含有硫属化合物的存储器单元的组分、其结构、其制造方法及其操作方法与流程

1.本发明提供一种用于改善存储器单元的稳定操作和特性的材料组分、存储器单元的结构以及改善漂移的算法，该存储器单元包括执行在存储器阵列中选择存储器单元的功能的两端子选择器元件或一个元件同时执行存储逻辑状态的功能和选择存储器单元的功能的选择存储器元件。


背景技术：

2.由于最近数据服务器市场的爆炸性增长和开发新的ai半导体的需要，所以非易失性存储器的重要性不断增加。
3.在各种非易失性存储器当中，相变随机存取存储器(pram)是利用硫属化合物的特性的非易失性存储器，该硫属化合物的物相根据施加的热量在无定形状态与结晶状态之间来回变化。最近，具有交叉点结构的存储器已被开发和商业化，其中通过设置和连接存储器单元形成存储器阵列，该存储器单元包括改变了物相的硫属化合物以及当施加的电压等于或大于预定电压时在沿水平方向和垂直方向设置的电极的相交处表现出急剧增加的电流流动的两端子切换选择器。
4.具有交叉点结构的存储器装置需要两端子切换选择器，并且通过两端子切换选择器，可以在许多存储器单元当中选择读取和写入所需的存储器单元。许多两端子切换选择器是硫属化合物。
5.此外，为了形成如上所述的交叉点结构，将用于存储逻辑状态的相变材料和用于选择存储器单元的两端子切换选择器连接以形成存储器单元，并且最近的美国专利no.10134470描述了一种具有交叉点结构的存储器装置以及存储器装置的操作方法，该存储器装置利用包括单个硫属化合物层的存储器单元，该单个硫属化合物层通过使用硫属化合物代替相变材料而同时用作两端子切换选择器和存储器。
6.为了通过包括选择存储器元件的存储器单元(其中在单个硫属化合物层中同时执行逻辑状态存储作用和选择器作用)制造具有交叉点结构的存储器阵列，需要形成彼此相交的电极线(位线、字线)和位于电极线的相交处的包括作为硫属化合物的选择存储器元件的柱，但是考虑到硫属化合物的低刚性，用于形成包括硫属化合物的柱的工艺中存在许多困难。因此，需要一种选择存储器元件的结构及其合适的工艺，以便于使用作为硫属化合物的选择存储器元件更有效且成本更低地制造具有交叉点结构的存储器装置。
7.此外，与包括两端子选择器和相变存储器元件的存储器单元1s1p类似，包括选择存储器元件的存储器单元1s表示被划分为置位状态(该置位状态为低电阻状态)和复位状态(该复位状态为高电阻状态)的逻辑状态。
8.存储器单元1s或1s1p中的根据电压的电流变化在图1中示出，其中，处于置位状态的存储器单元在施加电流时仅流过低电流，但在阈值电压v
th_set
或更高时电流急剧增加，这表示为导通。处于复位状态的存储器单元也在阈值电压v
th_reset
或更高时导通，并示出电流
急剧增加。
9.为了确定存储器单元的这种逻辑状态，如图1所示，在处于置位状态下的阈值电压v
th_set
与复位状态下的阈值电压v
th_reset
之间的范围内的读取窗口rw中施加读取电压v
reading
以测量流过的电流，从而确定所选存储器单元是处于置位状态还是处于复位状态。
10.然而，随着时间流逝，包括由硫属化合物构成的两端子选择器和相变存储器元件的存储器单元1s1p或包括选择存储器元件的存储器单元1s的阈值电压由于材料的特性而向逐渐增加的方向移动。这种现象称为漂移(drift)现象，其导致读取窗口发生变化，因此很可能发生读取错误。为了解决这种漂移问题，需要相对较少发生漂移现象以使读取窗口稳定的硫属化合物的组分，并且另一方面，需要一种用于发生了漂移的存储器单元的稳定读取方法。


技术实现要素：

11.技术问题
12.本发明的目的是提供用于稳定操作和制造存储器单元的组分、存储器结构、制造方法及其操作方法，该存储器单元包括选择存储器元件或由硫属化合物构成的两端子选择器。
13.技术方案
14.为了实现所述目的，本发明的第一方面可以提供一种针对选择存储器元件的组分，其中，就原子比而言，ge在5at％至20at％的范围内，as在10at％至30at％的范围内，se在50at％或更大的范围内，s在0.5at％或更大的范围内，并且si在大于0至小于或等于1at％的范围内。
