專利名稱：：包括二極管和電阻切換材料的非易失性存儲(chǔ)器單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可重寫非易失性存儲(chǔ)器陣列，其中每一單元均包括串聯(lián)的二極管和電阻切換元件。
背景技術(shù)：
：可在高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的電阻切換材料是已知的。這兩種穩(wěn)定的電阻狀態(tài)使此類材料成為用于可重寫非易失性存儲(chǔ)器陣列中的有吸引力的選擇。然而，由于單元之間的干擾危險(xiǎn)、高泄漏電流和無數(shù)制造挑戰(zhàn)的緣故，很難形成此類單元的較大高密度陣列。因此，需要一種使用可容易制造且可靠編程的電阻切換元件的較大可重寫非易失性存儲(chǔ)器陣列。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明由所附權(quán)利要求書界定，且本部分中的所有內(nèi)容都不應(yīng)作為對(duì)這些權(quán)利要求的限制。一般來說，本發(fā)明針對(duì)于包括二極管和電阻切換材料的非易失性存儲(chǔ)器單元。本發(fā)明的第一方面提供一種非易失性存儲(chǔ)器單元，其包括二極管；以及電阻切換元件，其包括電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述金屬氧化物或氮化物化合物僅包含一種金屬，其中所述二極管和電阻切換元件是所述存儲(chǔ)器單元的部分。本發(fā)明的另一方面提供多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其包括在第一方向上延伸的第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；第一多個(gè)二極管；第一多個(gè)電阻切換元件；以及在與所述第一方向不同的第二方向上延伸的第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體，其中在每一存儲(chǔ)器單元中，所述第一二極管中的一者與所述第一電阻切換元件中的一者串聯(lián)布置，且設(shè)置在所述第一導(dǎo)體中的一者與所述第二導(dǎo)體中的一者之間，且其中所述第一多個(gè)電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料層Nix0y、NbxOy,TixOy,HfxOy,AlxOy>MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy、ZrxOy、BxNy和AlxNy。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供一種單片三維存儲(chǔ)器陣列，其包括a)形成在襯底上方的第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括第一多個(gè)存儲(chǔ)器單元，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)的每一存儲(chǔ)器單元均包括電阻切換元件，所述電阻切換元件包括電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述金屬氧化物或氮化物化合物僅具有一種金屬；以及b)以單片形式形成在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方的至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。本發(fā)明的另一方面提供一種用于形成多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元的方法，所述方法包括以下步驟形成第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的第一導(dǎo)體；在所述第一多個(gè)導(dǎo)體上方形成第一多個(gè)二極管；形成第一多個(gè)電阻切換元件；以及在所述第一二極管上方形成第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體，其中所述第一電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料=NixOy、Nbx0y、Tix0y、HfxOy,Alx0y、Mgx0y、Cox0y、CrxOy,VxOy、Znx0y、ZrxOy,BxNy和AlxNy。本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例提供一種用于形成單片三維存儲(chǔ)器陣列的方法，所述方法包括以下步驟a)在襯底上方形成第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)通過包括以下步驟的方法形成i)形成第一多個(gè)二極管；和ii)形成第一多個(gè)電阻切換元件，其包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料=NixOy、Nbx0y、Tix0y、HfxOy,Alx0y、Mgx0y、Cox0y、CrxOy,VxOy、Znx0y、Zrx0y、BxNy和AlxNy，其中所述第一二極管中的每一者與所述電阻切換元件中的一者串聯(lián)布置；以及b)在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方和所述襯底上方以單片形式形成至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。相關(guān)實(shí)施例提供一種用于形成單片三維存儲(chǔ)器陣列的方法，所述方法包括以下步驟形成在襯底上方第一高度處且在第一方向上延伸的第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；形成在所述第一高度上方第二高度處且在與所述第一方向不同的第二方向上延伸的第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；形成第一多個(gè)電阻切換元件，其包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料=NixOy、Nbx0y、Tix0y、Hfx0y、AlxOy、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy、Zrx0y、BxNy和AlxNy;形成第一多個(gè)二極管，其中所述第一二極管和所述第一電阻切換元件在所述第一高度上方且在所述第二高度下方；在所述第二導(dǎo)體上方形成第二二極管；以及在所述第二導(dǎo)體上方形成第三導(dǎo)體。又一實(shí)施例提供一種用于形成非易失性存儲(chǔ)器單元的方法，所述方法包括形成第一導(dǎo)體；形成第二導(dǎo)體；形成電阻切換元件；以及形成二極管，其中所述二極管和所述電阻切換元件以電學(xué)方式串聯(lián)設(shè)置在所述第一導(dǎo)體與所述第二導(dǎo)體之間，且其中在形成所述第一及第二導(dǎo)體、二極管和切換元件以及結(jié)晶所述二極管期間，溫度不超過約500攝氏度。本發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例提供一種用于形成單片三維存儲(chǔ)器陣列的方法，所述方法包括i)在襯底上方形成第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括多個(gè)第一存儲(chǔ)器單元，每一第一存儲(chǔ)器單元均包括a)電阻切換元件；以及b)二極管，其中在形成所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)期間溫度不超過約475攝氏度；以及ii)在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方以單片形式形成至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。本發(fā)明的一方面提供一種非易失性存儲(chǔ)器單元，其包括包括半導(dǎo)體材料的二極管，其中所述半導(dǎo)體材料二極管為鍺或鍺合金；以及電阻切換元件。相關(guān)實(shí)施例提供一種單片三維存儲(chǔ)器陣列，其包括i)形成在襯底上方的第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括多個(gè)第一存儲(chǔ)器單元，每一第一存儲(chǔ)器單元均包括a)電阻切換元件；以及b)二極管，所述二極管包括半導(dǎo)體材料，其中所述半導(dǎo)體材料為鍺或鍺合金；以及ii)以單片形式形成在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方的至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。再一實(shí)施例提供一種單片三維存儲(chǔ)器陣列，其包括i)形成在襯底上方的第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括多個(gè)第一存儲(chǔ)器單元，每一第一存儲(chǔ)器單元均包括形成在所述襯底上方的第一底部導(dǎo)體，所述第一底部導(dǎo)體包括鋁、鋁合金或銅層；電阻切換元件；以及形成在所述第一底部導(dǎo)體上方的二極管；以及ii)以單片形式形成在所述第一存15儲(chǔ)器層級(jí)上方的至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。本發(fā)明的另一方面提供一種用于對(duì)存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程的方法，其中所述存儲(chǔ)器單元包括金屬氧化物或氮化物化合物的電阻率切換層，所述金屬氧化物或氮化物化合物恰好包含一種金屬，所述方法包括通過將所述電阻率切換層從第一電阻率狀態(tài)改變到第二編程電阻率狀態(tài)來對(duì)所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程，其中所述第二編程電阻率狀態(tài)存儲(chǔ)所述存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)。本發(fā)明的相關(guān)方面提供一種用于編程和感測存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器單元的方法，其中所述存儲(chǔ)器單元包括金屬氧化物或氮化物化合物的電阻率切換層(所述金屬氧化物或氮化物化合物恰好包含一種金屬)以及包括多晶半導(dǎo)體材料的二極管，所述電阻率切換層與所述二極管以電學(xué)方式串聯(lián)布置，所述方法包括i)向所述存儲(chǔ)器單元施加第一編程脈沖，其中所述第一編程脈沖a)可檢測地改變所述電阻率切換層的第一電阻率狀態(tài)；或b)可檢測地改變所述多晶半導(dǎo)體材料的第二電阻率狀態(tài)，或c)可檢測地改變所述電阻率切換層的第一電阻率狀態(tài)并可檢測地改變所述多晶半導(dǎo)體材料的第二電阻率狀態(tài)；以及ii)讀取所述存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻率切換層的第一電阻率狀態(tài)用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)且所述多晶半導(dǎo)體材料的第二電阻率狀態(tài)用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。本文中所描述的本發(fā)明的每一方面和實(shí)施例可單獨(dú)使用或者彼此組合使用?