂直地排列，其中，第一陣列存儲單元和第二陣列存儲單元中的存儲單元每一個均包括第一字線結構；第 二字線結構，與第一字線結構間隔；以及電極，在第一字線結構的上表面之上以及在第二字線結構的下表面之下延伸，所述電極與器件的位線 相連，所述電極與第一字線結構間隔第一間隙并且與第二字線結構間隔 第二間隙，所述電極在第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的。 在一個實施例中，第一陣列存儲單元中的存儲單元是非易失性存儲 單元，第二陣列存儲單元中的存儲單元是易失性存儲單元。在另一個實施例中，第一陣列存儲單元和第二陣列存儲單元中的存 儲單元都是易失性存儲單元。在另一個實施例中，第一陣列存儲單元和第二陣列存儲單元的存儲單元都是非易失性存儲器單元。在另一個實施例中，在每一個存儲單元中，電極包括第一部分， 沿第一字線結構的側壁方向延伸；以及第二部分，在第一字線結構和第 二字線結構之間沿第一字線結構的頂部方向從第一部分伸出。在另一個實施例中，電極的第一部分包括第一端，固定于第二 部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。在另一個實施例中，在每一個存儲單元中，電極包括可彈性變形的 材料。在另一個實施例中，電極包括從以下材料組成的組中選定的至少一 種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電金屬、成型的記憶合金和納米管。在另一個實施例中，第一陣列和第二陣列中至少一個陣列的存儲單 元包括易失性存儲單元，并且在所述至少一個陣列中，第一字線結構和 第二字線結構每一個均包括導體。在另一個實施例中，在每一個存儲單元中，電極在第一字線結構和 第二字線結構之間是懸臂形式的，使得電極偏轉以通過第一間隙在第一 彎曲位置與第一字線結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二間隙在第 二彎曲位置與第二字線結構的底部電連接，并且電極在止動位置與第一 字線結構和第二字線結構相隔離。在另一個實施例中，第一陣列和第二陣列中至少一個陣列的存儲單 元包括非易失性存儲器單元，并且在所述至少一個陣列的存儲單元中， 第一字線結構和第二字線結構的至少一個包括導電層；以及在導電層和電極之間、并且與電極間隔第一和第二間隙的相應一個的電荷俘獲結 構，其中存儲器件包括非易失性存儲器件。在另一個實施例中，在所述至少一個陣列的存儲單元中，在第一彎 曲位置和第二彎曲位置的至少之一中，電極與相應的至少一個第一字線 結構和第二字線結構的電荷俘獲結構電容性地相連。在另一個實施例中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置的至少之一 中，電極還與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的導電層電 容性地相連。 在另一個實施例中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇 的結構氧化物-氮化物-氧化物(0N0)結構和氧化物-氮化物-氧化鋁(0NA)結構。在另一個實施例中，堆疊存儲器件在所述至少一個陣列的存儲單元 中還包括第一和第二字線結構的至少之一的導電層和電荷俘獲結構之間 的過渡層。在另一個實施例中，第一和第二字線結構之一包括寫字線結構，并 且第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線結構，并且在非易失性存 儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結構和位線之間施加第一電壓電 勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置以及止動位置中的一個 位置。在另一個實施例中，在導致電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位 置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程操作期間，電極響應于寫字線 結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲，以在彎曲位置與寫字線結構的 電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電 勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電荷俘獲結構中，電極保持處于 彎曲位置。在另一個實施例中，在處于第一狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當盡管施加 第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置時，讀 操作導致第一狀態的確定。在另一個實施例中，在導致電極處于止動位置的非易失性存儲器件 的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓 電勢，使電極在止動位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相隔離，并且當 去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時，電極保持處于止動位置。在另一個實施例中，在處于第二狀態的非易失性存儲器件的讀操作 期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間，并且當由于施加 第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結構相接觸的彎曲位置時，讀操作 導致第二狀態的確定。


根據對附圖所示的本發明優選實施例的更加具體的描述，本發明的 前述和其他目的、特征和優點將變得顯而易見，在附圖中，貫穿不同的 圖，相同的參考符號表示相同的部分。附圖并非成比例的，重點在于說 明本發明的原理。圖中圖1是利用機電相互作用用于對器件的狀態進行編程的傳統類型存 儲器件的說明性實施例的剖面圖；圖2A是根據本發明實施例的多比特機電非易失性存儲器件的透視 圖。圖2B是沿圖2A的I-I'線得到的剖面圖；圖3A是用于執行圖2A和圖2B的單位存儲單元實施例的編程、寫、 擦除和讀操作而施加的電壓的示例圖表。圖3B是電極狀態作為在施加到 位線VBI.和寫字線V ,的電壓電平之間的施加電壓差的函數的圖。圖4A和圖4B是針對圖2A和圖2B的非易失性存儲器件實施例的、 處于第一狀態的存儲單元和處于第一狀態的存儲單元的讀操作的剖面 圖；圖5A和圖5B是針對圖2A和圖2B的非易失性存儲器件實施例的、 處于第二狀態的存儲單元和處于第二狀態的存儲單元的讀操作的剖面 圖；圖6A至圖15A是用于形成根據本發明實施例的多比特機電非易失 性存儲器件的方法的透視圖。圖6B至圖15B是沿圖6A至圖15A的I-I' 線得到的剖面圖；圖16是根據本發明實施例的多比特機電易失性存儲器件的剖面圖。圖17A和圖17B是針對圖16的易失性存儲器件實施例的、處于第 一狀態的存儲單元和處于第一狀態的存儲單元的讀操作的剖面圖；以及圖18A和圖18B是針對圖16的易失性存儲器件實施例的、處于第 二狀態的存儲單元和處于第二狀態的存儲單元的讀操作的剖面圖。圖19是根據本發明實施例、包括多層機電存儲單元的堆疊存儲器 件的剖面圖。圖20是根據本發明實施例、包括多層機電存儲單元的堆疊存儲器 件的剖面圖，其中一層包括易失性存儲單元，另一層包括非易失性存儲 單元。
具體實施方式
現在將參考附圖更加全面地描述本發明的實施例，其優選實施例在 附圖中說明。然而，本發明可以具體實現為不同的形式，并且不應該解 釋為局限于這里闡述的實施例。貫穿說明書，相同的參考數字表示相同 的元件。應該理解的是，盡管可以在這里使用術語第一、第二等來描述各種 元件，這些元件并不應該由這些術語所限定。這些術語僅用于將一個與 另一個元件相區分。例如，在不背離本發明范圍的情況下，可以將第一 元件稱作第二元件，類似地可以將第二元件稱作第一元件。如這里所使 用的，術語"和/或"包括一個或更多相關列出項目的任何和全部組合。應該理解的是，當一個元件稱作在另一個元件"上面"、或與另一 個元件"相連"時，可以直接在其他元件上面，或者直接與其他元件相 連，或者也可以存在中間元件。相反地，當一個元件稱作在另一個元件 的"直接上面"，或與另一個元件"直接相連"時，不存在中間元件。用 于描述元件之間關系的其他詞匯應該以類似的方式解釋(例如，"之間" 與"直接之間"，"相鄰"與"直接相鄰"等)。當這里將元件稱作在另一 個元件"之上"時，可以在其他元件之上或之下，并且或者與其他元件 直接相連，或可以存在中間元件，或元件可以由空隙或間隙間隔。如這 里所使用的，術語"字線結構"可以包括導電字線本身、或導電字線和 相應的電荷俘獲結構、或與字線相關聯的額外結構或部件。這里使用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而不會限制本發 明。如這里所使用的，單數形式還包括復數形式，除非上下文清楚地指 出了其它情況。還應該理解的是，當在此說明書中使用術語"包括"時， 明確指定了存在所聲明的特征、整體、步驟、操作、元素、和/或組件， 但是不排除存在或另外還有一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、 元素、組件、和/或其組合。下一代新興技術正在努力發展以解決與當前的閃速存儲器平臺相