15.另外，本发明的第二方面可以提供一种具有交叉点结构的存储器阵列，所述交叉点结构包括：彼此相交的第一电极线和第二电极线，以及设置在所述第一电极线和所述第二电极线的每个相交处并且是硫属化合物的选择存储器元件，其中，所述存储器阵列包括：所述第一电极线，所述第一电极线形成在基板上；第一功能电极，所述第一功能电极形成在所述第一电极线与所述选择存储器元件之间；以及第二功能电极，所述第二功能电极形成在所述第二电极线与所述选择存储器元件之间，其中，所述第一功能电极被形成为沿着所述第一电极线的线。
16.在制造具有包括第二方面中提出的结构的交叉点结构的存储器阵列的方法中，本发明的第三方面可以提供包括以下步骤的制造方法：(a)在基板上沉积第一电极层；(b)在所述第一电极层上沉积第一功能电极层；(c)一起蚀刻所述第一电极层和所述第一功能电极层，以形成第一电极线和第一功能电极线；(d)在形成有所述第一电极线和所述第一功能电极线的基板上沉积第一ild层；(e)第一平坦化步骤，所述第一平坦化步骤对所述第一ild层进行平坦化以形成第一表面，其中，当从上表面观察时，所述第一功能电极线的上表面的至少一部分暴露在经平坦化的第一ild层之间；(f)在所述第一表面上沉积第二层间电介质(ild)层；(g)通过蚀刻在所述第二ild层上形成孔的孔形成步骤，其中，所述孔形成在所述第一功能电极线上；以及(h)在形成有所述孔的所述第二ild层上沉积构成所述选择存储器元件的硫属化合物以在所述孔中形成选择存储器元件。
17.另外，在包括作为硫属化合物的两端子选择器或选择存储器的存储器单元的初始
化方法中，本发明的第四方面可以提供包括以下步骤的对存储器单元进行初始化的方法：(a)向所述存储器单元施加初始化电压；(b)确定所述存储器单元是否导通；以及(c)当所述存储器单元导通时，终止所述初始化，并且当所述存储器单元未导通时，增大初始化电压并且重复步骤(a)和步骤(b)，其中，当增大的初始化电压超过第一电压时，终止所述初始化，其中，首先从所述初始化电压施加的第一初始化电压小于或等于漂移前处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压，并且所述第一电压在漂移读取窗口范围内，所述漂移读取窗口范围是所述漂移后预期的处于复位状态的存储器单元的最小阈值电压与处于所述置位状态的存储器单元的最大阈值电压之间的电压范围。
18.有益效果
19.因为可以稳定地操作根据本发明的包括硫属化合物的存储器元件，所以可以增加存储器元件对各种领域的适用性。另外，由于可以减少包括硫属化合物的存储器元件中的操作错误，所以可以提高包括该存储器元件的电子装置的准确度。
附图说明
20.图1是示出包括选择存储器元件或两端子选择器的存储器单元中的根据电压的电流变化的曲线图。
21.图2是示出包括选择存储器元件或两端子选择器的存储器单元中的根据电压的电流变化的曲线图。
22.图3是示意性地示出硫属化合物的配位数与漂移之间的相关性的曲线图。
23.图4是示出根据传统技术的包括选择存储器元件的存储器单元的结构的图。
24.图5是示出根据本发明的实施方式的包括选择存储器元件的存储器单元的结构的图。
25.图6是示出根据本发明的另一实施方式的包括选择存储器元件的存储器单元的结构的图。
26.图7是示出根据传统技术的包括选择存储器元件的存储器单元的结构与根据本发明的包括选择存储器元件的存储器单元的结构的比较的图。
27.图8是描述根据传统技术的用于制造包括选择存储器元件的存储器单元的方法的工艺图。
28.图9是描述根据本发明的用于制造包括选择存储器元件的存储器单元的方法的工艺图。
29.图10是描述根据本发明的实施方式的用于制造包括选择存储器元件的存储器单元的方法的工艺图。
30.图11是描述根据本发明的另一实施方式的用于制造包括选择存储器元件的存储器单元的方法的工艺图。
31.图12是示出包括选择存储器元件或两端子选择器的存储器单元的阈值电压分布的曲线图。
32.图13是示出包括选择存储器元件或两端子选择器的存储器单元的阈值电压初始化的曲线图。
33.图14是示出包括选择存储器元件或两端子选择器的存储器单元的初始化步骤的