，F(xiàn)將參看附圖描述優(yōu)選的方面和實(shí)施例。圖I是具有設(shè)置在導(dǎo)體之間的電阻切換材料的可能存儲(chǔ)器單元的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明形成的可重寫非易失性存儲(chǔ)器單元的透視圖。圖3是包括類似于圖2所示單元的單元的存儲(chǔ)器層級(jí)的透視圖。圖4是展示非方向性電阻切換材料的低到高以及高到低電阻轉(zhuǎn)換的I-V曲線。圖5a是展示方向性電阻切換材料的低到高電阻轉(zhuǎn)換的I-V曲線。圖5b是展示方向性電阻切換材料的高到低電阻轉(zhuǎn)換的I-V曲線。圖6是在本發(fā)明一些實(shí)施例中優(yōu)選的垂直定向p-i-n二極管的透視圖。圖7是在本發(fā)明其它實(shí)施例中優(yōu)選的垂直定向Zener二極管的透視圖。圖8是類似于圖6的二極管的p-i-n二極管的I-V曲線。圖9是類似于圖7的二極管的Zener二極管的I-V曲線。圖10是其中電阻切換材料夾在貴金屬層之間的本發(fā)明實(shí)施例的透視圖。圖Ila是說明其中電阻切換材料未受圖案化和蝕刻的本發(fā)明實(shí)施例的橫截面圖。圖Ilb是其中電阻切換材料與頂部導(dǎo)體一起圖案化和蝕刻的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖。圖12是描繪本發(fā)明實(shí)施例中存儲(chǔ)器單元的四種不同數(shù)據(jù)狀態(tài)的電流與電壓關(guān)系的曲線圖。圖13a_13c是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例形成的單片三維存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器層級(jí)形成中的各階段的橫截面圖。圖14是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例形成的單片三維存儲(chǔ)器陣列的一部分的橫截面圖。圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的不同優(yōu)選實(shí)施例形成的單片三維存儲(chǔ)器陣列的一部分的橫截面圖。圖16a_16c是說明根據(jù)本發(fā)明又一優(yōu)選實(shí)施例形成的單片三維存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)器層級(jí)形成中的各階段的橫截面圖。具體實(shí)施例方式許多材料展現(xiàn)出可逆的電阻率切換特性。這些材料包含硫族化物、碳聚合物、鈣鈦礦和某些金屬氧化物與氮化物。具體地說，存在僅包含一種金屬且展現(xiàn)可靠電阻率切換特性的金屬氧化物與氮化物，如Pagnia和Sotnick在“BistableSwitchinginElectroformedMetal-Insulator-MetalDevice”(Phys.Stat.Sol.(A)108,11-65(1988))中描述的。此群組包含(例如)Nix0y、Nbx0y、Tix0y、Hfx0y、Alx0y、Mgx0y、Cox0y、Crx0y、Vx0y、Znx0y、Zrx0y、BxNy和AlxNy，其中X和y的范圍在O與I之間。實(shí)例是定比化合物NiO、Nb205、Ti02、Hf02、A1203、MgO,CoO、CrO2,V0,ZnO,ZrO,BN和A1N，但同樣可使用非定比化合物。這些材料中的一種材料的層可在初始狀態(tài)中形成，例如相對(duì)低電阻率狀態(tài)。一旦施加充足電壓，材料就切換到穩(wěn)定的高電阻率狀態(tài)。此電阻率切換是可逆的；隨后施加適當(dāng)?shù)碾娏骰螂妷嚎捎靡允顾鲭娮杪是袚Q材料返回到穩(wěn)定的低電阻率狀態(tài)。此轉(zhuǎn)換可重復(fù)許多次。對(duì)于一些材料，初始狀態(tài)是高電阻率而不是低電阻。當(dāng)此論述內(nèi)容提到“電阻率切換材料”、“電阻率切換金屬氧化物或氮化物”、“電阻切換存儲(chǔ)器元件”或類似術(shù)語時(shí)，應(yīng)了解其意味著可逆電阻率切換材料。因此，這些電阻率切換材料在非易失性存儲(chǔ)器陣列中的使用受到關(guān)注。一種電阻率狀態(tài)可對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“O”(舉例來說)，而另一電阻率狀態(tài)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“I”。這些材料中的一些可能具有兩種以上穩(wěn)定的電阻率狀態(tài)；甚至，有一些可能能夠?qū)崿F(xiàn)多種數(shù)據(jù)狀態(tài)中的任一者。為了使用這些材料來制作存儲(chǔ)器單元，高電阻率狀態(tài)與低電阻率狀態(tài)之間的電阻率差必須足夠大以可容易檢測到。舉例來說，材料在高電阻率狀態(tài)中的電阻率應(yīng)至少是材料在低電阻率狀態(tài)中的電阻率的三倍。當(dāng)此論述內(nèi)容提到“電阻率切換材料”、“電阻率切換金屬氧化物或氮化物”、“電阻切換存儲(chǔ)器元件”或類似術(shù)語時(shí)，將了解低電阻與高電阻或低電阻率與高電阻率狀態(tài)之間的差為至少3倍。然而，在較大非易失性存儲(chǔ)器陣列中使用這些電阻率切換材料存在許多障礙。在一種可能的布置中，以交叉點(diǎn)陣列形式形成多個(gè)存儲(chǔ)器單元，其每一者如圖I所示均包括設(shè)置在導(dǎo)體之間(例如頂部導(dǎo)體4與底部導(dǎo)體6之間)的電阻切換存儲(chǔ)器元件2(其包括指定的電阻率切換材料中的一種)?？赏ㄟ^在頂部導(dǎo)體4與底部導(dǎo)體6之間施加電壓來對(duì)電阻切換存儲(chǔ)器元件2進(jìn)行編程。在布置成交叉點(diǎn)陣列的此類單元的較大陣列中，將通過同一頂部導(dǎo)體或底部導(dǎo)體來尋址許多單元。當(dāng)需要相對(duì)較大的電壓或電流時(shí)，存在的危險(xiǎn)是與待尋址的單元共用頂部或底部導(dǎo)體的存儲(chǔ)器單元將暴露到充足的電壓或電流，從而引起這些半選定單元中的不期望的電阻切換。依據(jù)所使用的偏壓方案而定，未選定單元上的過量泄漏電流也可能是個(gè)問題。在本發(fā)明中，二極管與電阻率切換材料配對(duì)以形成可重寫非易失性存儲(chǔ)器單元，可以較大高密度陣列形式來形成和編程所述可重寫非易失性存儲(chǔ)器單元。通過使用本文所描述的方法，可以可靠地制造和編程此類陣列。盡管許多實(shí)施例是可能的且將描述說明性選擇，但圖2中展示根據(jù)本發(fā)明形成的存儲(chǔ)器單元的簡單型式。所述單元包含底部導(dǎo)體200，其包括導(dǎo)電材料，例如重?fù)诫s半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電硅化物或優(yōu)選為金屬，例如鎢、鋁或銅。形成在此上方的是頂部導(dǎo)體400，其可由與底部導(dǎo)體相同的材料制成。軌道形頂部與底部導(dǎo)體優(yōu)選地在不同方向上延伸；舉例來說，其可為垂直的。所述導(dǎo)體在需要時(shí)可包含導(dǎo)電阻擋層或粘合層。設(shè)置在頂部導(dǎo)體400與底部導(dǎo)體200之間的是串聯(lián)布置的二極管30和電阻切換元件118。例如阻擋層等其它層也可包含在導(dǎo)體200與400之間。一旦在電阻切換元件118上施加電壓或電流流動(dòng)，那么電阻切換元件118從低電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)換到高電阻狀態(tài)，或者從高電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)換到低電阻狀態(tài)。從低電阻到高電阻的轉(zhuǎn)換是可逆的。二極管30充當(dāng)單向閥，其在一個(gè)方向上比在另一方向上更容易傳導(dǎo)電流。在前向方向上的臨界“接通”電壓以下，二極管30傳導(dǎo)少量電流或沒有電流。通過使用適當(dāng)?shù)钠珘悍桨?，?dāng)選定個(gè)別單元進(jìn)行編程時(shí)，相鄰單元的二極管可用以電隔離那些單元的電阻切換元件，且因此防止無意編程，只要未選定或半選定單元上的電壓不超過在前向方向上施加時(shí)的二極管接通電壓或在反向方向上施加時(shí)的反向擊穿電壓?？芍圃炀哂芯娱g二極管和電阻切換元件的多個(gè)此種頂部和底部導(dǎo)體，從而形成第一存儲(chǔ)器層級(jí)，圖3中展示其一部分。在優(yōu)選實(shí)施例中，可在此第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方堆疊形成額外的存儲(chǔ)器層級(jí)，從而形成高度密集單片三維存儲(chǔ)器陣列。所述存儲(chǔ)器陣列由在襯底(例如，單晶硅襯底)上方沉積和生長的層形成。有利的是，在襯底中在存儲(chǔ)器陣列下方形成支持電路?！N用于制作可以可靠制造的密集非易失性一次性可編程存儲(chǔ)器陣列的有利方法在Herner等人的第10/326，470號(hào)美國申請案中教示，由于所述申請案已被放棄，因而下文中將其稱為，470申請案，且以引用的方式將其并入本文中。相關(guān)的存儲(chǔ)器陣列及其使用和制造方法在以下申請案中教示=Herner等人的在2004年9月29日申請且下文中稱為'549申請案的題為“NonvolatileMemoryCellWithoutaDielectricAntifuseHavingHigh-andLow-ImpedanceStates”的第10/955，549號(hào)美國專利申請案；Herner等人的在2004年12月17日申請且下文中稱為'824申請案的題為“NonvolatileMemoryCellComprisingaReducedHeightVerticalDiode”的第11/015，824號(hào)美國專利申請案；以及Herner等人的在2004年9月29日申請且下文中稱為'577申請案的題為“JunctionDiodeComprisingVaryingSemiconductorCompositions，，的第10/954,577號(hào)美國專利申請案，所述申請案全部歸本申請案的受讓人所有，且以引用的方式并入本文中。這些并入的申請案中所教示的方法將可用于制造根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器陣列。制造選擇優(yōu)選實(shí)施例包含若干種重要變化。一般來說，所選擇的電阻率切換材料的屬性以及期望使用存儲(chǔ)器單元的方式將決定哪些實(shí)施例是最有利的。非方向性切換與方向性切換一般來說，指定的電阻切換金屬氧化物和氮化物較早地展現(xiàn)兩個(gè)一般種類的切換特性中的一種。參看圖4的I-V曲線，這些材料中的一些初始處于低電阻率狀態(tài)，在曲線圖上的區(qū)域A中。電流容易地隨施加電壓流動(dòng)，直到達(dá)到第一電壓V1為止。在電壓V1下，電阻率切換材料轉(zhuǎn)換到區(qū)域B所示的高電阻率狀態(tài)，且減少的電流流動(dòng)。在某一臨界較高電壓V2下，所述材料切換回到初始低電阻率狀態(tài)，且增加的電流流動(dòng)。箭頭指示狀態(tài)改變的次序。此轉(zhuǎn)換是可重復(fù)的。對(duì)于這些材料，電流流動(dòng)和電壓偏置的方向是不重要的；因此，這些材料將被稱為非方向性的。電壓V1可被稱為復(fù)位電壓，而電壓V2可被稱為設(shè)定電壓。另一方面，所述電阻率切換材料中的其它材料表現(xiàn)如圖5a和5b中所示的特性，且將被稱為方向性的。方向性電阻率切換材料也可在圖5a的區(qū)域A所示的低電阻狀態(tài)中形成。電流容易地隨施加電壓流動(dòng)，直到達(dá)到第一電壓V1(復(fù)位電壓)為止。在電壓V1下，方向性電阻率切換材料轉(zhuǎn)換到圖5a的區(qū)域B中所示的高電阻率狀態(tài)。