關聯的限制。由Jaiprakash等的美國專利申請公開2004/0181630公開了 一種這樣的設計，將其內容合并在此作為參考。圖l是在Jaiprakash等的 參考文獻中公開的這種器件的說明性實施例的剖面圖。參考圖l，該系統依靠柔性結構154，作為懸于第一和第二電極168、 112之間的間隙174中的機械開關。結構154相對于電極168、 112的位 置是可編程的以提供數據狀態，使得器件可用作開關。柔性結構154由 昂貴生產的碳納米管材料形成，并且在半導體制造工藝中其精確位置是 難以控制的。此外，該器件在密集陣列的單元中是不易于制造的；因此， 其對于低成本、高密度半導體器件的應用稍微受限。如這里所示的本發明實施例提出了一種多比特機電存儲器件以及 形成此種器件的方法，這種存儲器件除了其他特征之外，還提供高密度 存儲、低電壓編程和擦除電壓、高速操作、增強的數據保持力和較高的 使用期限。數據保持力通過庫侖力來確保，而不是通過電子隧穿。這導 致改進的使用期限以及更長且更可靠的數據保持力。此外，器件的進一 步集成不受短溝道效應或降低擊穿電壓的限制。此外，在重復的編程/ 擦除周期中維持了器件的使用期限，因為此種周期不依賴于柵極絕緣材 料的性質。此外，減輕或消除了單元間干擾，因為機械地而不是電學地 確定單元數據的狀態。可以使用標準的制作技術，使用相對簡單的制造 工藝來形成器件。圖2A是根據本發明實施例的多比特機電非易失性存儲器件的剖面 圖。圖2B是沿圖2A的I-I'線得到的剖面圖。參考圖2A和圖2B，多根位線20在襯底IO上沿第一方向延伸。第 一層間電介質層22在多根位線20和襯底10上沿橫穿第一方向的第二方 向延伸跨過多根位線20。第一和第二下部字線30A、 30B在第一層間電 介質層22上沿第二方向延伸，并且彼此間隔同樣沿第二方向延伸的溝槽 100。第一和第二電荷俘獲結構80A、 80B在第一和第二下部字線30A、 30B上，并且同樣地沿第二方向延伸，并且同樣地沿第一方向彼此間隔 溝槽100。當表示各種部件延伸的第一和第二方向時，術語"橫穿"表 示不同于彼此平行的相對延伸方向，并且例如包括相對于彼此成任意角 度(包括90° )。
第一和第二電極50A、 50B懸于相應的第一和第二電荷俘獲結構 80A、 80B上方，并且沿垂直方向與電荷俘獲結構80A、 80B間隔第一和 第二下部間隙90A、 90B。第一和第二電極50A、 50B包括第一部分， 通常沿水平方向延伸、與襯底10的上表面平行、以及經由通常沿垂直方 向延伸的電極50A、 50B的相應第二部分51A、 51B與公共位線20相連。 第一和第二電極50A、 50B的末端彼此面對，并且彼此間隔溝槽100。將第一和第二上部字線40A、 40B定位在相應的第一和第二電極 50A、 50B之上，并且沿垂直方向與第一和第二電極50A、 50B間隔第一 和第二上部間隙92A、 92B。第一和第二上部字線40A、 40B彼此間隔溝 槽100，并且在第一和第二電荷俘獲結構80A、 80B上沿第二方向延伸。第一和第二電極50A、 50B的第二部分51A、 51B通過絕緣側壁隔板 24A、 24B與下部字線30A、 30B的外部側壁以及電荷俘獲層80A、 80B的 外部側壁隔離。第二電介質層26設置在位線20和襯底10上，以沿第一 方向填充相鄰單元104之間的區域，并且使第一和第二電極50A、 50B 的外部側壁絕緣。第三電介質層28設置在第二電介質層26上，并且使 第一和第二上部字線40A、 40B的外部側壁絕緣。所示器件的單位單元104包括由溝槽100隔離的第一和第二存儲單 位102A、 102B。第一和第二存儲單位102A、 102B沿第一方向彼此相鄰， 并且沿第一方向相鄰的單位單元104的那些存儲單位102A、102B共享公 共位線20。沿第二方向彼此相鄰的單位單元104的各個第一和第二存儲 器單位102A、 102B共享公共的相應第一或第二下部字線30A、 30B，并 共享公共的相應第一或第二上部字線40A、 40B。在一個實施例中，如圖 所示，電荷俘獲結構80A、 80B與下部字線30A、 30B相對應，并且形成 于其上，并且因此下部字線30A、 30B作為用于相應的存儲單位102A、 102B的寫字線，而上部字線40A、 40B作為用于相應的存儲單位102A、 102B的讀字線。在另一個實施例中，電荷俘獲層結構80A、 80B可以形 成在上部字線40A、 40B之下，并且在該實施例中，下部字線30A、 30B 作為用于相應的存儲單位102A、 102B的讀字線，而上部字線40A、 40B 作為用于相應的存儲單位102A、 102B的寫字線。下面將更詳細地描述讀 和寫字線的操作。
在如圖2A和圖2B所示的說明性實施例中，第一和第二電極50A、 50B的每一個的第一 (近側)端52嵌入第二和/或第三層間電介質層26、 28，或以另外方式由第二和/或第三層間電介質層26、 28支撐，而電極 50A、 50B的第二 (遠側)端53在寫字線30和讀字線40之間的相應上 部和下部間隙90、 92中可自由地移動。以這種方式，電極50在字線30、 40之間的間隙90、 92的位置中是懸臂的，因為每一個電極50的近側端 52是固定的，而遠側端53是可自由地移動的。通過控制間隙90、 92中 的懸臂電極50的位置，可以使電極50例如在接合位置與電荷俘獲結構 80或讀字線40相接觸，或者可以使電極50例如在止動位置懸于電荷俘 獲結構80和讀字線40之間，并且不與之接觸。通過控制施加到共享的 位線20、以及施加到獨立的寫和讀字線30、 40的電壓的相應電壓電平， 可以執行存儲單元104的每一個的存儲單位102A、 102B的編程、擦除、 寫和讀操作，如下面所詳細描述的。在所示的雙比特結構中，存儲單元104包括第一和第二存儲單位 102A、 102B,每一個均可以同時地進行編程。例如，通過向獨立操作和 受控的寫字線30A、 30B施加合適的電壓電平、以及向獨立操作和受控的 讀字線40A、 40B施加合適的電壓電平，可以同時對第一和第二存儲單位 102A、 102B的狀態進行編程，可以編程為相同狀態，例如兩個都可以編 程為"1"狀態或"0"狀態，或者可以編程為不同狀態，例如， 一個具 有"1"狀態而另一個具有"0"狀態。因為第一和第二存儲單位102A、 102B共享公共位線20，不能同時執行它們的各個狀態的讀操作，而是必 須順序地進行編程，因為在給定的時間第一和第二存儲單位102A、 102B 中僅有一個可以占用公共位線20。以這種方式，可以在每一個存儲單元 104中對雙比特進行編程，針對每一個存儲單元104是一個比特的信息。圖3A是用于執行圖2A和圖2B的單位存儲單元實施例的編程、寫、 擦除和讀操作而施加的電壓的示例圖表。圖3B是電極狀態作為施加到位 線VB,和寫字線V^的電壓電平之間的施加電壓差的函數的圖。參考圖3，在寫"0"狀態的情況下，將第一和第二電極50A、 50B 的選定的一個置于與相應的選定寫字線30A、 30B的電荷俘獲結構80A、 80B相接觸的位置。該狀態如下面描述的圖5A所示。為啟用此操作，使
選定位線VsB,j和選定寫字線V^吼之間的電壓差為正值。例如，VseI，= 2V,Vst,. .= -2V。將包括選定的讀字線40、以及未選定的位線以及讀和寫字 線的其他線置于接地或浮置狀態。在該示例中，拉入(pull-in)狀態的 閾值電壓是4伏，其中"拉入"指的是電極的位置，根據電極的位置， 電極與寫字線或相應的電荷俘獲結構相接觸。在寫"1"狀態的情況下，將第一和第二電極50A、 50B的選定的一 個置于選定寫字線30A、 30B的電荷俘獲結構80A、 80B和讀字線40A、 40B之間的間隙90、 92中的懸浮位置。該狀態如下面描述的圖4A所示。 為啟用此操作，使選定位線Vs^和選定寫字線Vs^之間的電壓差為較 小的正值或較小的負值。例如，Vsel—B^-2V， Vsel.TO=OV。將包括選定的 讀字線40、以及未選定的位線以及讀和寫字線的其他線置于接地或浮置 狀態。在這種情況下，施加靜電力的方向是從選定的寫字線V,m30A、 30B到與選定位線Vs。,_肌相連的第一和第二電極50A、 50B的向上方向， 將電極50A、 50B從以前位置(可以包括與下面的電荷俘獲結構80A、 80B 相接觸的位置)恢復到處于選定寫字fe 30A、 30B的電荷俘獲結構80A、 80B與讀字線40A、 40B之間的間隙'90、 02中的懸浮狀態。施加的靜電 力的回復力因此克服了與選定位線相連的電極50A、 50B與選定寫字線 30A、 30B的電荷俘獲結構80A、 80B之間的靜電力(或庫侖力)。在編程操作的情況下，將所有存儲單位置于"0"狀態，即將器件 中的電極50置于與相應的寫字線30的電荷俘獲結構80的相接觸的位 置。為啟用此操作，使位線Vb,和全部寫字踐V旨之間的電壓差為較大的 正值。例如，VBL = 10V且V亂= -10V。以這種方式，施加的靜電力 促使電極50與相應寫字線30的電荷俘獲結構80接觸，并且因為電子被 俘獲在電荷俘獲結構的電荷俘獲層中，由電極50和電荷俘獲結構80之 間的吸引力將電極50保持在彎曲位置。參考圖3A的圖，在該示例中， 在編程操作期間，將位線的電壓Va設定為較大的正值，用"++"表示， 將寫字線的電壓V亂設定為較大的負值，用"一"表示，并將讀字線的 電壓V蟣設定為中間值，例如地電壓GND。在擦除操作的情況下，將全部存儲單位置于"0"狀態，g卩，將器 件中的全部電極50置于與相應的寫字線30的電荷俘獲結構80相接觸的