曲线图。
具体实施方式
34.在下文中，将参照附图描述本发明的实施方式的配置和操作。在本发明的以下描述中，当确定相关已知功能或配置的详细描述可能不必要地模糊本发明的主旨时，将省略该详细描述。另外，当一个部分称为“包括”任何组件时，除非另有说明，否则意味着该部分还可以包括其它组件，而不是排除其它组件。
35.根据本发明，可以提供一种针对选择存储器元件的组分，其中，就原子比而言，ge在5at％至20at％的范围内，as在10at％至30at％的范围内，se在50at％或更大的范围内，s在0.5at％或更大的范围内，并且si在大于0至小于或等于1at％的范围内。
36.当存储器单元读取具有包括选择存储器元件的交叉点结构的存储器阵列中的逻辑状态时，因为处于置位状态的存储器单元的阈值电压与处于复位状态的存储器单元的阈值电压之间的差(即，读取窗口)稳定，所以确定错误的概率降低。
37.然而，由于在选择存储器元件中使用的硫属化合物的特性，所以该硫属化合物具有表现出漂移现象的问题，其中处于置位状态的存储器单元的阈值电压和处于复位状态的存储器单元的阈值电压都随着时间推移而增大，从而改变了读取窗口。
38.因此，在预定时间段后，图1中的阈值电压改变为如图2所示的置位状态下的阈值电压v
th_set_d
和复位状态下的阈值电压v
th_reset_d
，并且根据初始读取窗口rw设置的读取电压v
reading
在漂移后可能位于读取窗口rwd之外，使得读取步骤出现错误的概率增加。
39.可以根据硫属化合物的组分来控制这种漂移现象，并且图3示出了根据硫属元素的平均配位数(x轴)的选择存储器元件的1/漂移(y轴)(根据漂移的阈值电压变化的倒数)。如图3所示，元素周期表上硫属元素的平均配位数越小，1/漂移值越大。也就是说，漂移减少并且读取窗口呈现为大。具体地，硫属元素的原子序数越小，效果越大，使得在考虑上述情况的情况下，优选使用包括se和s的硫属化合物。具体地，当混合并使用se和s时，优点在于可以满足制造选择存储器的性能和制造适用性。因此，se为50at％或更大、s为0.5at％或更大的硫属化合物优选为硫属元素。具体地，s的含量更优选为1at％至2at％。
40.另外，针对选择存储器的硫属化合物还可以包括减少量的第4族元素或第5族元素，代表性地，这样的第4族元素和第5族元素分别为ge和as，其中，可以包括5at％至20at％的ge并且可以包括10at％至30at％的as。
41.此外，当包括s时，选择存储器元件的刚性降低，使得在制造包括选择存储器元件的存储器单元的制造工艺中可能存在困难。因此，为了补充这种刚性，可以包括1at％或更少的si。
42.另外，微量的第3族元素可以改善漂移，其中，代表性地，in是有效的。除了in之外，b、al、ga和tl也可以是有效的。第3族元素的含量优选为0at％至15at％。
43.这样的硫属化合物的组分示例在下表中示出。
44.[表1]
[0045]
编号in(at％)ge(at％)as(at％)se(at％)s(at％)si(at％)10.110.027.052.010.40.520.520.015.555.08.50.5
34.015.515.060.05.00.5410.018.015.055.01.01.0515.010.010.063.50.70.8
[0046]
当硫属元素的含量增加时，平均配位数降低，从而改善了选择存储器的特性。相反，材料的刚性降低，这使得可能难以形成图案，并且可能导致清洁(cleaning)损坏。尽管根据材料的不同通常会存在细微的差别，但当使用se或s而不是te时，漂移值会变小，但刚性会进一步降低。为了克服上述问题，组分中包括si，但仍需要对其进行补充。
[0047]
为了克服该问题，本发明提出一种针对包括作为硫属化合物的选择存储器元件的选择存储器单元的结构，以及该选择存储器单元的制造方法。
[0048]