然而，為了將方向性電阻率切換材料轉(zhuǎn)換回低電阻率狀態(tài)，必須施加反向電壓。如圖5b所示，方向性電阻率切換材料在負(fù)電壓下在區(qū)域B中是高電阻，直到臨界反向電壓V2(設(shè)定電壓)為止。在此電壓下，方向性電阻率切換材料回復(fù)到低電阻率狀態(tài)。箭頭指示狀態(tài)改變的次序。(一些材料初始在高電阻率狀態(tài)中形成。切換特性是相同的；為了簡化起見，僅描述了一種初始狀態(tài)。)在優(yōu)選實(shí)施例中，非方向性電阻率切換材料可與大體上單向性二極管配對(duì)。一種此類二極管是圖6所示的p-i-n二極管。優(yōu)選的p-i-n二極管由例如硅等半導(dǎo)體材料形成，且包含具有第一導(dǎo)電類型的底部重?fù)诫s區(qū)12、未有意摻雜的中間本征區(qū)14以及具有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的頂部重?fù)诫s區(qū)16。在圖6的p-i-n二極管中，底部區(qū)12為η型，而頂部區(qū)16為P型；如果需要的話，可顛倒極性。例如區(qū)14的本征半導(dǎo)體材料區(qū)盡管未被有意摻雜，但將從不呈完全電中性。在許多制造工藝中，本征沉積硅中的缺陷引起此材料表現(xiàn)為似乎略微呈η型。在一些實(shí)施例中，可能優(yōu)選輕摻雜此區(qū)。一旦施加電壓，此類二極管便表現(xiàn)如圖8的I-V曲線所示的特性。在非常低的電壓下，少量或沒有電流流動(dòng)。在臨界電壓V3(二極管的接通電壓)下，二極管開始傳導(dǎo)，且顯著的前向電流流動(dòng)。當(dāng)將二極管置于較低且適度的反向電壓下(如在圖8的區(qū)域D中)時(shí)，少量或沒有電流流動(dòng)；二極管充當(dāng)單向閥。然而，一旦施加非常高的反向電壓V4,那么二極管將經(jīng)受雪崩擊穿且反向電流將開始流動(dòng)。此事件可能會(huì)破壞二極管，盡管理論上不會(huì)破壞?；叵氲椒欠较蛐噪娮枨袚Q材料的設(shè)定電壓與復(fù)位電壓兩者均需要僅在一個(gè)方向上的電流。因此，圖6的p-i-n二極管可成功地與非方向性電阻切換材料配對(duì)。然而，如圖5a和5b的I-V曲線所說明，為了成功切換，方向性電阻率切換材料必須暴露到前向和反向電流兩者。圖5b所示的低電阻率到高電阻率轉(zhuǎn)換需要反向電流(在電壓％下)。反向電流僅在單向二極管中在反向擊穿電壓(圖8中的電SV4)下實(shí)現(xiàn)，所述反向擊穿電壓通常相對(duì)較高，例如至少9伏。因此，方向性電阻率切換材料可能不會(huì)有利地與單向二極管配對(duì)。而是，此類材料可與可逆非歐姆裝置(即，允許電流在任一方向上流動(dòng)的裝置)配對(duì)。一種此類裝置為Zener二極管。圖7展示示范性Zener二極管。將看到，此類二極管具有具第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)12以及具相反導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)16。極性可以顛倒。圖7的Zener二極管中沒有本征區(qū)；在一些實(shí)施例中，可能存在非常薄的本征區(qū)。圖9展示Zener二極管的I-V曲線。Zener二極管在前向偏壓下在接通電壓V3處表現(xiàn)為類似于p-i-n二極管。然而，在反向偏壓下，一旦達(dá)到臨界電壓V4，Zener二極管就將允許反向電流流動(dòng)。在Zener二極管中，臨界反向電壓V4在量值上大體上低于單向二極管的臨界反向電壓。需要此種在適度電壓下的可控反向電流來將方向性電阻率切換材料從高電阻率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到低電阻率狀態(tài)，如早先描述和圖5b所示的(在電壓％下)。因此，在使用方向性電阻率切換材料的本發(fā)明實(shí)施例中，Zener二極管是優(yōu)選的。(事實(shí)上，具有極小本征區(qū)的p_i_n二極管與Zener二極管之間的差別是人為的，但常規(guī)上由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員做出。)非方向性材料在前向和反向方向上均不需要電流，但如所描述的，可在任一方向上實(shí)現(xiàn)電阻率切換。于是，對(duì)于一些電路布置，可能有利的是將非方向性電阻率切換材料與Zener二極管配對(duì)。本文中使用術(shù)語“結(jié)二極管”來指代具有非歐姆傳導(dǎo)屬性、具有兩個(gè)端電極且由在一個(gè)電極處為P型且在另一電極處為η型的半傳導(dǎo)材料制成的半導(dǎo)體裝置。實(shí)例包含ρ_η二極管和η-ρ二極管,其具有接觸的P型半導(dǎo)體材料和η型半導(dǎo)體材料,例如Zener二極管；以及p-i-n二極管,其中本征(未摻雜)半導(dǎo)體材料插入在P型半導(dǎo)體材料與η型半導(dǎo)體材料之間。高電流要求為復(fù)位電阻率切換材料，從而造成非方向性電阻率切換材料中從高電阻率狀態(tài)向低電阻率狀態(tài)轉(zhuǎn)變，對(duì)于一些材料來說可能需要相對(duì)較高的電流。對(duì)于這些材料，二極管可優(yōu)選地為鍺或鍺合金，其在給定電壓下與硅相比提供較高的電流。貴金屬接點(diǎn)和低溫制造已觀察到，當(dāng)電阻率切換材料夾在可例如由Ir、Pt、Pd或Au形成的貴金屬接點(diǎn)之間時(shí)，更容易且可靠地實(shí)現(xiàn)早先提到的金屬氧化物與氮化物中的一些的電阻率切換。圖10展示其中使用貴金屬接點(diǎn)的根據(jù)本發(fā)明的單元的實(shí)例。電阻率切換元件118在貴金屬層117與119之間。然而，使用貴金屬提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)暴露于高溫時(shí)，貴金屬往往會(huì)快速擴(kuò)散，且可損壞裝置的其它部分。舉例來說，在圖10中，貴金屬層117鄰近于半導(dǎo)體二極管30。貴金屬廣泛擴(kuò)散到二極管30的半導(dǎo)體材料中將損害裝置性能。于是，當(dāng)在貴金屬接點(diǎn)之間形成電阻率切換元件時(shí)，有利的是使處理溫度達(dá)到最小。二極管可以是硅、鍺或硅鍺合金。鍺與硅相比可在較低溫度下結(jié)晶，且隨著硅鍺合金的鍺含量增加，結(jié)晶溫度減小。當(dāng)使用貴金屬接點(diǎn)時(shí)，由鍺或鍺合金形成的二極管可為優(yōu)選的。多結(jié)晶硅(在此論述內(nèi)容中，多結(jié)晶硅將被稱為多晶硅，而多結(jié)晶鍺將被稱為多晶鍺)的常規(guī)沉積和結(jié)晶溫度相對(duì)較高，從而放棄使用以常規(guī)方式形成的與某些具有相對(duì)較低熔點(diǎn)的金屬不相容的多晶硅二極管。舉例來說，當(dāng)暴露于高于大約475攝氏度的溫度時(shí)，鋁線開始軟化并擠出。出于此原因，在'470/549和'824申請案的許多實(shí)施例中，優(yōu)選的是在導(dǎo)體中使用鎢，因?yàn)殒u布線可承受較高溫度。然而，如果使用鍺或鍺合金，那么鍺的較低沉積和結(jié)晶溫度可允許在導(dǎo)體中(例如，在圖10的導(dǎo)體200和400中)使用鋁或甚至銅。這些金屬具有低薄層電阻，且因此在熱學(xué)預(yù)算允許其使用的情況下通常是優(yōu)選的，但可改為使用鎢或某種其它導(dǎo)電材料。當(dāng)?shù)蜏貫閮?yōu)選的時(shí)，涉及低溫制造的以引用方式并入本文中的Herner等人的題為“High-DensityNonvolatileMemoryArrayFabricatedatLowTemperatureComprisingSemiconductorDiodes”的第11/125，606號(hào)美國專利申請案的任何教示均可適用。導(dǎo)電和隔離已經(jīng)描述到，為了能夠在大陣列中編程，在每一存儲(chǔ)器單元中包含二極管以提供相鄰單元之間的電隔離。一些電阻率切換材料在高電阻率狀態(tài)中沉積，而其它材料在低電阻率狀態(tài)中沉積。對(duì)于在高電阻率狀態(tài)中沉積的電阻率切換材料，一般來說，轉(zhuǎn)換到低電阻率狀態(tài)是局部化現(xiàn)象。舉例來說，參看圖11a，假設(shè)存儲(chǔ)器單元(以橫截面展示)包含從左向右延伸穿過頁面的軌道形底部導(dǎo)體200、二極管30、在高電阻率狀態(tài)中形成的電阻率切換材料層118以及延伸出頁面的軌道形頂部導(dǎo)體400。在此情況下，電阻率切換材料層118已經(jīng)形成為覆蓋層。只要電阻率切換材料層118的高電阻率狀態(tài)充分高，層118就將不會(huì)提供不合意的將導(dǎo)體400短路到鄰近導(dǎo)體或?qū)⒍O管30短路到鄰近二極管的導(dǎo)電路徑。當(dāng)電阻率切換材料層118暴露于高電壓且轉(zhuǎn)換到低電阻率狀態(tài)時(shí)，預(yù)期只有層118的緊鄰二極管的區(qū)域?qū)⑦M(jìn)行轉(zhuǎn)換；舉例來說，在編程之后，層118的陰影區(qū)將為低電阻率，而無陰影區(qū)將保持高電阻率。所述陰影區(qū)是設(shè)置在電阻率切換材料連續(xù)層118內(nèi)的電阻率切換元件。然而，依據(jù)讀取、設(shè)定和復(fù)位電壓而定，對(duì)于一些電阻率切換材料，電阻率切換材料的高電阻率狀態(tài)對(duì)于可靠隔離來說可能過于導(dǎo)電，且在形成為如圖Ila的連續(xù)層時(shí)將往往會(huì)短路鄰近導(dǎo)體或二極管。于是，對(duì)于不同的電阻率切換材料，可合意地提供a)保持電阻率切換材料118未圖案化，如在圖Ila的裝置中，或b)用頂部或底部導(dǎo)體圖案化電阻率切換材料118，如在圖Ilb(透視圖)的裝置中，或c)用二極管30圖案化電阻率切換材料118，如在圖2和10的裝置中。當(dāng)存儲(chǔ)器元件由在低電阻率狀態(tài)中形成的電阻率切換材料形成時(shí)，其必須與鄰近單元的電阻率切換存儲(chǔ)器元件隔離，以避免在其之間形成不希望的導(dǎo)電路徑。如'549申請案中以及下文稱為'530申請案且以引用方式并入本文中的Herner等人2005年6月8日申請的題為“NonvolatileMemoryCellOperatingbyIncreasingOrderinPolycrystallineSemiconductorMaterial”的第11/148，530號(hào)美國專利申請案中詳細(xì)描述的，對(duì)于根據(jù)其中詳細(xì)描述的方法而形成的多晶半導(dǎo)體二極管，可預(yù)期在一些實(shí)施例中，二極管的多晶體將在初始高電阻率狀態(tài)中形成，且一旦施加充分高的電壓，就將永久轉(zhuǎn)換為低電阻率狀態(tài)。因此，參看圖2的單元，當(dāng)此單元初始形成時(shí)，二極管30的多晶硅與可逆電阻切換元件118兩者均在高電阻率狀態(tài)中形成。一旦第一次施加編程電壓，二極管30的多晶硅與電阻率切換元件118兩者均將轉(zhuǎn)換為其低電阻率狀態(tài)。一般來說，二極管30的轉(zhuǎn)換是永久的，而電阻率切換元件118的轉(zhuǎn)換是可逆的?？赡苄枰诠S條件下執(zhí)行二極管的多晶硅從高電阻率到低電阻率的初始轉(zhuǎn)換，從而有效地“預(yù)調(diào)節(jié)”所述二極管。作為替代，下文稱為'510申請案并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人且以引用方式并入本文中的Herner在2004年9月29日申請的題為“MemoryCellComprisingaSemiconductorJunctionDiodeCrystallizedAdiacenttoaSilicide”的第10/954，510號(hào)美國專利申請案描述了一種用以形成多晶半導(dǎo)體二極管的方法，所述多晶半導(dǎo)體二極管在形成時(shí)處于低電阻率狀態(tài)中。