位置。為啟用此操作，使全部寫字線v皿和位線V^之間的電壓差為負值。 例如，VBL = GND、 V亂GND且V吼="-，，，其中"-"代表適中的負電壓。 以這種方式，施加的靜電力促使電極50與相應寫字線30的電荷俘獲結 構80接觸。在該示例中施加的靜電力處于向下方向。因此，編程和擦除操作都導致將存儲單位置于"0"狀態。操作之 間的差別依賴于偏置電平。在編程操作中，施加較大的偏置以引起能帶 彎曲，并且因此在電荷俘獲結構880中發生Fower-Nordheim隧穿，從而 將電子俘獲在電荷俘獲結構80中。在擦除操作中，施加的偏置不足以引 起能帶彎曲，這意味著原來俘獲的電子不會從電荷俘獲結構80流出。在讀操作的情況下，將選定的讀字線40A、 40B偏置在適中的負電 壓"-"Vs。,，,，例如-4V，而將包括選定的寫字線30、選定的位線20、未選定的位線以及讀和寫字線的其他線置于接地狀態。這導致選定的讀 字線40A、 40B和選定位線20的電極50A、 50B之間的電壓差為正值；因 此，施加的靜電力的方向為向上方向，從電極50到讀字線40,這導致 取決于電極50和讀字線40之間的間隙的在先狀態，電極50沿向上方向 朝讀字線40移動。如果電極50在先處于數據"0"狀態，即處于與下面 的寫字線30的電荷俘獲層80相接觸的狀態，那么電極50和讀字線40 之間的間隙相對較大。因此，電極50和讀字線40之間施加的靜電力與 電極的回復力相結合不足以克服電極50和下面寫字線30的電荷俘獲層 80之間的吸引庫侖力。因此在讀操作期間電極50保持處于向下彎曲的 位置，如圖5B所示，并且沒有讀出電流，導致確定讀數據元素的"0" 值。另一方面，如果電極50在先處于"1"狀態，即處于在下面寫字線 30的電荷俘獲層80和讀字線之間的間隙中懸浮的狀態，那么，電極50 和讀字線40之間的間隙92相對較小。因此，在電極50和讀字線40之 間施加的靜電力足以使電極50與讀字線40相接觸。從而在讀操作期間 使電極50處于向上彎曲的狀態，如圖4B所示，并且讀出電流，導致確 定讀操作讀數據元素的"1"值。圖3B是電極狀態作為施加到位線VB,和寫字線V,的電壓電平之間 的施加電壓差的函數的曲線圖。當電壓差V^ - Vg是正的足夠量時，電 極移動以沿向下方向彎曲，并且因此電極和寫字線之間的間隙Tgap變為0。足夠引起此動作的施加電壓在圖3B中稱作"拉入"電壓或Vpnl1-in。 相反，當電壓差V^-V皿是負的足夠量時，電極移動以沿向上方向彎曲， 并且因此電極和寫字線之間存在間隙Tgap。足夠引起此動作的施加電壓 在圖3B中稱作"拉出"電壓或Vpul1-out。在圖3B的曲線圖中， Vpul1-in二V此-D0，而Vpull-out=VBL-V跳〈0。注意，該圖適用于非易失 性存儲器件示例，其中包括電荷俘獲結構80。例如，缺少電荷俘獲結構 80，在下面圖16至圖18討論的易失性器件實施例中，Vpull-out將位 于0電壓或較小的正電壓。在"0"和"1"的每一個狀態中，在相反地偏置的電極之間存在庫 侖(或電容性)力，在電極50的自然傾向中存在復原力或回復力以將其 自身恢復到止動位置。圖4A和圖4B是針對圖2B的非易失性存儲器件實施例的、處于第 一狀態的存儲單元104的存儲單位102以及處于第一狀態的存儲單位 102的讀操作的剖面圖。參考圖4A，作為寫操作的結果，電極50處于止動位置，即處于電 荷俘獲結構80和讀字線40之間的懸浮位置，并且沒有與電荷俘獲結構 80或讀字線40接合。為了達到此狀態，缺乏電極50和寫字線30之間 的較強偏置電壓，電極50的回復力克服電極50和寫字線30之間的庫侖 力。因此，電極50處于止動位置。在一個實施例中，電極的該位置與存 儲單位102的"1"二進位狀態相對應；然而，在另一個實施例中，處于 這種止動位置的電極50可能同樣地被認為與存儲單位102的"0" 二進 位狀態相對應。在如圖4A所示的狀態"1"，電極50位于與讀字線40相距合適的 間隙距離，并且無限期地以非易失性方式保持處于該位置，直到隨后的 擦除、寫、或編程操作發生為止，或直到讀操作發生為止，即使去除向 器件施加的電力，這去除了施加到寫字線30的任何電壓。在存儲單位 104隨后的讀操作期間，將電壓電勢施加在讀字線40和位線20之間， 所述電壓電勢在數值上足夠促使電極50的遠側端從圖4A的止動位置向 圖4B所示的接合位置傾斜，從而使電極50通過間隙92沿向上的方向彎 曲，并且使得電極50的遠側端53與讀字線40的下表面相接觸。由電極
50和讀字線40之間存在的吸引庫侖力將懸浮的電極50沿向上方向拉向 讀字線40,直到他們接合。在此接合位置，在讀字線40和位線20之間 產生經過電極50的電流。該電流被與器件的讀字線40相連的電流讀出 電路讀出，導致讀操作表示存儲單位102的"1"狀態的讀取。圖5A和圖5B是針對圖2B的非易失性存儲器件實施例的、處于第 二狀態的存儲單元104的存儲單位102以及處于第二狀態的存儲單位 102的讀操作的剖面圖。參考圖5A，作為寫操作的結果，電極50處于接合位置，從而電極 50沿向下方向彎曲，并且電極50的遠側端53與電荷俘獲結構80的上 表面相接觸。為了達到此狀態，當將電極50正向偏置并且將寫字線30 負向偏置時，例如在編程或擦除操作期間，電極50沿向下方向彎曲以接 觸下面的電荷俘獲結構80，因為作為偏置結果存在的庫侖力克服了電極 50的回復力。當隨后去除偏置時，例如當從器件去除電力時，電極50 保持處于彎曲位置，因為由在電荷俘獲結構80中俘獲的電子維持庫侖 力。在一個實施例中，電極的該位置與對存儲單位102的"0" 二進位狀 態相對應；然而，在另一個實施例中，可能同樣地將處于此種彎曲位置 的電極50認為是與存儲單位102的"1" 二進位狀態相對應。在如圖5A所示的"0"狀態，電極50彎曲，使得其遠側端53與電 荷俘獲結構80的上表面相接觸，并且以非易失性的方式無限期地保持處 于該位置，直到隨后的擦除、寫、或編程操作發生為止。在存儲單位102 隨后的讀操作期間，將電壓電勢是施加到讀字線40和位線20之間。選 擇用于讀操作的電壓電勢，將在數值上足夠促使電極50從圖4A的止動 位置向與讀字線40的下表面的接合位置傾斜；然而，讀字線40和位線 20之間施加的用于讀操作的相對較小電壓電勢與電極50的恢復力相結 合大小不足以克服電荷俘獲結構80和電極50之間的吸引庫侖力。結果， 在處于如圖5A所示狀態的存儲單位102的讀操作期間，電極50保持處 于相同的位置，即處于與電荷俘獲結構80的上表面的接合位置。因此， 在讀操作期間，當將讀操作電壓電勢施加到讀字線40和位線20時，在 讀字線40和位線20之間沒有產生電流，因為處于向下彎曲位置的電極 50沒有接通讀字線40和位線20之間'的電流通道。由相應的電流讀出電 路所檢測到的無電流導致讀操作表示存儲單位102的"0"狀態的讀取。在器件的初始編程時，高偏置條件通過Fower-Nordheim隧穿向電 荷俘獲結構80提供電子隧穿。因為俘獲的電子永久地占據電荷俘獲結構 80，無需進一步的編程；因此，無需另外的高偏置操作。由寫字線30 和電極50之間適中的偏置來實現"1"和"0"狀態之間的轉變；適中的 偏置電平不會導致進一步的Fower-Nordheim隧穿。結果，器件可操作于 適中的功率水平，導致較高的能量效率。為確保器件中準確且可靠的編程、寫、擦除和讀操作，考慮電極50 的彈性、下部和上部間隙90、 92的寬度、以及施加電壓的大小和極性。 例如，電極50的彈性至少部分地依賴于電極50的長度、厚度和材料性 質。上部和下部間隙寬度或距離影響電極在與讀字線40的接合位置、止 動位置、以及與電荷俘獲結果80的接合位置之間的移動量。間隙距離影 響用于在其各種接合位置和止動位置之間移動電極所需的電壓電平。上 部和下部間隙距離可以相同或不同，取決于應用。電極材料的彈性影響 電極的彈性，以及其回到止動位置的傾向，以及電極經過許多周期的寫 和讀操作的使用期限。此外，懸臂電極結構由于其柔性增加而導致操作 電壓減小，因為僅有一端是固定的而另一端是可自由移動的。這些因素 以及其他因素的每一個之間的折中將對操作速度、操作電壓以及所得到 器件的可靠性有貢獻。圖6A至圖15A是用于形成根據本發明實施例的多比特機電非易失 性存儲器件的方法的透視圖。圖6B至圖15B分別是沿圖6A至圖15A的 I-I'線得到的剖面圖； '參考圖6A和圖6B，將位線層設置在襯底10上，并且使其形成圖案 以在襯底10上形成多根位線20。位線20在襯底上沿第一方向延伸，并 且沿第二方向彼此分離。例如，襯底IO可以包括諸如體硅之類的半導體 材料。可選地，襯底IO可以包括在用于支撐的下層體結構上涂覆的絕緣 體上硅(SOI)結構或柔性絕緣層。例如，位線層可以包括諸如金、銀、 銅、鋁、鎢、氮化鈦、或任意其他合適的導電材料之類的導電材料，它 們可以形成圖案以形成位線20。在一個實施例中，位線層材料包括使用 化學氣相沉積(CVD)形成約50nm厚度的WSi2。
參考圖7A和圖7B，將第一層間電介質層、寫字線層、電荷俘獲層 和第一犧牲層設置在下面的襯底10和位線20上。使用標準光刻技術使 這些層選擇性地形成圖案，以形成圖案化的第一層間電介質層22、圖案 化的寫字線30、圖案化的電荷俘獲結構80、以及圖案化的第一犧牲層 60。在一個實施例中，使用相同的光掩模同時使所述的層形成圖案。所 得到圖案化的寫字線30、圖案化的電荷俘獲結構80、以及圖案化的第一 犧牲層60在襯底上沿橫穿位線20延伸的第一方向的第二方向延伸跨過 位線20。在該實施例中，圖案化的電荷俘獲結構80包括隧道氧化物層 82、例如包括氮化物的電荷俘獲層84，以及阻塞氧化層86，以提供多層 氧化物/氮化物/氧化物(ONO)電荷俘獲結構。諸如氧化物/氮化物/氧化 鋁(ONA)的其他合適的電荷俘獲結構材料同樣可應用于本發明實施例的 器件和形成方法中。在該步驟中，可選擇的過渡層可以存在于圖案化的寫字線30和圖 案化的電荷俘獲結構80之間。可以應用可選擇的過渡層以維持隧道氧化 物層82中的合適的性質。在一個實施例中，第一層間電介質層包括形成為約100nm厚度的氧 化硅層；寫字線層包括使用CVD工藝形成為約50nm厚度的WSi2;電荷俘 獲層包括分別形成為約10nm/20nm/10mn厚度的氧化物/氮化物/氧化物 (ONO)層；以及第一犧牲層包括使用原子層沉積(ALD)形成為約50-150 埃厚度的摻雜多晶硅或多晶硅。在一個實施例中，使用由P-TEOS材料形 成的ARF硬掩模執行該結構的圖案化，在形成圖案之后使用LAL刻蝕工 藝去除所述硬掩模。參考圖8A和圖8B，在所得到的結構上形成絕緣側壁隔板24。例如， 該步驟可以通過絕緣材料(例如，氧化硅)的化學氣相沉積(CVD)，并 且通過執行回蝕工藝以形成絕緣側壁隔板24來完成。在該實施例中， 絕緣隔板沿圖案化的第一層間電介質層22、圖案化的寫字線30、圖案化 的電荷俘獲層80、以及圖案化的第一犧牲層60的外部側壁延伸。在一 個實施例中，側壁隔板24由形成為約30nm厚度的中間溫度氧化物材料 形成。參考圖9A和圖9B，將電極材料涂覆于所得到的結構，并且例如使