本发明可以提供一种具有交叉点结构的存储器阵列，该交叉点结构包括：彼此相交的第一电极线和第二电极线，以及设置在第一电极线和第二电极线的每个相交处并且是硫属化合物的选择存储器元件，其中，具有交叉点结构的存储器阵列包括：第一电极线，该第一电极线形成在基板上；第一功能电极，该第一功能电极形成在第一电极线与选择存储器元件之间；以及第二功能电极，该第二功能电极形成在第二电极线与选择存储器元件之间，其中，第一功能电极形成为沿着第一电极线的线。
[0049]
通常，具有使用作为硫属化合物的选择存储器元件的交叉点结构的存储器阵列通过形成柱41制成，其中，如图4所示，第一功能电极21、选择存储器元件30、第二功能电极22依次层叠在相交的电极线11与12之间。
[0050]
然而，当如上所述形成包括功能电极的柱时，柱的高度增加，使得柱的纵横比(高度/宽度)增大。当柱的纵横比如上所述增大时，包括刚性差的硫属化合物的柱在加工期间被损坏或准确度降低，并且在清洁操作期间损坏的风险很大。因此，有必要降低柱的整体高度以减小纵横比。
[0051]
另外，与通过形成刚性差的硫属化合物层然后蚀刻该层来形成柱相比，优选地通过填充所形成的凹槽的镶嵌工艺来制造柱，为此，在工艺中，柱中不包括功能电极是有利的。
[0052]
因此，如图5所示，本发明提供一种结构，其中，第一功能电极线23形成为沿着首先形成在基板上的第一电极线11的线，并且选择存储器元件30作为柱形成在第一功能电极线23上，然后，第二功能电极线24再次形成为沿着第二电极线12的线。
[0053]
在这样形成的结构中，降低了包括选择存储器元件(其为刚性差的硫属化合物)的柱的高度，从而减小了包括硫属化合物的柱的纵横比，使得可以防止工艺缺陷，或防止准确度降低。另外，由于形成柱的层是由构成选择存储器元件的硫属化合物的单个层构成的，因此也适合应用镶嵌工艺。
[0054]
另外，传统地，如图7的(a)所示，第一功能电极21形成为柱状，使得可能存在由于第一功能电极跨越绝缘体的缺陷而引起的电流泄漏的可能性较高，但在本发明中，如图7的(b)所示，从根本上阻断了第一功能电极23跨越绝缘体的可能性，使得不会有由于功能电极而导致电流泄漏的可能性。
[0055]
另外，在本发明中，如图6所示，也可以是如下结构：在该结构中，沿着第一电极线11形成第一功能电极线23，选择存储器元件30作为柱形成在第一功能电极线23上，并且然后第二电极22作为柱形成在选择存储器元件30之后，并且形成第二电极线12。
[0056]
在这种情况下，由于还可以通过镶嵌工艺形成由选择存储器元件30和第二功能电极22构成的柱42，所以可以防止工艺缺陷等，并且不会有图7的(a)所示的电流泄漏的可能。
[0057]
根据本发明的第一功能电极和第二功能电极位于彼此相交的第一电极和第二电极与选择存储器元件之间，并且这样的功能电极应该在具有导电材料(包括仅在一定条件下才具有导电性的材料)的特性的同时用于改善选择存储器的特性，并且优选地，同时具有作为两个电极与选择存储器元件之间的元素的扩散阻挡层的功能。
[0058]
因此，功能电极可以由碳、氧化物、氮化物、硅氧化物、硼化物或其组合构成。
[0059]
碳可以是无定形碳或石墨烯，并且氧化物可以是诸如tio
x
、tao
x
、hfo
x
、zro
x
、alo
x
、zno
x
、sio
x
、ruo
x
、pto
x
等的各种金属氧化物，硅氧化物可以是上述金属氧化物中还包括si的硅氧化物，氮化物可以是tin、tan或cn，并且硼化物可以是cb、tib、tab等。
[0060]
具体地，根据本发明的第一功能电极和第二功能电极可以是无定形碳，并且厚度可以在至的范围内。
[0061]
无定形碳适合用作金属线与选择存储器元件之间的扩散阻挡层并且具有优异的导电性，因此优选作为用于功能电极的材料。如果厚度过薄，则不能充分地作为扩散阻挡层的，并且如果厚度过厚，则选择存储器元件与电极之间的电阻增大，这将不是优选的。因此，合适的厚度在至的范围内并且，更优选地，在至的范围内。
[0062]
另外，根据本发明的第一功能电极和第二功能电极可以是氧化物、氮化物、硅氧化物、硼化物或其组合，并且厚度可以在至的范围内。
[0063]
氧化物、氮化物、硅氧化物和硼化物是适合作为扩散阻挡层的非导电材料，但是如果太厚，则存在电阻增大的问题。因此，合适的厚度在至的范围内，并且更优选地，在至的范围内。