在，510申請案的優(yōu)選實(shí)施例中，二極管的半導(dǎo)體材料(通常為硅)在鄰近于硅化物層(例如，TiSi2)處結(jié)晶。所述硅化物層在硅結(jié)晶時(shí)為硅提供有序結(jié)晶模板，從而在形成時(shí)產(chǎn)生具有較少結(jié)晶缺陷的高度結(jié)晶二極管。本發(fā)明中可使用此技術(shù)。如果二極管為鍺，那么鍺二極管在鄰近于鍺化物層(例如TiGe2)處結(jié)晶，這將為鍺提供類似的結(jié)晶模板。此類二極管的鍺在形成時(shí)將為低電阻率，而不需要“編程”步驟來創(chuàng)建穿過其的低電阻路徑。一次性可編程存儲(chǔ)器單元兩個(gè)狀態(tài)當(dāng)用作可重寫存儲(chǔ)器單元時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例中已經(jīng)描述了與電阻切換元件配對(duì)的二極管。這些元件也可在替代實(shí)施例中用以形成一次性可編程存儲(chǔ)器單元。對(duì)于氧化鎳或可在較低電阻率狀態(tài)與較高電阻率狀態(tài)之間切換的指定電阻率切換二元金屬氧化物或氮化物中的任一者來說，從較低電阻率狀態(tài)向較高電阻率狀態(tài)的復(fù)位切換可證明為較困難的切換。(將了解，在此論述內(nèi)容中“氧化鎳”可指代定比NiO或非定比化合物。)盡管實(shí)際的切換機(jī)制不清楚，但似乎必須在電阻率切換層上施加某一電壓以致使其切換。如果材料的設(shè)定狀態(tài)為極低電阻率，且所述材料高度導(dǎo)電，那么可能難以建立充足電壓以致使發(fā)生切換。通過使用本發(fā)明的存儲(chǔ)器單元作為一次性可編程單元，可避免較困難的切換。這通常簡化了編程電路。一種優(yōu)選的電阻率切換材料(氧化鎳)是非方向性的，這意味著所述材料通過所施加的正電壓或負(fù)電壓單獨(dú)切換。但在一些實(shí)施例中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與二極管配對(duì)時(shí)，通過在反向偏壓下的二極管最容易實(shí)現(xiàn)氧化鎳層的復(fù)位。在襯底中可能需要額外晶體管來提供負(fù)電壓以反向偏置二極管。這些晶體管消耗襯底空間，從而使裝置較昂貴，且形成這些晶體管可能增加工藝復(fù)雜性。因此，在需要反向偏壓進(jìn)行復(fù)位的實(shí)施例中，使用單元作為一次寫入單元并避免復(fù)位避免了產(chǎn)生負(fù)電壓的難題。在使用根據(jù)本發(fā)明的包括二極管和電阻率切換層的存儲(chǔ)器單元作為一次性可編程存儲(chǔ)器單元的最簡單方法中，所述單元具有兩個(gè)值——未編程和已編程，其對(duì)應(yīng)于通過所述單元的兩個(gè)相異讀取電流。設(shè)定電壓將依據(jù)用于電阻切換元件的材料、層厚度、材料特性和其它因素而變化。增加脈沖時(shí)間可減小將材料從高電阻設(shè)定到低電阻所需的電壓。設(shè)定電壓可從(例如)4伏變化到10伏。如早先描述的，如果二極管由多晶硅形成，那么在鄰近于具有位于為硅提供良好結(jié)晶模板的定向處的晶格結(jié)構(gòu)的硅化物處結(jié)晶多晶硅將產(chǎn)生較低缺陷且較低電阻率的多晶硅；而在僅鄰近于具有弱晶格匹配的材料(例如氮化鈦)處結(jié)晶將產(chǎn)生較高缺陷且較高電阻率的多晶硅。如果二極管由較高電阻多晶硅形成，那么需要在二極管上施加合適的編程電壓以將多晶硅轉(zhuǎn)換為低電阻率狀態(tài)，從而使二極管具有良好的整流特性。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于某些在初始高電阻率狀態(tài)中形成的電阻率切換金屬氧化物或氮化物，在一些實(shí)施例中，可能需要形成脈沖來實(shí)現(xiàn)從高電阻率到低電阻率的第一切換。此形成脈沖與隨后的低到高或高到低電阻率切換相比可能需要較高的電壓。舉例來說，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，所述形成脈沖約為8.5到9伏，而隨后的設(shè)定脈沖約為6.5到7伏。如下文稱為'452申請案且以引用方式并入本文中的Herner等人2005年11月23日申請的題為“ReversibleResistivity-SwitchingMetalOxideorNitrideLayerwithaddedMetal”的第11/287,452號(hào)美國專利申請案中描述的，向二元金屬氧化物或氮化物添加金屬可減小設(shè)定和復(fù)位電壓，且可減小形成脈沖的幅值或完全消除對(duì)形成脈沖的需要。一般來說，金屬添加劑處于金屬氧化物或氮化物化合物層中的金屬原子的約O.01%與約5%之間。用于金屬添加劑的優(yōu)選金屬選自由以下金屬組成的群組鈷、鋁、鎵、銦、錳、鎳、銀、錯(cuò)、鈦、鉿、鉭、鎂、鉻、fL、l、乾和鑭。因此，對(duì)于包含二元金屬氧化物或氮化物電阻切換元件和二極管的一次性可編程存儲(chǔ)器單元來說，許多選擇是可能的。應(yīng)考慮將電阻切換元件與具有高電阻率或低電阻率22多晶硅的二極管配對(duì)的效果。如果所述二元金屬氧化物或氮化物在高電阻率狀態(tài)中形成且所述二極管由低缺陷且低電阻率多晶硅形成，那么通過將二元金屬氧化物或氮化物轉(zhuǎn)換到設(shè)定狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器單元向已編程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，其中高電流在讀取電壓下流動(dòng)。然而，如果所述二極管由高缺陷且高電阻率多晶硅形成，那么二極管的多晶硅必須同樣經(jīng)歷用于存儲(chǔ)器單元的編程電壓以表現(xiàn)為似乎已編程，從而允許高電流在所施加讀取電壓下流動(dòng)。依據(jù)引起多晶硅的無序到有序轉(zhuǎn)換以及二元金屬氧化物或氮化物的高到低電阻率轉(zhuǎn)換所需的相對(duì)電壓，可優(yōu)選使用低缺陷多晶硅二極管，其中多晶硅在鄰近于適當(dāng)?shù)墓杌锾幗Y(jié)晶。如果對(duì)于在高電阻率狀態(tài)中形成的二元金屬氧化物或氮化物需要較大形成脈沖，那么另一替代方案是在工廠中在預(yù)調(diào)節(jié)步驟中施加形成脈沖。形成脈沖所需的高電壓可從電路小片外部供應(yīng)，且因此無需在電路小片上可用。如果需要反向偏壓進(jìn)行復(fù)位，那么也可在進(jìn)一步預(yù)調(diào)節(jié)步驟中施加復(fù)位脈沖，因此當(dāng)存儲(chǔ)器陣列為最終用戶準(zhǔn)備好時(shí)，單元處于復(fù)位狀態(tài)，且可通過較低的后形成設(shè)定電壓來編程。以此方式，電路小片上的電路無需提供高電壓形成脈沖或負(fù)電壓，從而簡化了電路要求。此外，如果在工廠中施加預(yù)調(diào)節(jié)形成脈沖和復(fù)位脈沖，那么對(duì)于形成脈沖所需的較大電壓可能足以將二極管的高缺陷多晶硅從高電阻率轉(zhuǎn)換到低電阻率。在此情況下，對(duì)于使用非硅化高缺陷二極管沒有缺點(diǎn)，且可避免提供硅化物模板層的額外工藝復(fù)雜性。通過這樣一種方法對(duì)在存儲(chǔ)器陣列中的此類存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程(其中所述存儲(chǔ)器單元包括金屬氧化物或氮化物化合物的電阻率切換層，所述金屬氧化物或氮化物化合物恰好包含一種金屬)，所述方法包括通過將所述電阻率切換層從第一電阻率狀態(tài)改變?yōu)榈诙幊屉娮杪薁顟B(tài)來編程存儲(chǔ)器單元，其中所述第二編程電阻率狀態(tài)存儲(chǔ)所述存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)。所述存儲(chǔ)器陣列包括用以編程和讀取存儲(chǔ)器單元的電路，且所述電路適于對(duì)存儲(chǔ)器單元編程僅僅一次。所述存儲(chǔ)器陣列為一次性可編程陣列。一次性可編程，多個(gè)狀態(tài)在另一實(shí)施例中，可實(shí)際上優(yōu)選將二元金屬氧化物或氮化物與由高缺陷多晶硅形成的二極管配對(duì)。構(gòu)成二極管的多晶硅的兩個(gè)狀態(tài)(即，初始高電阻率狀態(tài)以及已編程低電阻率狀態(tài))可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，從而增加存儲(chǔ)器單元的密度。舉例來說，假設(shè)由高缺陷多晶硅(不在鄰近于適當(dāng)硅化物處結(jié)晶)形成的二極管與氧化鎳層配對(duì)，所述兩者以電學(xué)方式串聯(lián)布置在頂部導(dǎo)體與底部導(dǎo)體之間。氧化鎳在高電阻率狀態(tài)中形成，從而需要形成脈沖來實(shí)現(xiàn)從高電阻率向低電阻率的第一轉(zhuǎn)換。假設(shè)二極管需要8伏的編程電壓來引起'530申請案中描述的無序到有序轉(zhuǎn)換，從而將多晶硅轉(zhuǎn)換為較高電阻率狀態(tài)。進(jìn)一步假設(shè)氧化鎳所需的用于形成脈沖的電壓為10伏。(將了解，這里給出的電壓僅為實(shí)例。電壓將隨著裝置特性和其它因素變化而改變。)所形成的存儲(chǔ)器單元具有高電阻率氧化鎳和高電阻率多晶硅二極管。以下表I概述此存儲(chǔ)器單元可實(shí)現(xiàn)的三種數(shù)據(jù)狀態(tài)。對(duì)于此實(shí)例，其還包含獲得每一狀態(tài)所需的編程以及針對(duì)所施加+2伏讀取電壓下的每一數(shù)據(jù)狀態(tài)所預(yù)期的實(shí)例性讀取電流權(quán)利要求1.一種非易失性存儲(chǔ)器單元，其包括二極管；以及電阻切換元件，其包括電阻率切換金屬氧化物化合物層，所述金屬氧化物化合物僅包含一種金屬，其中所述二極管和電阻切換元件是所述存儲(chǔ)器單元的部分，且其中所述電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述金屬氧化物化合物選自由以下物質(zhì)組成的群組=NixOy、Nbx0y、Tix0y、HfxOy,Alx0y、Mgx0y、Cox0y、CrxOy,VxOy、ZnxOy和ZrxOy03.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述二極管和所述電阻切換元件串聯(lián)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述二極管和所述電阻切換元件設(shè)置在第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第二導(dǎo)體在所述第一導(dǎo)體上方，且所述二極管和所述電阻切換元件垂直設(shè)置在所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體之間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述二極管在所述電阻切換元件上方。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻切換元件在所述二極管上方。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其進(jìn)一步包括支柱，其中所述二極管駐留在所述支柱中且垂直定向。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體為軌道形狀。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一導(dǎo)體在第一方向上延伸，且所述第二導(dǎo)體在與所述第一方向不同的第二方向上延伸。