用光刻技術使其形成圖案，以在位線'20上、沿側壁隔板24的外部側壁、以及在圖案化的第一犧牲層60上沿第一方向延伸。結果，形成圖案化的 電極層50，位于側壁隔板20的外部側壁上以及圖案化的第一犧牲層60 上，并且在第一和第二位置處與下面的位線20相接觸。例如，用于形成 圖案化的電極層50的電極層可以包括諸如金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、 或任何其他合適的導電材料之類的導電材料，它們可以隨后形成圖案以 形成電極50A、 50B。在所示的實施例中，圖案化電極層50的每一部分 具有與下面的位線20的寬度實質相同的寬度。在一個實施例中，電極層 包括形成為介于約5nm和30nm之間厚度的TiN材料，在一個實施例中為 20nm，并且使用多晶硅硬掩模使所述TiN材料形成圖案，在形成圖案后 去除掩模。參考圖10A和圖10B，將第二層間電介質層26涂覆于所得到的結構， 例如，使用諸如氧化硅之類的絕緣材料的化學氣相沉積(CVD)，以覆蓋 所得到的結構。在一個實施例中，然后執行化學機械拋光以去除第二層 間電介質層26的上部，以暴露出圖案化的電極層50的上部。在一個實 施例中，第二層間電介質層26包括形成為約150nm厚度的CVD氧化物。參考圖IIA和圖IIB，在所得到的結構上順序地形成第二犧牲層、 讀字線層、以及第一硬掩模層。使用標準的光刻技術對這些層選擇性地 形成圖案以形成圖案化的第二犧牲層70、圖案化的讀字線40、以及圖案 化的第一硬掩模層42。所得到圖案化的第二犧牲層70、圖案化的讀字線 40、以及圖案化的第一硬掩模層42結構在所得到的結構上沿第二方向延 伸，并且與位線20和相應的圖案化電極層50交叉。在所示的實施例中， 圖案化的第二犧牲層70、圖案化的讀字線40、以及圖案化的第一硬掩模 層42結構每一個的寬度與下面的電荷俘獲結構80和圖案化的寫字線30 結構的寬度實質上相同。在一個實施例中，第二犧牲層包括使用原子層沉積(ALD)形成為 介于約5咖和30nm之間厚度的摻雜a硅或多晶硅，在一個實施例中為 20rnn厚度；讀字線層包括使用CVD工藝形成為約50nm厚度的WSi2;以 及第一硬掩模層包括形成為約100nm厚度的氮化硅。參考圖12A和圖12B，執行回縮(pull-back)或回蝕工藝以減小圖
案化的第一硬掩模層42的寬度。減小寬度的第一硬掩模層42所得到的寬度w將限定在所得到的單位單元104的第一和第二存儲單位102A、 102B之間形成的溝槽100的最終寬度。參考圖13A和圖13B，例如使用諸如氧化硅之類的絕緣材料的化學 氣相沉積(CVD)，將第三層間電介質層28涂覆于所得到的結構，以覆蓋 所得到的結構。在一個實施例中，然后執行化學機械拋光以去除第三層 間電介質層28的上部，以暴露減小寬度的第一硬掩模層42的上部。參考圖14A和圖14B，將己暴露的減小寬度的第一硬掩模層42選擇 性地去除。使用第三層間電介質層28作為刻蝕掩模，使用干法刻蝕工藝 形成穿過下面的讀字線40、圖案化的第二犧牲層70、圖案化的電極層 50、圖案化的第一犧牲層60、圖案化的電荷俘獲結構80、以及寫字線 30的溝槽100，以暴露出圖案化的第一層間電介質層22的上表面。在該 實施例中，所得到的溝槽100具有的寬度由在前形成的減小寬度的第一 硬掩模層42的寬度所限定。溝槽100沿第二方向延伸通過讀字線40、 圖案化的電極層50、圖案化的電荷俘獲結構80和寫字線30的大致中心 區域。參考圖15A和圖15B，去除圖案化的第一犧牲層60和圖案化的第二 犧牲層70的剩余部分，即位于圖案化的電荷俘獲結構80和圖案化的電 極層50之間、以及位于圖案化的電極層50和讀字線40之間的那部分。 例如，使用濕法刻蝕工藝或化學干法刻蝕(CDE)工藝去除剩余的第一和 第二犧牲層60、 70。以這種方式，在圖案化的電極層50和圖案化的電 荷俘獲層80之間形成下部間隙90，并在圖案化的電極層50和讀字線40 之間形成上部間隙92。應用的第一和第二犧牲層60、 70的厚度因此限 定了所得到的第一和第二間隙距離90、 92。以上參考圖2A和圖2B示出和描述了所得到的存儲單元結構。溝槽 100將器件的每一個單位單元104分割成第一和第二存儲單位102A、 102B。第一和第二存儲單位102A、 102B的每一個均包括相應的第一和第 二上部字線40A、 40B，相應的第一和第二電極50A、 50B，相應的第一和 第二電荷俘獲層80A、 80B，以及相應的第一和第二寫字線30A、 30B。公 共單位單元104的第一和第二存儲單位102A、 102B共享位線20。公共
單位單元104的第一和第二存儲單位102A、102B的狀態可以各自進行編 程，以具有獨立的(相同或不同的)狀態，從而提供多比特結構(在該 示例中是雙比特結構)，這包括獨立地控制寫字線、讀字線和電荷俘獲結 構以及共享的位線。盡管上面已經描述了本發明的機電存儲器件的非易失性實施例，本 發明的原理同樣地可應用于易失性存儲器件及其制作方法。在一個說明 性的示例中，圖16是根據本發明實施例的多比特機電易失性存儲器件的 剖面圖。如圖16所示的實施例與如上結合圖2A和圖2B所示和所述的實施 例實質上類似；然而，在本實施例中，缺少在上述非易失性存儲器件實 施例中存在的電荷俘獲結構80。因此，在本實施例中，在寫字線30和 電極50之間、以及讀字線40和電極50之間直接地形成下部和上部間隙 90、 92。沒有以上實施例的電荷俘獲結構，當從寫字線30A、 30B去除施 加的電壓時，不會保持已寫信息。圖17A和圖17B是針對圖16的易失性存儲器件實施例的、處于第 一狀態的存儲單位102以及處于第一狀態的存儲單位的讀操作的剖面 圖。參考圖17A，作為寫操作的結果，電極50處于止動位置，即，處于 寫字線30和讀字線40之間的懸浮位置，并且沒有與寫字線30或讀字線 40接合。在一個實施例中，電極的該位置與存儲單位102的"1" 二進 位狀態相對應；然而，在另一個實施例中，處于此種止動位置的電極50 可能同樣地認為與存儲單位102的"0" 二進位狀態相對應。在如圖17A所示的"1"狀態中，電極50位于相距讀字線40合適 的間隙距離，并且保持處于該位置，直到隨后的寫操作或讀操作發生為 止。在存儲單位102隨后的讀操作期間，將數值上足夠引起電極從圖17A 的止動位置向如圖17B所示的接合位置傾斜的電壓電勢施加到讀字線40 和位線20之間，從而電極通過上部間隙92沿向上的方向彎曲，使得其 遠側端53與讀字線40的下表面相接觸。在此位置，在讀字線40和位線 20之間產生經過電極50的電流。該電流由電流讀出電路來讀出，導致 '讀操作指示存儲單位102的"1"狀態的讀取。 圖18A和圖18B是根據本發明實施例的、處于第二狀態的存儲單位102以及處于第二狀態的存儲單位102的讀操作的剖面圖。參考圖18A，作為寫操作的結果，電極50處于接合位置，從而電極 50沿向下的方向彎曲，并且與寫字線30的上表面相接觸。在一個實施 例中，電極的該位置與存儲單位102的"0" 二進位狀態相對應；然而， 在另一個實施例中，處于此種彎曲位置的電極50可能同樣地認為與存儲 單位102的"1" 二進位狀態相對應。在如圖18A所示的"0"狀態，假設將維持電壓施加到寫字線，電 極50彎曲以與寫字線30的上表面相接觸并且保持處于該位置，直到隨 后的編程操作發生為止。在存儲單位102隨后的讀操作期間，將電壓電 勢施加到讀字線40和位線20之間。選擇用于讀操作的電壓電勢，所述 電壓電勢的大小足以使電極50從圖17A的止動位置向與讀字線40的下 表面的接合位置傾斜；然而，在讀字線40和位線20之間施加的用于讀 操作的電壓電勢的大小不足以克服寫字線30和電極50之間的吸引力。 結果，在處于如圖18A所示的狀態下的存儲單位102的讀操作期間，電 極50保持處于相同的位置，即處于與讀字線30的上表面的接合位置。 因此，在讀操作期間，當將讀操作電壓電勢施加到讀字線40和位線20 時，讀字線40和位線20之間沒有電流產生，因為處于向下彎曲位置的 電極50不會接通讀字線40和位線20之間的電流通道。通過相應的電流 讀出電路所檢測到的無電流導致讀操作表示存儲單位102的"O"狀態的 讀取。圖19是根據本發明實施例的、包括多層機電存儲單元的堆疊存儲 器件的剖面圖。在該實施例中，將例如i如上所述的非易失性類型的存儲 單元的第一陣列設置在第一存儲器件層i 120A上。將絕緣層110設置在第 一器件層上，并且將例如如上所述的非易失性類型的存儲單元的第二陣 列設置在第二存儲器件層120B上。將第二存儲器件層120B設置在絕緣 層上。如上所述，第一和第二存儲器件層120A、 120B的每一個均包括具 有帶懸臂電極的機電存儲單位的存儲單元。額外的器件層可以存在于第 二存儲器件層120B以上、或第一存儲器件層120A以下，或第一和第二 存儲器件層120A、 120B之間。針對堆疊的存儲器件，額外的器件層可以
包括存儲單元和/或可以包括諸如驅動電路之類的支持電路。圖20是根據本發明實施例的、包括多層機電存儲單元的堆疊存儲 器件，其中一層包括易失性存儲單元，并且另一層包括非易失性存儲單 元。在該實施例中，將例如如上所述的非易失性類型的存儲單元的第一陣列設置在第一存儲器件層120A上。將絕緣層110設置在第一器件層上，以及將例如如上所述的易失性類型的不同類型的存儲單元的第二陣列設置在第二存儲器件層122上。將第二存儲器件層122設置在絕緣層110 上。如上所述，第一和第二存儲器件層120A、' 122的每一個均包括具有 帶懸臂電極的機電存儲單位的存儲單元。額外的器件層可以存在于第二 存儲器件層122以上、或第一存儲器件層120A以下，或第一和第二存儲 器件層120A、 122之間。針對堆疊的存儲器件，額外的器件層可以包括 存儲單元和/或可以包括諸如驅動電路之類的支持電路。這樣，如上所述描述了實施例，涉及解決和消除傳統器件的上述限 制的多比特機電存儲器件及其制造方法。具體地，本發明實施例提出了 一種多比特機電存儲器件以及形成此種器件的方法，這種器件除了其他 特征之外，還提供高密度存儲、低電壓編程和擦除電壓、高速操作、增 強的數據保持力和較高的長期耐久性。本發明實施例可應用于非易失性 和易失性存儲器件形式。盡管己經參考本發明的優選實施例，具體示出和描述了本發明，但本領域普通技術人員應當理解，在不脫離所附權利要求所限定的本發明 的精神和范圍的情況下，可以對這些實施例進行形式和細節上的多種改 變。