[0064]
另外，本发明可以提供具有交叉点结构的存储器阵列，该交叉点结构包括其中第一功能电极或第二功能电极由两个层构成的选择存储器元件，其中，所述两个层中的第一层与选择存储器元件接触，并且所述两个层中的第二层与第一电极或第二电极接触，第一层由氧化物、硅氧化物、氮化物、硼化物或其组合构成，并且厚度在至的范围内，并且第二层是无定形碳，并且厚度在至的范围内。
[0065]
功能电极的第一层由诸如氧化物的陶瓷材料制成，其可以通过与选择存储器装置接触而更忠实地充当扩散阻挡层，并且与电极接触的第二层由无定形碳形成，使得可以降低电阻。此时，第一层的厚度在至的范围内，更优选地，在至至的范围内，并且第二层的厚度在至的范围内，更优选地，在至的范围内。
[0066]
通过将功能电极形成为多个层而不是如上所述的单个层，可以组合每种材料的优点。
[0067]
另外，在具有包括如上所述的选择存储器元件的交叉点结构的存储器阵列中，选择存储器元件的组分可以是硫属化合物，其中，就原子比而言，ge在5at％至25at％的范围内，as在10at％至30at％的范围内，se在50at％或更大的范围内，s在0.5at％或更大的范围内，并且si在大于0至小于或等于1at％的范围内。
[0068]
另外，选择存储器元件可以是还包括来自由b、al、in、ga和tl构成的组的至少一种元素的硫属化合物，其原子比在大于0至小于或等于15at％的范围内。
[0069]
在下文中，将描述用于制造具有如上所述的组分和结构的具有交叉点结构的存储器阵列的方法。
[0070]
根据本发明，可以提供一种制造具有包括选择存储器元件的交叉点结构的存储器阵列的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在基板上沉积第一电极层；(b)在第一电极层上沉积第一功能电极层；(c)一起蚀刻第一电极层和第一功能电极层以形成第一电极线和第一功能电极线；(d)在其上形成有第一电极线和第一功能电极线的基板上沉积第一层间电介质(ild)层；(e)第一平坦化步骤，该第一平坦化步骤对第一ild层进行平坦化以形成第一表面，其中，当从上表面观察时，第一功能电极线的上表面的至少一部分暴露在经平坦化的第一ild层之间；(f)在第一表面上沉积第二层间电介质(ild)层；(g)通过蚀刻而在第二ild层上形成孔的孔形成步骤，其中，该孔形成在第一功能电极线上；以及(h)在形成有孔的第二ild层上沉积构成选择存储器元件的硫属化合物以在孔中形成选择存储器元件。
[0071]
这里，第一ild层可以是氧化物，并且第二ild层可以是氮化物。第一ild层可以由诸如硅氧化物或氧化铝的一般绝缘材料形成，而与作为硫属化合物的选择存储器装置的接触面积大的第二ild层可以由诸如tin、tan或cn的稳定的氮化物形成，从而具有低反应性，以降低与选择存储器元件发送反应的可能性。
[0072]
另外，可以提供一种用于制造具有包括选择存储器元件的交叉点结构的存储器阵列的方法，所述方法还包括以下步骤：在步骤(h)之后，(i)第二平坦化步骤，该第二平坦化步骤将所沉积的硫属化合物层平坦化到与第二ild层的高度相同的高度，以形成第二表面，其中，当从上表面观察时，选择存储器元件彼此独立地暴露在第二ild层之间；(j)在第二表面上沉积第二功能电极层；(k)在第二功能电极层上沉积第二电极层；以及(l)一起蚀刻第二功能电极层和第二电极层以形成第二功能电极线和第二电极线。
[0073]
作为另一方法，可以提供一种制造具有包括选择存储器元件的交叉点结构的存储器阵列的方法，所述方法还包括以下步骤：在步骤(h)之后，(m)第三平坦化步骤，该第三平坦化步骤将所沉积的硫属化合物层平坦化到比第二ild层的高度更低的高度以允许从除了孔之外的表面去除硫属化合物层，并形成第三表面，其中，当从上表面观察时，选择存储器元件彼此独立地暴露在第二ild层之间，并且当从侧截面观察时，选择存储器元件的高度比第二ild层的高度更低；(n)在第三表面上沉积第二功能电极层；(o)第四平坦化步骤，该第四平坦化步骤将第二功能电极层平坦化到与第二ild层的高度相同的高度以允许从除了孔之外的表面去除第二功能电极层，并且形成第四表面，其中，第二功能电极彼此独立地暴露在第二ild层中；(p)在第四功能电极层上沉积第二电极层；以及(q)蚀刻第二电极层以形成第二电极线。