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻切換元件設(shè)置在所述支柱中。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻切換元件為軌道形狀，設(shè)置在所述第二導(dǎo)體與所述二極管之間，且在所述第二方向上延伸。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻切換元件為軌道形狀，設(shè)置在所述第一導(dǎo)體與所述二極管之間，且在所述第一方向上延伸。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括招。15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括鶴。16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述二極管為半導(dǎo)體結(jié)二極管。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述半導(dǎo)體結(jié)二極管包括硅、鍺或者娃或鍺合金。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述硅、鍺或者硅或鍺合金不是單晶的。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述硅、鍺或者硅或鍺合金是多晶的。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述半導(dǎo)體結(jié)二極管垂直定向，包括具有第一導(dǎo)電類型的底部重?fù)诫s區(qū)、中間本征或輕摻雜區(qū)以及具有第二導(dǎo)電類型的頂部重?fù)诫s區(qū)。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述半導(dǎo)體結(jié)二極管是Zener二極管。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述Zener二極管經(jīng)垂直定向，包括具有第一導(dǎo)電類型的底部重?fù)诫s區(qū)以及具有第二導(dǎo)電類型的頂部重?fù)诫s區(qū)。23.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述存儲(chǔ)器單元是第一存儲(chǔ)器層級(jí)的部分。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)形成在單晶娃襯底上方。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中在單片三維存儲(chǔ)器陣列中至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)以單片形式形成在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方。26.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻切換元件鄰近于貴金屬。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述貴金屬選自由Pt、Pd、Ir和Au組成的群組。28.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻率切換金屬氧化物化合物層可處于多種電阻率狀態(tài)中的一種。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中在對(duì)所述電阻切換元件施加設(shè)定脈沖之后，所述電阻率切換金屬氧化物化合物層從較高電阻率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低電阻率狀態(tài)。30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中在對(duì)所述電阻切換元件施加復(fù)位脈沖之后，所述電阻率切換金屬氧化物化合物層從較低電阻率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較高電阻率狀態(tài)。31.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述存儲(chǔ)器單元是可重寫的。32.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻率切換金屬氧化物化合物層可處于多種電阻率狀態(tài)中的一種。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中在對(duì)所述電阻切換元件施加設(shè)定脈沖之后，所述電阻率切換金屬氧化物化合物層從較高電阻率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低電阻率狀態(tài)。34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中在對(duì)所述電阻切換元件施加復(fù)位脈沖之后，所述電阻率切換金屬氧化物化合物層從較低電阻率狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較高電阻率狀態(tài)。35.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻率切換金屬氧化物化合物層包含金屬添加劑，其中所述金屬添加劑在所述金屬氧化物化合物層中的金屬原子的約O.01%與約5%之間。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述金屬添加劑選自由以下金屬組成的群組鈷、招、鎵、銦、猛、鎳、銀、錯(cuò)、鈦、鉿、鉭、鎂、鉻、銀、硼、乾和鑭。37.一種多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其包括在第一方向上延伸的第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；第一多個(gè)二極管；第一多個(gè)電阻切換元件，每個(gè)電阻切換元件包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻；以及在與所述第一方向不同的第二方向上延伸的第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體，其中在每一存儲(chǔ)器單元中，所述第一二極管中的一者與所述第一電阻切換元件中的一者串聯(lián)布置，且設(shè)置在所述第一導(dǎo)體中的一者與所述第二導(dǎo)體中的一者之間，且其中所述第一多個(gè)電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料的層NixOy>NbxOy>TixOy>HfxOy>AlxOy>MgxOy>CoxOy>CrxOy>VxOy>ZnxOy和Zrx0y。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一導(dǎo)體形成在第一高度處且所述第二導(dǎo)體形成在第二高度處，所述第二高度在所述第一高度上方。39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一二極管是垂直定向的半導(dǎo)體結(jié)二極管。40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一二極管是p-i-n二極管。41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一二極管是Zener二極管。42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其進(jìn)一步包括第一多個(gè)支柱，每一支柱均設(shè)置在所述第一導(dǎo)體中的一者與所述第二導(dǎo)體中的一者之間。43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一二極管中的每一者均設(shè)置在所述第一支柱中的一者中。44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一電阻切換元件中的每一者均設(shè)置在所述第一支柱中的一者中。45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一電阻切換元件中的每一者均不設(shè)置在所述第一支柱中的一者中。46.根據(jù)權(quán)利要求37所述的多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述第一多個(gè)二極管包括硅、鍺或者硅或鍺合金。47.一種單片三維存儲(chǔ)器陣列，其包括a)形成在襯底上方的第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括第一多個(gè)存儲(chǔ)器單元，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)的每一存儲(chǔ)器單元均包括電阻切換元件，所述電阻切換元件包括電阻率切換金屬氧化物化合物層，所述金屬氧化物化合物僅具有一種金屬，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻；以及b)以單片形式形成在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方的至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述金屬氧化物選自由以下物質(zhì)組成的群組=NixOy、Nbx0y、Tix0y、HfxOy,Alx0y、Mgx0y、Cox0y、CrxOy,VxOy、ZnxOy和ZrxOy049.根據(jù)權(quán)利要求47所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器單元是可重寫存儲(chǔ)器單元。50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器單元是一次性可編程存儲(chǔ)器單元。51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器單元能夠存儲(chǔ)多種可檢測數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種。52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述多個(gè)可檢測數(shù)據(jù)狀態(tài)包含兩個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)。53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述多個(gè)可檢測數(shù)據(jù)狀態(tài)包含至少三個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)。54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述多個(gè)可檢測數(shù)據(jù)狀態(tài)包含至少四個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)。55.根據(jù)權(quán)利要求47所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述襯底包括單晶硅。56.