權利要求
1.一種存儲器件，包括襯底；位線，在襯底上沿第一方向延伸；第一字線結構，在位線上并且與位線間隔且絕緣，第一字線結構沿橫穿第一方向的第二方向延伸；電極，與位線相連，在第一字線結構之上延伸，并且與第一字線結構間隔第一間隙；以及第二字線結構，在電極之上并且與電極間隔第二間隙，第二字線結構沿第二方向延伸，其中，電極在第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的，使得電極偏轉以通過第一間隙在第一彎曲位置與第一字線結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二間隙在第二彎曲位置與第二字線結構的底部電連接，并且電極在止動位置與第一字線結構和第二字線結構相隔離。
2. 如權利要求1所述的存儲器件，其中，第一字線結構包括寫字 線，并且第二字線結構包括讀字線。'
3. 如權利要求1所述的存儲器件，其中，還包括第一電介質，沿 相對于襯底的垂直方向隔離第一字線結構和位線。
4. 如權利要求1所述的存儲器件，其中，還包括第二電介質，沿 相對于襯底的水平方向隔離第一字線結構的一側和電極。
5. 如權利要求4所述的存儲器件，其中，第二電介質包括在第一 字線結構的側壁處的隔板。
6. 如權利要求1所述的存儲器件，其中，電極包括第一部分， 沿第一字線結構的側壁方向延伸；以及第二部分，在第一字線結構和第 二字線結構之間沿第一字線結構的頂部方向從第一部分伸出。
7. 如權利要求6所述的存儲器件，其中，電極的第一部分包括-第一端，固定于第二部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。
8. 如權利要求1所述的存儲器件，其中，電極包括可彈性變形的 材料。
9. 如權利要求8所述的存儲器件，其中，電極包括從以下材料組 成的組中選定的至少一種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電金 屬、成型的記憶合金和納米管。
10. 如權利要求1所述的存儲器件，其中，第一字線結構和第二字 線結構每一個均包括導體，并且存儲器件包括易失性存儲器件。
11. 如權利要求1所述的存儲器件，其中，第一字線結構和第二字 線結構的至少之一包括 .導電層；以及在導電層與電極之間、并且與電極間隔第一和第二間隙的相應之一 的電荷俘獲結構，其中存儲器件包括非易失性存儲器件。
12. 如權利要求11所述的存儲器件，其中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置中的至少之一，電極與相應的至少一個第一字線結構和第二 字線結構的電荷俘獲結構電容性地相連。
13. 如權利要求12所述的存儲器件，其中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置中的至少之一，電極還與相應的至少一個第一字線結構和第 二字線結構的導電層電容性地相連。
14. 如權利要求11所述的存儲器件，其中，電荷俘獲結構包括從 以下結構組成的組中選擇的結構:氧化物-氮化物-氧化物結構和氧化物-氮化物-氧化鋁結構。
15. 如權利要求11所述的存儲器件，其中，還包括第一和第二字線結構的至少之一的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。
16. 如權利要求11所述的存儲器件，其中，第一和第二字線結構之一包括寫字線結構，并且第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線 結構，并且在非易失性存儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結構和 位線之間施加第一電壓電勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位 置和止動位置中的一個位置。
17. 如權利要求16所述的存儲器件，其中，在導致電極處于與寫 字線結構相接觸的彎曲位置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程操作 期間，電極響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲，以在彎曲位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線結構 和位線之間的第一電壓電勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電荷俘 獲結構中，電極保持處于彎曲位置。
18. 如權利要求17所述的存儲器件，其中，在處于第一狀態的非 易失性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結 構之間，并且當盡管施加第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線結構 相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的確定。
19. 如權利要求16所述的存儲器件，其中，在導致電極處于止動位置的非易失性存儲器件的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字線結 構和位線之間的第一電壓電勢，電極在止動位置與寫字線結構的電荷俘 獲結構相隔離，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時， 電極保持處于止動位置。
20. 如權利要求19所述的存儲器件，其中，在處于第二狀態的非 易失性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結 構之間，并且當由于施加第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結構相接 觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定。
21. 如權利要求l所述的存儲器件，其中，第一字線結構包括導電 層和在導電層上的電荷俘獲結構，電荷俘獲結構位于第一字線結構的導 電層和電極之間，并且電荷俘獲結構與電極間隔第一間隙，并且存儲器 件包括非易失性存儲器件。
22. 如權利要求l所述的存儲器件，其中，第二字線結構包括導電 層和在導電層下的電荷俘獲結構，電荷俘獲結構位于第二字線結構的導 電層和電極之間，并且電荷俘獲結構與電極間隔第二間隙，并且存儲器 件包括非易失性存儲器件。
23. —種存儲器件，包括 襯底；位線，在襯底上沿第一方向延伸；第一字線結構，在位線上并且與位線間隔且絕緣，第一字線結構沿 橫穿第一方向的第二方向延伸；電極，與位線相連，在第一字線結構之上延伸，并且與第一字線結構間隔第一間隙；以及第二字線結構，在電極之上并且與電極間隔第二間隙，第二字線結 構沿第二方向延伸，其中，第一字線結構和第二字線結構之一包括在該字線結構的導電 層和電極之間的電荷俘獲結構，其中電荷俘獲結構與電極間隔相應第一和第二間隙中的相應一個；其中，電極在第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的，使 得電極偏轉以通過第一間隙在第一彎曲位置與第一字線結構的頂部電連 接，以及偏轉以通過第二間隙在第二彎曲位置與第二字線結構的底部電 連接，并且電極在止動位置與第一字線結構和第二字線結構相隔離。
24. 如權利要求23所述的存儲器件，其中，第一和第二字線結構 之一包括寫字線，以及第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線。
25. 如權利要求23所述的存儲器件，其中，電極包括第一部分， 沿第一字線結構的側壁方向延伸；以及第二部分，在第一字線結構和第 二字線結構之間沿第一字線結構的頂部方向從第一部分伸出。
26. 如權利要求25所述的存儲器件，其中，電極的第一部分包括 第一端，固定于第二部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。
27. 如權利要求23所述的存儲器件，其中，電極包括可彈性變形 的材料。
28. 如權利要求27所述的存儲器件，其中，電極包括從以下材料 組成的組中選定的至少一種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電 金屬、成型的記憶合金和納米管。
29. 如權利要求23所述的存儲器件，其中，在第一彎曲位置和第 二彎曲位置中的至少之一，電極與相應的至少一個第一字線結構和第二 字線結構的電荷俘獲結構電容性地相連。
30. 如權利要求29所述的存儲器件，其中，在第一彎曲位置和第 二彎曲位置中的至少之一，電極還與相應的至少一個第一字線結構和第 二字線結構的導電層電容性地相連。
31. 如權利要求23所述的存儲器件，其中，電荷俘獲結構包括從 以下結構組成的組中選擇的結構:氧化物-氮化物-氧化物結構和氧化物- 氮化物-氧化鋁結構。
32. 如權利要求23所述的存儲器件，其中，還包括第一和第二字線結構的至少之一的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。