[0074]
制造具有交叉点结构的存储器阵列的传统通用方法的示例在图8中示出。在传统方法中，依次沉积和形成第一电极层111、第一功能电极层211、构成选择存储器元件的硫属层311和第二功能电极层221(步骤1)，并且他们中的所有同时被蚀刻以形成由第一功能电极线212、硫属线312、第二功能电极线222和第一电极线112构成的壁412(步骤2)。在壁412上层叠第一ild层611(步骤3)并将其平坦化以形成暴露第二功能电极线222的上表面222a的第一平坦化表面611a(步骤4)。之后，沉积第二电极层121(步骤5)并对其进行蚀刻以形成第二电极线122，此时，沿着第二电极线122执行蚀刻至第一功能电极213以形成由第一功能电极213、选择存储器元件313、第二功能电极223构成的柱413(步骤6)。此后，在柱上沉积第
二ild层621以允许在柱之间填充第二ild层(步骤7)。
[0075]
在如上所述的工艺中，在步骤2和步骤6经过两次刻蚀时，硫属层311容易受到损伤并形成不受周围支承的高壁412和柱413，并且由于硫属化合物的刚性较差的特性，因此具有如此高的纵横比的壁412和柱416可能在工艺期间被损坏或准确度降低。
[0076]
为了克服所述问题，本发明提出一种用于使用镶嵌工艺制造具有交叉点结构的存储器阵列的方法。
[0077]
当通过图9更详细地描述根据本发明的制造方法时，在基板上沉积第一电极层131，并在第一电极层131上再次沉积第一功能电极层231，然后将第一电极线131和第一功能电极层231一起蚀刻以形成第一电极线132和第一功能电极线232。在如此形成的第一电极线132和第一功能电极线232上，沉积第一ild层631，并执行第一平坦化步骤，在该第一平坦化步骤中，对第一ild层631进行平坦化以形成第一表面632a，其中，当从上表面看时，第一功能电极线232的上表面232a暴露在经平坦化的第一ild层632之间。在如此形成的第一表面632a上，沉积第二ild层641。通过蚀刻在第二ild层641上形成孔711，并且在第一功能电极线232的上表面232a上形成孔711。在包括如此形成的孔711的第二ild层641上，沉积构成选择存储器元件的硫属化合物层321以将硫属化合物填充到孔中，从而形成选择存储器元件322。
[0078]
通过如上所述在孔中形成选择存储器元件322，尽管硫属化合物的刚性差，但仍可以在第二ild层641中稳定地形成柱。
[0079]
之后，可以通过两种方法形成第二功能电极和第二电极线。
[0080]
首先，参照图10描述将第二功能电极形成为沿着第二电极线的线的方法。图9中沉积的硫属化合物层321被平坦化到与第二ild层641的高度相同的高度以形成第二表面641a，其中，当从上表面观察时，选择存储器元件322的上表面322a彼此独立地暴露在第二ild层之间。之后，在第二表面641a上，沉积第二功能电极层241。通过在第二功能电极层241上再次沉积第二电极层141并将第二功能电极层241和第二电极层141一起蚀刻以形成第二功能电极线242和第二电极线142的步骤，最终形成交叉点结构。
[0081]
如此形成的交叉点结构的存储器阵列具有如图5所示的形状，其中，第一功能电极线232和第二功能电极线242分别形成为沿着第一电极线132和第二电极线142的线，并且选择存储器元件322在第一功能电极线232和第二功能电极线242相交的点处形成为柱形形状。
[0082]
另一方法涉及第二功能电极与选择存储器元件一起形成柱的结构，其将通过图11进行描述。
[0083]
图11中沉积的硫属化合物层311被平坦化到比第二ild层641的高度更低的高度。平坦化操作称为回蚀操作，并且通过回蚀，从除了孔712之外的表面去除硫属化合物层321，从上表面观察时，选择存储器元件322的上表面322b独立地暴露，其中，上表面322b的高度比第二ild层641的高度更低以形成第三表面641b，其中，孔712仍然保留在选择存储器元件322上。在第三表面641b上再次沉积第二功能电极层251以在孔712中形成第二功能电极252。之后，沉积第二电极层151，然后蚀刻形成第二电极线152以进行精加工。