根據(jù)權(quán)利要求47所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)進(jìn)一步包括第一多個(gè)二極管，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)的每一存儲(chǔ)器單元均包括所述第一二極管中的一者。57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)的每一存儲(chǔ)器單元中，所述二極管和所述電阻切換元件串聯(lián)布置。58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)進(jìn)一步包括在第一方向上延伸的第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的底部導(dǎo)體；以及在與所述第一方向不同的第二方向上延伸的第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體在所述第一導(dǎo)體上方，其中在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)的每一存儲(chǔ)器單元中，所述第一二極管和所述電阻切換元件設(shè)置在所述第一導(dǎo)體中的一者與所述第二導(dǎo)體中的一者之間。59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)進(jìn)一步包括第一多個(gè)支柱，其中每一第一支柱均垂直設(shè)置在所述第一導(dǎo)體中的一者與所述第二導(dǎo)體中的一者之間。60.根據(jù)權(quán)利要求58所述的單片三三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括鶴。61.根據(jù)權(quán)利要求58所述的單片三三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括招。62.根據(jù)權(quán)利要求58所述的單片三三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一二:極管是半導(dǎo)體結(jié)二極管。63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的單片iΞ維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一:二極管包括鍺、娃或者鍺和/或硅合金。64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的單片三三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一二二極管本質(zhì)上由鍺或至少80原子％鍺的半導(dǎo)體合金組成。65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述半導(dǎo)體合金是至少90原子％的鍺。66.根據(jù)權(quán)利要求57所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)進(jìn)一步包括電阻率切換材料連續(xù)層，其中所述電阻切換元件的每一者均設(shè)置在所述電阻率切換材料連續(xù)層內(nèi)。67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述電阻率切換材料連續(xù)層在所述第一二極管上方。68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述電阻率切換材料連續(xù)層在所述第一二極管下方。69.根據(jù)權(quán)利要求47所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第二存儲(chǔ)器層級(jí)包括第二多個(gè)存儲(chǔ)器單元，其中所述第二存儲(chǔ)器層級(jí)的每一存儲(chǔ)器單元均包括電阻切換元件，所述電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料的層Nix0y、Nbx0y、Tix0y、Hfx0y、Alx0y、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy。70.一種用于形成多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元的方法，所述方法包括以下步驟形成第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的第一導(dǎo)體；在所述多個(gè)第一導(dǎo)體上方形成第一多個(gè)二極管；形成第一多個(gè)電阻切換元件，每個(gè)電阻切換元件包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻；以及在所述第一二極管上方形成第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體，其中所述第一電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、NbxOy,Tix0y、HfxOy、AlxOy>MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy。71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中在襯底上方形成所述第一導(dǎo)體。72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中所述襯底包括單晶硅。73.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述第一二極管的每一者均與所述第一電阻切換元件中的一者串聯(lián)布置。74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述形成所述第一導(dǎo)體的步驟包括沉積第一導(dǎo)電材料層或堆疊；圖案化和蝕刻所述第一導(dǎo)電材料層或堆疊以形成第一導(dǎo)體；以及在所述第一導(dǎo)體之間沉積介電填充物。75.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述形成所述第一二極管的步驟包括在所述第一導(dǎo)體上方沉積半導(dǎo)體層堆疊；以及圖案化和蝕刻所述半導(dǎo)體層堆疊以形成所述第一二極管。76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述半導(dǎo)體層堆疊包括硅、鍺或其合金。77.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述形成所述第一電阻切換元件的步驟包括在所述第一導(dǎo)體上方沉積電阻切換材料層，所述層包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy>MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy。78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的方法，其中所述形成所述第一電阻切換元件的步驟進(jìn)一步包括在用于圖案化和蝕刻所述第一二極管的相同圖案化步驟中圖案化和蝕刻所述電阻切換材料層。79.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述第一導(dǎo)體包括鋁。80.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述第一導(dǎo)體包括鎢。81.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述第一二極管具有垂直定向的支柱的形式。82.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中所述形成所述第二導(dǎo)體的步驟包括沉積第二導(dǎo)電材料層或堆疊；以及圖案化和蝕刻所述第二導(dǎo)電材料層或堆疊以形成第二導(dǎo)體。83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的方法，其中所述形成所述第一電阻切換元件的步驟包括在所述第一二極管上方沉積電阻切換材料層，所述層包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy>MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy。84.根據(jù)權(quán)利要求83所述的方法，其中所述形成所述第一電阻切換元件的步驟進(jìn)一步包括在用于圖案化和蝕刻所述第二導(dǎo)體的相同圖案化步驟中圖案化和蝕刻所述電阻切換材料層。85.一種用于形成單片三維存儲(chǔ)器陣列的方法，所述方法包括以下步驟a)在襯底上方形成第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)通過包括以下步驟的方法來形成i)形成第一多個(gè)二極管；以及)形成第一多個(gè)電阻切換元件，每個(gè)電阻切換元件包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻，所述第一多個(gè)電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、NbxOy,TixOy,HfxOy,AlxOy,MgxOy,CoxOy,CrxOy,VxOy,ZnxOy和ZrxOy,進(jìn)一步其中所述第一二極管的每一者均與所述電阻切換元件中的一者串聯(lián)布置；以及b)在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方和在所述襯底上方以單片形式形成至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述襯底包括單晶硅。87.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述形成所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)的步驟進(jìn)一步包括形成第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；以及形成第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體，其中所述第二導(dǎo)體在所述第一導(dǎo)體上方。88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的方法，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括第一多個(gè)存儲(chǔ)器單元，其中每一存儲(chǔ)器單元均包括所述第一導(dǎo)體中的一者的一部分、所述第一二極管中的一者、所述電阻切換元件中的一者以及所述第二導(dǎo)體中的一者的一部分。89.根據(jù)權(quán)利要求87所述的方法，其中所述形成所述第一二極管的步驟包括在所述第一導(dǎo)體上方沉積第一半導(dǎo)體層堆疊并插入介電間隙填充物；以及圖案化和蝕刻所述第一半導(dǎo)體層堆疊以形成所述第一二極管。90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的方法，其中所述圖案化和蝕刻所述第一半導(dǎo)體層堆疊以形成所述第一二極管的步驟包括圖案化和蝕刻所述半導(dǎo)體層堆疊以形成第一多個(gè)支柱。91.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述形成所述第一多個(gè)電阻切換元件的步驟包括沉積第一電阻切換材料層。