33. 如權利要求23所述的存儲器件，其中，第一和第二字線結構 之一包括寫字線結構，并且第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線 結構，并且在非易失性存儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結構和 位線之間施加第一電壓電勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位 置和止動位置中的一個位置。
34. 如權利要求33所述的存儲器件，其中，在導致電極處于與寫 字線結構相接觸的彎曲位置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程操作 期間，電極響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲，以在 彎曲位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線結構 和位線之間的第一電壓電勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電荷俘 獲結構中，電極保持處于彎曲位置。
35. 如權利要求34所述的存儲器件，其中，在處于第一狀態的非 易失性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結 構之間，并且當盡管施加第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線結構 相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的確定。
36. 如權利要求33所述的存儲器件，其中，在導致電極處于止動 位置的非易失性存儲器件的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字線結 構和位線之間的第一電壓電勢，電極在止動位置與寫字線結構的電荷俘 獲結構相隔離，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時， 電極保持處于止動位置。
37. 如權利要求36所述的存儲器件，其中，在處于第二狀態的非 易失性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結 構之間，并且當由于施加第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結構相接 觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定。
38. —種雙比特存儲器件，包括 襯底；位線，在襯底上沿第一方向延伸； 位線上的第一和第二下部字線結構，第一和第二下部字線結構彼此 間隔，并且與位線間隔且絕緣，第一和第二下部字線結構的每一個均沿 橫穿第一方向的第二方向延伸；第一和第二電極，與位線相連，第一電極在第一下部字線結構之上 延伸并且與第一下部字線結構間隔第一下部間隙，第二電極在第二下部字線結構之上延伸并且與第二下部字線結構間隔第二下部間隙；以及在相應第一和第二電極之上的第一和第二上部字線結構，第一和第 二上部字線結構彼此間隔，第一上部字線結構與第一電極間隔第一上部 間隙，第二上部字線結構與第二電極間隔第二上部間隙，第一和第二上 部字線結構的每一個均沿第二方向延伸，其中，第一和第二下部字線結構以及第一和第二上部字線結構中的 至少一對包括相應第一和第二字線結構的第一和第二導電層與相應的第 一和第二電極之間的第一和第二電荷俘獲結構，其中第一和第二電荷俘 獲結構與相應的第一和第二電極間隔相應的第一和第二間隙，其中，第一電極在第一下部字線結構和第一上部字線結構之間是懸 臂形式的，使得第一電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第 一下部字線結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎 曲位置與第一上部字線結構的底部電連接，并且第一電極在止動位置與 第一下部字線結構和第一上部字線結構相隔離；以及其中，第二電極在第二下部字線結構和第二上部字線結構之間是懸 臂形式的，使得第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎曲位置與第 二下部字線結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在第二彎 曲位置與第二上部字線結構的底部電連接，并且第二電極在止動位置與 第二下部字線結構和第二上部字線結構相隔離。
39. 如權利要求38所述的雙比特存儲器件，其中，第一和第二電 極的每一個均包括固定的第一端；以及第二端，偏轉通過第一間隙和 第二間隙。
40. 如權利要求38所述的雙比特存儲器件，其中，第一和第二電 極的每一個均包括可彈性變形的材料。
41. 如權利要求38所述的雙比特存儲器件，其中，在第一彎曲位 置和第二彎曲位置中的至少之一，電極與相應的至少一個上部和下部字 線結構的電荷俘獲結構電容性地相連。
42. 如權利要求38所述的雙比特存儲器件，其中，在第一彎曲位 置和第二彎曲位置中的至少之一，電極還與相應的至少一個上部和下部 字線結構的導電層電容性地相連。
43. 如權利要求38所述的雙比特存儲器件，其中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇的結構氧化物-氮化物-氧化物結構和 氧化物-氮化物-氧化鋁結構。
44. 如權利要求38所述的雙比特存儲器件，其中，還包括相應的 至少一個上部和下部字線結構的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。
45. 如權利要求38所述的雙比特存儲器件，其中，第一和第二下 部字線結構以及第一和第二上部字線結構中的一對包括第一和第二寫字 線結構，所述第一和第二寫字線結構包括相應的第一和第二電荷俘獲結 構，第一和第二下部字線結構以及第一和第二上部字線結構中的另一對 包括第一和第二讀字線結構，并且在存儲器件的編程操作期間通過在第一寫字線結構和位線之間施加第一電壓電勢，使第一電極 或者處于與第一電極的第一狀態相對應的、與第一寫字線結構的電荷俘 獲結構相接觸的彎曲位置，或處于與第一電極的第二狀態相對應的止動 位置；以及通過在第二寫字線結構和位線之間施加第二電壓電勢，使第二電極 或者處于與第二電極的第一狀態相對應的、與第二寫字線結構的電荷俘 獲結構相接觸的彎曲位置，或處于與第二電極的第二狀態相對應的止動 位置，各個第一和第二電極的已編程第一和第二狀態彼此獨立，取決于施 加的相應第一和第二電壓電勢。
46. 如權利要求45所述的雙比特存儲器件，其中， 當去除第一寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時，由于電荷被俘獲在第一寫字線結構的第一電荷俘獲結構中，第一電極保持處于彎曲 位置；以及當去除第二寫字線結構和位線之間的第二電壓電勢時，由于電荷被 俘獲在第二寫字線結構的第二電荷俘獲結構中，第二電極保持處于彎曲 位置。
47. 如權利要求46所述的雙比特存儲器件，其中，在存儲器件的讀操作期間將第三電壓電勢施加在位線和第一讀字線結構之間，并且當盡管施 加第三電壓電勢，第一電極仍保持處于與第一寫字線結構的第一電荷俘 獲結構相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的確定，以及當由于 施加第三電壓電勢而使第一電極處于與第一讀字線結構相接觸的彎曲位 置時，讀操作導致第二狀態的確定；以及將第四電壓電勢施加在位線和第二讀字線結構之間，并且當盡管施 加第四電壓電勢，第二電極仍保持處于與第二寫字線結構的第二電荷俘 獲結構相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的確定，以及當由于 施加第四電壓電勢而使第二電極處于與第二讀字線結構相接觸的彎曲位 置時，讀操作導致第二狀態的確定。
48. 如權利要求47所述的雙比特存儲器件，其中，通過在不同時 間施加相應的第三和第四電壓電勢，來執行各個第一和第二電極的讀操作。
49. 如權利要求48所述的雙比特存儲器件，其中，電極包括從以 下材料組成的組中選定的至少一種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、 導電金屬、成型的記憶合金和納米管。
50. —種雙比特存儲器件，包括 襯底；位線，在襯底上沿第一方向延伸；位線上的第一和第二下部字線，第一和第二下部字線彼此間隔，并 且與位線間隔且絕緣，第一和第二下部字線的每一個均沿橫穿第一方向 的第二方向延伸；第一和第二電極，與位線相連，第一電極在第一下部字線之上延伸 并且與第一下部字線間隔第一下部間隙；第二電極在第二下部字線之上 延伸并且與第二下部字線間隔第二下部間隙；以及在相應第一和第二電極之上的第一和第二上部字線，第一和第二上部字線彼此間隔，第一上部字線與第一電極間隔第一上部間隙，第二上 部字線與第二電極間隔第二上部間隙，第一和第二上部字線的每一個均 沿第二方向延伸，其中，第一電極在第一下部字線和第一上部字線之間是懸臂形式 的，使得第一電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第一下部 字線的頂部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第 一上部字線的底部電連接，并且第一電極在止動位置與第一下部字線和 第一上部字線相隔離，以及其中，第二電極在第二下部字線和第二上部字線之間是懸臂形式 的，使得第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎曲位置與第二下部 字線的頂部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在第二彎曲位置與第 二上部字線的底部電連接，并且第二電極在止動位置與第二下部字線和 第二上部字線相隔離。