[0084]
如此形成的交叉点结构的存储器阵列具有如图6所示的形状，其中，第一功能电极线232形成为沿着第一电极线132的线，并且第二功能电极252在选择存储器元件322上方延
伸以形成柱420。
[0085]
通过将硫属化合物填充到孔中的镶嵌工艺，防止了作为硫属化合物的选择存储器元件竖立或在侧面没有支承层的情况下被蚀刻的工艺，从而防止损坏选择存储器装置并防止缺陷发生。
[0086]
此外，由于材料的特性，所以包括两端子选择器和相变存储器元件的存储器单元1s1p或包括选择存储器元件的存储器单元1s的阈值电压在逐渐增大的方向上移动。处于置位状态的存储器单元的阈值电压的分布lrs和处于复位状态的存储器单元的阈值电压的分布hrs由实线表示，并且示出了这样的阈值电压分布lrs和hrs根据漂移现象随时间推移增大，并且变为虚线表示的阈值电压的分布lrs_d和hrs_d。
[0087]
当阈值电压如上所述改变时，读取电压v
reading
可以位于其中以有效地读取存储器单元的逻辑状态的读取窗口发生改变，在漂移之前是rw1并且在漂移之后是rw2。该改变尤其成问题，如图2所示，因为处于置位状态的存储器单元的阈值电压逐渐增大，并且处于置位状态的存储器单元可能被错误地读为处于复位状态。
[0088]
为了防止在操作期间发生这样的错误，需要将随时间推移经历漂移的处于置位状态的存储器单元返回到漂移之前的初始状态。
[0089]
为此，在对包括作为硫属化合物的两端子选择器或选择存储器的存储器单元进行初始化的方法中，本发明提供了对存储器单元进行初始化的方法，所述方法包括以下步骤：(a)向存储器单元施加初始化电压；(b)确定存储器单元是否导通；以及(c)当存储器单元导通时，终止初始化，并且当存储器单元未导通时，增大初始化电压并且重复步骤(a)和步骤(b)，其中，当增大的初始化电压超过第一电压时，终止初始化，其中，首先从初始化电压施加的第一初始化电压小于或等于漂移前处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压，并且第一电压在漂移读取窗口范围内，该漂移读取窗口范围是漂移后预期的处于复位状态的存储器单元的最小阈值电压与漂移后预期的处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压之间的电压范围。
[0090]
上述方法是在确定存储器单元是处于置位状态还是复位的读取步骤之前将处于置位状态的存储器单元的阈值电压返回到漂移前的状态的初始化方法。
[0091]
包括两端子选择器和相变存储器元件的存储器单元1s1p或包括选择存储器元件的存储器单元1s的阈值电压在存储器单元在超过阈值电压被导通之后返回到处于初始置位状态的存储器单元的阈值电压，无论存储器单元是处于置位状态还是复位状态。图13示出了这样的初始化，其中，在施加初始化电压v
pr
并实现导通之后，漂移已经发生之后的处于置位状态的存储器单元的电压-电流曲线1030中的阈值电压v
th_set_d
被初始化为漂移之前的处于置位状态的存储器单元的电压-电流曲线1010中的阈值电压v
th_set
。
[0092]
因此，当处于置位状态的所有存储器单元在存储器单元被读取之前被导通和初始化时，可以减少由于漂移导致的读取窗口的变化而引起的读取错误。需要上述初始化方法来稳定地维持发生漂移的单元的读取窗口。
[0093]
参照图14，将更详细地描述根据本发明的初始化方法。
[0094]
首先，将第一初始化电压v
pre1
施加到已发生漂移的存储器单元，并且确定存储器单元是否导通。
[0095]
当存储器单元导通时，初始化停止，当存储器单元未导通时，增大初始化电压并再
次施加初始化电压v
pre2
，并且再次确定存储器单元是否导通。
[0096]
在逐步增大初始化电压(v
pre1
→vpre2
→vpre3
...