92.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方以單片形式形成至少所述第二存儲(chǔ)器層級(jí)的步驟包括在所述襯底上方沉積第二電阻切換材料層。93.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述第一二極管包括鍺、硅或其合金。94.一種用于形成單片三維存儲(chǔ)器陣列的方法，所述方法包括以下步驟形成位于襯底上方的第一高度處且在第一方向上延伸的第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；形成位于所述第一高度上方的第二高度處且在與所述第一方向不同的第二方向上延伸的第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；形成第一多個(gè)電阻切換元件，每個(gè)電阻切換元件包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻，所述第一多個(gè)電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、Nbx0y、Tix0y、Hfx0y、Alx0y、Mgx0y、Cox0y、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy；形成第一多個(gè)二極管，其中所述第一二極管和所述第一電阻切換元件在所述第一高度上方且在所述第二高度下方；在所述第二導(dǎo)體上方形成第二二極管；以及在所述第二導(dǎo)體上方形成第三導(dǎo)體。95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述單片三維存儲(chǔ)器陣列包括第一多個(gè)存儲(chǔ)器單元，每一第一存儲(chǔ)器單元均包括串聯(lián)布置在所述第一導(dǎo)體中的一者與所述第二導(dǎo)體中的一者之間的所述第一二極管中的一者和所述電阻切換元件中的一者。96.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其進(jìn)一步包括第二多個(gè)電阻切換元件，所述第二多個(gè)電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、NbxOy,TixOy,HfxOy,AlxOy,MgxOy,CoxOy,CrxOy,VxOy,ZnxOy和ZrxOy,所述第二電阻切換元件形成在所述第二導(dǎo)體上方。97.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述第三導(dǎo)體在所述第二二極管上方。98.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述第二二極管上方的第四多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體。99.根據(jù)權(quán)利要求98所述的方法，其中所述第二二極管在所述第三導(dǎo)體上方。100.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述第一二極管包括硅、鍺或者硅或鍺合金。101.一種用于形成非易失性存儲(chǔ)器單元的方法，所述方法包括形成第一導(dǎo)體；形成第二導(dǎo)體；形成電阻切換元件，其包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻；以及形成二極管，其中所述二極管和所述電阻切換元件以電學(xué)方式串聯(lián)設(shè)置在所述第一導(dǎo)體與所述第二導(dǎo)體之間，且其中在所述第一和第二導(dǎo)體、二極管及電阻切換元件形成以及所述二極管結(jié)晶期間，溫度不超過約500攝氏度。102.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料NixOy、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和Zrx0yO103.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述溫度不超過約475攝氏度。104.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述溫度不超過約400攝氏度。105.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述溫度不超過約350攝氏度。106.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述二極管包括半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體材料由鍺或鍺合金組成。107.根據(jù)權(quán)利要求106所述的方法，其中所述鍺合金是至少80原子％的鍺。108.根據(jù)權(quán)利要求107所述的方法，其中所述鍺合金是至少90原子％的鍺。109.根據(jù)權(quán)利要求107所述的方法，其中所述二極管是半導(dǎo)體結(jié)二極管。110.根據(jù)權(quán)利要求106所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料大體上是多晶的。111.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括鋁層。112.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括銅層。113.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中所述襯底包括單晶硅。114.一種用于形成單片三維存儲(chǔ)器陣列的方法，所述方法包括i)在襯底上方形成第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括多個(gè)第一存儲(chǔ)器單元，每一第一存儲(chǔ)器單兀均包括a)電阻切換元件，其包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻；以及b)二極管，其中形成所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)期間的溫度不超過約475攝氏度；以及ii)在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方以單片形式形成至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。115.根據(jù)權(quán)利要求114所述的方法，其中每一第一存儲(chǔ)器單元的所述電阻切換元件均包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料NixOy、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy。116.根據(jù)權(quán)利要求114所述的方法，其中所述二極管包括半導(dǎo)體材料，其中所述半導(dǎo)體材料為鍺或鍺合金。117.根據(jù)權(quán)利要求116所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料是至少80原子％的鍺。118.根據(jù)權(quán)利要求117所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料是至少90原子％的鍺。119.根據(jù)權(quán)利要求116所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料大體上是多晶的。120.根據(jù)權(quán)利要求116所述的方法，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)進(jìn)一步包括多個(gè)第一導(dǎo)體和多個(gè)第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體形成在所述第一導(dǎo)體上方，其中每一第一存儲(chǔ)器單元均包括所述第一導(dǎo)體中的一者的一部分以及所述第二導(dǎo)體中的一者的一部分，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括鋁層或銅層。121.—種非易失性存儲(chǔ)器單元，其包括包括半導(dǎo)體材料的二極管，其中所述半導(dǎo)體材料二極管為鍺或鍺合金；以及電阻切換元件，其包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻。122.根據(jù)權(quán)利要求121所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、Nbx0y、Tix0y、Hfx0y、Alx0y、Mgx0y、Cox0y、Crx0y、Vx0y、Znx0y和ZrxOy。123.根據(jù)權(quán)利要求121所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述鍺合金是至少20原子％的鍺。124.根據(jù)權(quán)利要求123所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述鍺合金是至少50原子％的鍺。125.根據(jù)權(quán)利要求124所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述鍺合金是至少80原子％的鍺。126.根據(jù)權(quán)利要求121所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述半導(dǎo)體材料為鍺。127.根據(jù)權(quán)利要求121所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其進(jìn)一步包括底部導(dǎo)體和頂部導(dǎo)體，其中所述二極管和所述電阻切換元件串聯(lián)布置在所述底部導(dǎo)體與所述頂部導(dǎo)體之間，且所述頂部導(dǎo)體在所述底部導(dǎo)體上方。128.根據(jù)權(quán)利要求127所述的非易失性存儲(chǔ)器單元，其中所述頂部導(dǎo)體或所述底部導(dǎo)體包括銅層或鋁層。129.—種單片三維存儲(chǔ)器陣列，其包括i)形成在襯底上方的第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括多個(gè)第一存儲(chǔ)器單兀，每一第一存儲(chǔ)器單兀均包括a)電阻切換元件，其包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻；以及b)二極管，所述二極管包括半導(dǎo)體材料，其中所述半導(dǎo)體材料為鍺或鍺合金；以及)以單片形式形成在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方的至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。130.根據(jù)權(quán)利要求129所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、Nbx0y、Tix0y、Hfx0y、Alx0y、Mgx0y、Cox0y、Crx0y、Vx0y、Znx0y和ZrxOy。131.根據(jù)權(quán)利要求129所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述鍺合金是至少20原子％的鍺。