51. 如權利要求50所述的雙比特存儲器件，其中，第一和第二電 極的每一個均包括固定的第一端；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。
52. 如權利要求50所述的雙比特存儲器件，其中，第一和第二電極的每一個均包括可彈性變形的材料。
53. 如權利要求50所述的雙比特存儲器件，其中，第一和第二下 部字線以及第一和第二上部字線中的一對包括第一和第二寫字線，第一 和第二下部字線以及第一和第二上部字線中的另一對包括第一和第二讀字線，并且在存儲器件的編程操作期間通過在第一寫字線和位線之間施加第一電壓電勢，使第一電極或者 處于與第一電極的第一狀態相對應的、與第一寫字線相接觸的彎曲位置，或處于與第一電極的第二狀態相對應的止動位置；以及通過在第二寫字線和位線之間施加第二電壓電勢，使第二電極或者處于與第二電極的第一狀態相對應的、與第二寫字線相接觸的彎曲位置，或處于與第二電極的第二狀態相對應的止動位置，各個第一和第二電極的己^程第一和第二狀態彼此獨立，取決于施加的相應第一和第二電壓電勢。
54. 如權利要求53所述的雙比特存儲器件，其中，在存儲器件的 讀操作期間-將第三電壓電勢施加在位線和第一讀字線之間，并且當盡管施加第 三電壓電勢，第一電極仍保持處于與第一寫字線相接觸的彎曲位置時， 讀操作導致第一狀態的確定，以及當由于施加第三電壓電勢而使第一電 極處于與第一讀字線相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定； 以及 '將第四電壓電勢施加在位線和第二讀字線之間，并且當盡管施加第 四電壓電勢，第二電極仍保持處于與第二寫字線相接觸的彎曲位置時， 讀操作導致第一狀態的確定，以及當由于施加第四電壓電勢而使第二電 極處于與第二讀字線相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定。
55. 如權利要求54所述的雙比特存儲器件，其中，通過在不同時 間施加相應的第三和第四電壓電勢，來執行各個第一和第二電極的讀操 作。
56. —種形成存儲器件的方法，包括 在襯底上設置沿第一方向延伸的位線；在位線上順序地設置第一絕緣層、下部字線層和第一犧牲層，并且 進行圖案化，以形成圖案化的第一犧牲層和沿橫穿第一方向的第二方向 延伸的下部字線；在下部字線的側壁處設置絕緣隔板；設置與位線相連的電極，在圖案化的第一犧牲層和下部字線之上延 伸，所述電極在下部字線的第一側的第一位置處和下部字線的第二側的 第二位置處與位線相接觸；在電極上順序地設置第二犧牲層和上部字線層，并且進行圖案化， 以形成圖案化的第二犧牲層和沿第二方向延伸的上部字線；設置穿過上部字線、電極和下部字線的溝槽，所述溝槽沿第二方向 延伸，以限定分別彼此間隔了所述溝槽的第一和第二上部字線、第一和 第二電極、以及第一和第二下部字線；以及去除圖案化的第一和第二犧牲層，以分別形成第一和第二電極與第 一和第二下部字線之間的第一和第二下部間隙，以及分別形成第一和第 二電極與第一和第二上部字線之間的第一和第二上部間隙。
57. 如權利要求56所述的方法，其中，所述存儲器件包括易失性存儲器件，并且其中第一電極在第一下部字線和第一上部字線之間是懸臂形式的，使得 第一電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第一下部字線的頂 部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第一上部字 線的底部電連接，并且第一電極在止動位置與第一下部字線和第一上部 字線相隔離；以及第二電極在第二下部字線和第二上部字線之間是懸臂形式的，使得 第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎曲位置與第二下部字線的頂 部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在第二彎曲位置與第二上部字 線的底部電連接，并且第二電極在止動位置與第二下部字線和第二上部 字線相隔離。
58. 如權利要求56所述的方法，其中，存儲器件包括非易失性存儲器件，并且所述方法還包括在下部字線層上設置電荷俘獲結構，并且其中，溝槽還限定了各個 第一和第二下部字線上的第一和第二電荷俘獲結構，第一和第二電荷俘 獲結構在第一和第二下部字線與第一和第二電極之間，并且與第一和第 二電極間隔了第一和第二下部間隙，并且其中，第一電極在第一電荷俘獲結構和第一上部字線之間是懸臂形式的， 使得第一電極偏轉以通過第一下部間隙在第一彎曲位置與第一電荷俘獲 結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第 一上部字線的底部電連接，并且第一電極在止動位置與第一電荷俘獲結構和第一上部字線相隔離；以及第二電極在第二電荷俘獲結構和第二上部字線之間是懸臂形式的， 使得第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎曲位置與第二電荷俘獲 結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在第二彎曲位置與第 二上部字線的底部電連接，并且第二電極在止動位置與第二電荷俘獲結 構和第二上部字線相隔離。
59. 如權利要求58所述的方法，其中，在第一彎曲位置中，第一 和第二電極與相應的第一和第二電荷俘結構電容性地相連。
60. 如權利要求59所述的方法，其中，在第一彎曲位置中，第一和第二電極還與相應的第一和第二下部字線電容性地相連。
61. 如權利要求58所述的方法，其中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇的結構:氧化物-氮化物-氧化物結構和氧化物-氮化物-氧化鋁結構。
62. 如權利要求56所述的方法，其中，存儲器件包括非易失性存儲器件，并且所述方法還包括在上部字線下面的第二犧牲層上設置電荷俘獲結構，并且其中，溝 槽還限定了各個第一和第二上部字線下面的第一和第二電荷俘獲結構， 第一和第二電荷俘獲結構在第一和第二上部字線與第一和第二電極之 間，并且與第一和第二電極間隔了第一和第二上部間隙，并且其中，第一電極在第一電荷俘獲結構和第一下部字線之間是懸臂形式的， 使得第一電極偏轉以通過第一\下部間隙在第一彎曲位置與第一下部字線 的頂部電連接，以及偏轉以通過第一上部間隙在第二彎曲位置與第一電 荷俘獲結構的底部電連接，并且第一電極在止動位置與第一下部字線和第一電荷俘獲結構相隔離；以及第二電極在第二電荷俘獲結構和第二下部字線之間是懸臂形式的， 使得第二電極偏轉以通過第二下部間隙在第一彎曲位置與第二下部字線 的頂部電連接，以及偏轉以通過第二上部間隙在第二彎曲位置與第二電 荷俘獲結構的底部電連接，并且第二電極在止動位置與第二下部字線和 第二電荷俘獲結構相隔離。
63. 如權利要求62所述的方法，其中，在第二彎曲位置中，第一和第二電極與相應的第一和第二電荷俘獲結構電容性地相連。
64. 如權利要求63所述的方法，其中，在第二彎曲位置中，第一 和第二電極還與相應的第一和第二上部字線電容性地相連。
65. 如權利要求62所述的方法，其中，電荷俘獲結構包括從以下 結構組成的組中選擇的結構:氧化物-氮化物-氧化物結構和氧化物-氮化 物-氧化鋁結構。
66. 如權利要求56所述的方法，其中，設置溝槽的步驟還包括 在第二犧牲層和上部字線上設置硬掩模層，并且其中圖案化的步驟 包括使用硬掩模層對第二犧牲層和上部字線進行圖案化，以及對硬掩模層執行回縮操作，以設置寬度減小的硬掩模層，并且其中 設置溝槽的步驟包括使用寬度減小的硬掩模層以限定溝槽的寬度，從而 設置溝槽。
67. —種形成存儲器件的方法包括在襯底上設置位線，所述位線在襯底上沿第一方向延伸； 在位線上設置與位線間隔且絕緣的第一字線結構，所述第一字線結 構在襯底上沿橫穿第一方向的第二方向延伸；設置與位線相連的電極，在第一字線結構之上延伸，且與第一字線結構間隔第一間隙；以及在電極之上設置與電極間隔第二間隙的第二字線結構，第二字線結 構沿第二方向延伸，其中，電極在第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的，使 得電極偏轉以通過第一間隙在第一彎曲位置與第一字線結構的頂部電連 接，以及偏轉以通過第二間隙在第二彎曲位置與第二字線結構的底部電 連接，并且電極在止動位置與第一字線結構和第二字線結構相隔離。
68. 如權利要求67所述的方法，其中，設置電極的步驟包括設 置沿第一字線結構的側壁方向延伸的第一部分；以及設置在第一字線結 構和第二字線結構之間沿第一字線結構的頂部方向從第一部分伸出的第 二部分。 '
69. 如權利要求68所述的方法，其中，電極的第一部分包括第 一端，固定于第二部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第二間隙。
70. 如權利要求67所述的方法，其中，電極包括可彈性變形的材料。
71. 如權利要求70所述的方法，其中，電極包括從以下材料組成 的組中選定的至少一種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、導電金屬、 成型的記憶合金和納米管。
72. 如權利要求67所述的方法，其中，第一字線結構和第二字線結構的每一個均包括導體，并且存儲器件包括易失性存儲器件。
73. 如權利要求67所述的方法，其中，第一字線結構和第二字線結構的至少之一包括導電層；以及在導電層與電極之間、并且與電極間隔第一和第二間隙的相應之一 的電荷俘獲結構，其中存儲器件包括非易失性存儲器件。
74. 如權利要求73所述的方法，其中，在第一彎曲位置和第二彎 曲位置中的至少之一，電極與相應的至少一個第一字線結構和第二字線 結構的電荷俘獲結構電容性地相連。