→vpre_n
)的同时确定存储器单元是否导通，由此处于置位状态的所有存储器单元都被导通和初始化。
[0097]
如果存储器单元处于复位状态并因此未导通，则在增大的初始化电压超过第一电压v1并且第一电压v1在漂移读取窗口范围rw2内时终止初始化过程，漂移读取窗口范围rw2是漂移后预期的处于复位状态的存储器单元的最小阈值电压v41与漂移后预期的处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压v32之间的电压范围。因此，由于初始化电压大于置位状态下的最大阈值电压v32，所以处于置位状态的所有存储器单元都可以导通，并且由于其未超过稳定处于复位状态的存储器单元的最小阈值电压v41，所以防止了处于复位状态的存储器单元被导通，并且处于复位状态的存储器单元不被初始化。
[0098]
根据本发明的初始化方法的用于对处于置位状态的存储器单元进行初始化的初始化电压仅略高于存储器单元的阈值电压，使得由于初始化过程而施加到存储器单元的负载可以很小。如果利用过高的电压进行初始化，则存储器单元会突然导通，从而使很大的电流立即流过，因而可能损坏存储器单元。
[0099]
此时，首先施加的第一初始化电压v
pre1
可以是漂移前处于置位状态的存储器单元的最小阈值电压v11。
[0100]
通过从存储器单元的最小可能阈值电压逐渐增大所施加的电压，可以使由于初始化过程而施加到存储器单元的负载最小化。
[0101]
另外，在步骤(c)中，初始化电压可以一次增大5mv至200mv。
[0102]
如果一次将初始化电压增大太多，则在要导通的单元中流动的电流可能太大，如果增大太少，则不优选，因为初始化过程所需的时间增加。因此，优选的电压增大是每次5mv至200mv，更优选地，20mv至60mv。
[0103]
此外，第一电压在漂移读取窗口的范围内，并且第一电压与漂移后预期的处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压之间的差可以在相对于漂移读取窗口的0.50至0.95的范围内。
[0104]
在图14中，优选地，第一电压v1在漂移读取窗口范围rw2内，并且接近于漂移后预期的处于复位状态的存储器单元的最小阈值电压41，以便于将其中阈值电压异常高(这是可能的)的处于置位状态的所有存储器单元初始化。
[0105]
为此，优选地，当整个漂移读取窗口rw2为1时，第一电压v1与在漂移后预期的处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压v32之间的差a在0.50至0.95的范围内。当由于值小于0.50，所以第一电压v1接近于漂移后处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压v32时，不是优选的，因为具有异常大的阈值电压的处于置位状态的存储器单元可能不会被初始化，并且当尽可能靠近但过于接近处于复位状态的存储器单元的最小阈值电压v41时，这也不是优选的，因为处于复位状态的单元可能被初始化。
[0106]
因此，第一电压v1与漂移后预期的处于置位状态的存储器单元的最大阈值电压v32之间的差a除以整个漂移读取窗口rw2后优选地在0.50至0.95的范围内，更优选地，在0.75至0.90的范围内。