132.根據(jù)權(quán)利要求131所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述鍺合金是至少50原子％的鍺。133.根據(jù)權(quán)利要求131所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述鍺合金是至少80原子％的鍺。134.根據(jù)權(quán)利要求129所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述二極管是半導(dǎo)體結(jié)二極管。135.根據(jù)權(quán)利要求134所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述二極管是p-i-n二極管。136.根據(jù)權(quán)利要求134所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述二極管是Zener二極管。137.根據(jù)權(quán)利要求129所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)進(jìn)一步包括在第一方向上延伸且形成在所述襯底上方的第一多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體；以及在第二方向上延伸且形成在所述第一導(dǎo)體上方的第二多個(gè)大體上平行且大體上共面的導(dǎo)體，其中每一第一存儲(chǔ)器單元進(jìn)一步包括所述第一導(dǎo)體中的一者的一部分以及所述第二導(dǎo)體中的一者的一部分，且在每一存儲(chǔ)器單元中，所述二極管和所述電阻切換元件設(shè)置在所述第一導(dǎo)體中的一者與所述第二導(dǎo)體中的一者之間。138.根據(jù)權(quán)利要求137所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述第一導(dǎo)體或所述第二導(dǎo)體包括鋁層或銅層。139.—種單片三維存儲(chǔ)器陣列，其包括i)形成在襯底上方的第一存儲(chǔ)器層級(jí)，所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)包括多個(gè)第一存儲(chǔ)器單兀，每一第一存儲(chǔ)器單兀均包括a)形成在所述襯底上方的第一底部導(dǎo)體，所述第一底部導(dǎo)體包括鋁、鋁合金或銅層；b)電阻切換元件，其包括一層電阻率切換金屬氧化物化合物，其中每個(gè)電阻切換元件具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻；以及c)形成在所述第一底部導(dǎo)體上方的二極管；以及)以單片形式形成在所述第一存儲(chǔ)器層級(jí)上方的至少一第二存儲(chǔ)器層級(jí)。140.根據(jù)權(quán)利要求139所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述電阻切換元件包括選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料Nix0y、Nbx0y、Tix0y、Hfx0y、Alx0y、Mgx0y、Cox0y、Crx0y、Vx0y、Znx0y和ZrxOy。141.根據(jù)權(quán)利要求139所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述二極管由鍺或鍺合金形成。142.根據(jù)權(quán)利要求141所述的單片三維存儲(chǔ)器陣列，其中所述二極管是多晶的。143.一種用于對(duì)存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程的方法，其中所述存儲(chǔ)器單元包括金屬氧化物化合物的電阻率切換層，所述金屬氧化物化合物恰好包含一種金屬，且其中所述電阻率切換層具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻，所述方法包括通過將所述電阻率切換層從所述第一電阻率狀態(tài)改變?yōu)樗龅诙幊屉娮杪薁顟B(tài)來對(duì)所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程，其中所述第二編程電阻率狀態(tài)存儲(chǔ)所述存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)。144.根據(jù)權(quán)利要求143所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器陣列包括用以編程和讀取所述存儲(chǔ)器單元的電路，且其中所述電路適于編程所述存儲(chǔ)器單元僅一次，且其中所述存儲(chǔ)器陣列是一次性可編程陣列。145.根據(jù)權(quán)利要求144所述的方法，其中所述電路適于將所述存儲(chǔ)器單元編程為兩種可能數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種。146.根據(jù)權(quán)利要求144所述的方法，其中所述電路適于將所述存儲(chǔ)器單元編程為兩種以上可能數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種。147.根據(jù)權(quán)利要求146所述的方法，其中所述電路適于將所述存儲(chǔ)器單元編程為三種或四種可能數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種。148.根據(jù)權(quán)利要求144所述的方法，其中所述編程所述存儲(chǔ)器單元的步驟包括施加第一編程脈沖。149.根據(jù)權(quán)利要求148所述的方法，其進(jìn)一步包括在施加所述第一編程脈沖之后讀取所述存儲(chǔ)器單元。150.根據(jù)權(quán)利要求149所述的方法，其進(jìn)一步包括在尚未實(shí)現(xiàn)所述第二編程電阻率狀態(tài)的情況下施加第二編程脈沖。151.根據(jù)權(quán)利要求143所述的方法，其中所述金屬氧化物化合物選自由以下物質(zhì)組成的群組Nix0y、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy>MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy。152.根據(jù)權(quán)利要求143所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)一步包括與所述電阻率切換層串聯(lián)的二極管。153.根據(jù)權(quán)利要求152所述的方法，其中所述二極管包括硅、鍺或者硅或鍺合金。154.根據(jù)權(quán)利要求153所述的方法，其中所述硅、鍺或者硅或鍺合金是多晶的。155.根據(jù)權(quán)利要求143所述的方法，其中所述電路適于將所述存儲(chǔ)器單元編程為兩種以上可能數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種。156.根據(jù)權(quán)利要求155所述的方法，其中所述電路適于將所述存儲(chǔ)器單元編程為三種或四種可能數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種。157.根據(jù)權(quán)利要求156所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器陣列是可重寫存儲(chǔ)器陣列。158.—種用于編程和感測存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)器單元的方法，其中所述存儲(chǔ)器單元包括金屬氧化物化合物的電阻率切換層，所述金屬氧化物化合物恰好包含一種金屬，且其中所述電阻率切換層具有對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第一電阻率狀態(tài)的第一電阻，和對(duì)應(yīng)于所述金屬氧化物化合物的第二電阻率狀態(tài)的第二電阻，所述存儲(chǔ)器單元進(jìn)一步包括含有多晶半導(dǎo)體材料的二極管，所述電阻率切換層與所述二極管以電學(xué)方式串聯(lián)布置，所述方法包括i)向所述存儲(chǔ)器單元施加第一編程脈沖，其中所述第一編程脈沖a)可檢測地改變所述電阻率切換層的第一電阻率狀態(tài)；或b)可檢測地改變所述多晶半導(dǎo)體材料的第二電阻率狀態(tài)，或c)可檢測地改變所述電阻率切換層的所述第一電阻率狀態(tài)并可檢測地改變所述多晶半導(dǎo)體材料的所述第二電阻率狀態(tài)；以及)讀取所述存儲(chǔ)器單元，其中所述電阻率切換層的所述第一電阻率狀態(tài)用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)且所述多晶半導(dǎo)體材料的所述第二電阻率狀態(tài)用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。159.根據(jù)權(quán)利要求158所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器單元適于存儲(chǔ)三種或四種數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種。160.根據(jù)權(quán)利要求158所述的方法，其中所述多晶半導(dǎo)體材料是多晶硅。161.根據(jù)權(quán)利要求158所述的方法，其中所述二極管是結(jié)二極管。162.根據(jù)權(quán)利要求158所述的方法，其中所述金屬氧化物化合物選自由以下物質(zhì)組成的群組Nix0y、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy>MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy和ZrxOy。163.根據(jù)權(quán)利要求162所述的方法，其中所述金屬氧化物化合物選自由以下物質(zhì)組成的群組NiO、Nb2O5'TiO2,HfO2,Al2O3'MgO、CoO、CrO2,VO、ZnO和ZrO0全文摘要本發(fā)明涉及包括二極管和電阻切換材料的非易失性存儲(chǔ)器單元。在一種形成于襯底上方的新穎的非易失性存儲(chǔ)器單元中，二極管與可逆電阻切換材料配對(duì)，所述材料優(yōu)選為例如NixOy、NbxOy、TixOy、HdxOy、AlxOy、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy、ZrxOy、BxNy和AlxNy等金屬氧化物或氮化物。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述二極管形成為設(shè)置在導(dǎo)體之間的垂直支柱。可堆疊多個(gè)存儲(chǔ)器層級(jí)以形成單片三維存儲(chǔ)器陣列。在一些實(shí)施例中，所述二極管包括鍺或鍺合金，其可在相對(duì)較低溫度下沉積和結(jié)晶，從而允許在所述導(dǎo)體中使用鋁或銅。本發(fā)明的存儲(chǔ)器單元可用作可重寫存儲(chǔ)器單元或一次性可編程存儲(chǔ)器單元，且可存儲(chǔ)兩種或兩種以上數(shù)據(jù)狀態(tài)。文檔編號(hào)H01L27/24GK102592666SQ20111044797公開日2012年7月18日申請日期2006年5月5日優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日發(fā)明者S·布拉德·赫納,克里斯托弗·J·佩蒂,坦邁·庫馬爾申請人:桑迪士克3D公司