75. 如權利要求74所述的方法，其中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置中的至少之一，電極還與相應的至少一個第一字線結構和第二字 線結構的導電層電容性地相連。
76. 如權利要求73所述的方法，其中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇的結構:氧化物-氮化物-氧化物結構和氧化物-氮化 物-氧化鋁結構。
77. 如權利要求73所述的方法，其中，還包括設置第一和第二字 線結構的至少之一的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。
78. 如權利要求73所述的方法，其中，第一和第二字線結構之一 包括寫字線結構，并且第一和第二字線結構中的另一個包括讀字線結構， 并且在非易失性存儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結構和位線之 間施加第一電壓電勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置和止 動位置中的一個位置。 '
79. 如權利要求78所述的方法，其中，在導致電極處于與寫字線 結構相接觸的彎曲位置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程操作期 間，電極響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲，以與在 彎曲位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線結構 和位線之間的第一電壓電勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電荷俘 獲結構中，電極保持處于彎曲位置。
80. 如權利要求79所述的方法，其中，在處于第一狀態的非易失 性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之 間，并且當盡管施加第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線結構相接 觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的確定。
81. 如權利要求78所述的方法，其中，在導致電極處于止動位置 的非易失性存儲器件的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字線結構和 位線之間的第一電壓電勢，電極在止動位置與寫字線結構的電荷俘獲結 構相隔離，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢時，電極 保持處于止動位置。
82. 如權利要求81述的方法，其中，在處于第二狀態的非易失性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字線結構之間， 并且當由于施加第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結構相接觸的彎曲 位置時，讀操作導致第二狀態的確定。
83. —種堆疊存儲器件，包括第一器件層，包括第一陣列存儲單元； 第二器件層，包括第二陣列存儲單元；第三器件層，包括用于對第一陣列存儲單元和第二陣列存儲單元進 行訪問的控制電路，第一、第二和第三器件層相對于彼此垂直地排列， 其中，第一陣列存儲單元和第二陣列存儲單元中的存儲單元每一個均包括第一字線結構；第二字線結構，與第一字線結構間隔；以及電極，在第一字線結構的上表面之上以及在第二字線結構的下 表面之下延伸，所述電極與器件的位線相連，所述電極與第一字線 結構間隔第一間隙并且與第二字線結構間隔第二間隙，所述電極在 第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的。
84. 如權利要求83所述的堆疊存儲器件，其中，第一陣列存儲單 元中的存儲單元是非易失性存儲單元，第二陣列存儲單元中的存儲單元 是易失性存儲單元。
85. 如權利要求83所述的堆疊存儲器件，其中，第一陣列存儲單 元和第二陣列存儲單元中的存儲單元都是易失性存儲單元。
86. 如權利要求83所述的堆疊存儲器件，其中，第一陣列存儲單 元和第二陣列存儲單元的存儲單元都是非易失性存儲器單元。
87. 如權利要求83所述的堆疊存儲器件，其中，在每一個存儲單元中，電極包括第一部分，沿第一字線結構的側壁方向延伸；以及第二部分，在第一字線結構和第二字線結構之間沿第一字線結構的頂部方 向從第一部分伸出。 '
88. 如權利要求87所述的堆疊存儲器件，其中，電極的第一部分 包括第一端，固定于第二部分；以及第二端，偏轉通過第一間隙和第 二間隙。
89. 如權利要求83所述的堆疊存儲器件，其中，在每一個存儲單 元中，電極包括可彈性變形的材料。
90. 如權利要求89所述的堆疊存儲器件，其中，電極包括從以下 材料組成的組中選定的至少一種材料金、銀、銅、鋁、鎢、氮化鈦、 導電金屬、成型的記憶合金和納米管。
91. 如權利要求83所述的堆疊存儲器件，其中，第一陣列和第二 陣列中至少一個陣列的存儲單元包括易失性存儲單元，并且在所述至少 一個陣列中，第一字線結構和第二字線結構每一個均包括導體。
92. 如權利要求83所述的堆疊存儲器件，其中，在每一個存儲單 元中，電極在第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的，使得電 極偏轉以通過第一間隙在第一彎曲位置與第一字線結構的頂部電連接， 以及偏轉以通過第二間隙在第二彎曲位置與第二字線結構的底部電連 接，并且電極在止動位置與第一字線結構和第二字線結構相隔離。
93. 如權利要求92所述的堆疊存儲器件，其中，第一陣列和第二 陣列中至少一個陣列的存儲單元包括非易失性存儲器單元，并且在所述 至少一個陣列的存儲單元中，第一字線結構和第二字線結構的至少一個 包括導電層；以及在導電層和電極之間、并且與電極間隔第一和第二間隙的相應一個 的電荷俘獲結構，其中存儲器件包括非易失性存儲器件。
94. 如權利要求93所述的堆疊存儲器件，其中，在所述至少一個 陣列的存儲單元中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置中的至少之一，電 極與相應的至少一個第一字線結構和第二字線結構的電荷俘獲結構電容性地相連。
95. 如權利要求94所述的堆疊存儲器件，其中，在第一彎曲位置和第二彎曲位置中的至少之一，電極還與相應的至少一個第一字線結構 和第二字線結構的導電層電容性地相連。
96. 如權利要求93所述的堆疊存儲器件，其中，電荷俘獲結構包括從以下結構組成的組中選擇的結構氧化物-氮化物-氧化物結構和氧化物-氮化物-氧化鋁結構。
97. 如權利要求93所述的堆疊存儲器件，其中，在所述至少一個陣列的存儲單元中還包括第一和第二字線結構的至少之一的導電層和電荷俘獲結構之間的過渡層。
98. 如權利要求93所述的堆疊存儲器件，其中，第一和第二字線 結構之一包括寫字線結構，并且第一和第二字線結構中的另一個包括讀 字線結構，并且在非易失性存儲器件的編程操作期間，通過在寫字線結 構和位線之間施加第一電壓電勢，使電極處于與寫字線結構相接觸的彎 曲位置和止動位置中的一個位置。
99. 如權利要求98所述的堆疊存儲器件，其中，在導致電極處于與寫字線結構相接觸的彎曲位置的非易失性存儲器件的第一狀態的編程 操作期間，電極響應于寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢而彎曲， 以在彎曲位置與寫字線結構的電荷俘獲結構相接觸，并且當去除寫字線 結構和位線之間的第一電壓電勢時，由于電荷被俘獲在寫字線結構的電 荷俘獲結構中，電極保持處于彎曲位置。
100. 如權利要求99所述的堆疊存儲器件，其中，在處于第一狀態的非易失性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀字 線結構之間，并且當盡管施加第二電壓電勢，電極仍保持處于與寫字線 結構相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第一狀態的確定。
101. 如權利要求98所述的堆疊存儲器件，其中，在導致電極處于止動位置的非易失性存儲器件的第二狀態的編程操作期間，響應于寫字 線結構和位線之間的第一電壓電勢，電極在止動位置與寫字線結構的電 荷俘獲結構相隔離，并且當去除寫字線結構和位線之間的第一電壓電勢 時，電極保持處于止動位置。
102.如權利要求101所述的堆疊存儲器件，其中，在處于第二狀 態的非易失性存儲器件的讀操作期間，將第二電壓電勢施加在位線和讀 字線結構之間，并且當由于施加第二電壓電勢而使電極處于與讀字線結 構相接觸的彎曲位置時，讀操作導致第二狀態的確定。
全文摘要
在存儲器件及其形成方法中，在一個實施例中，存儲器件包括襯底；以及襯底上沿第一方向延伸的位線。將第一字線結構設置在位線上并且與位線間隔且絕緣，第一字線結構沿橫穿第一方向的第二方向延伸。電極與位線相連，在第一字線結構之上延伸并且與第一字線結構間隔第一間隙。第二字線結構在電極之上并且與電極間隔第二間隙，第二字線結構沿第二方向延伸。電極在第一字線結構和第二字線結構之間是懸臂形式的，使得電極偏轉以通過第一間隙與在第一彎曲位置第一字線結構的頂部電連接，以及偏轉以通過第二間隙在第二彎曲位置與第二字線結構的底部電連接，并且電極在止動位置與第一字線結構和第二字線結構相隔離。
文檔編號H01L21/8247GK101132005SQ20071009202
公開日2008年2月27日 申請日期2007年4月4日 優先權日2006年8月24日
發明者尹恩貞, 樸東健, 李成泳, 金洞院 申請人:三星電子株式會社