具有多成分电极的电阻式存储器设备制造技术

一种电阻式存储器设备，其包括导体和与导体接触的电阻式存储器堆叠。该电阻式存储器堆叠包括多成分电极和切换区域。该多成分电极包括具有表面的基极和在该基极表面上、采用i）薄层，或者ii）不连续纳米岛的形式的惰性材料电极。当惰性材料电极采用薄层形式时，切换区域与导体并且与惰性材料电极接触；或者当惰性材料电极采用不连续纳米岛形式时，切换区域与导体、与惰性材料电极并且与基极的氧化部分接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
电阻式存储器元件可通过应用编程能量（例如，电压或者电流脉冲）编程为不同的电阻状态。在电阻式存储器元件被编程之后，元件状态是可读的，并且在规定时间段内保持稳定。电阻式存储器元件可以被配置成大型阵列，以形成电阻式存储器设备。电阻式存储器设备可以用于各种各样的应用中，诸如非易失性固态存储器、可编程逻辑、信号处理、控制系统、模式识别设备等等。电阻式存储器设备的一些示例包括忆阻器、相变式存储器和自旋转移矩（spin-transfertorque）。特别地，单个忆阻器是无源的二端元件，其维护在电流（即，电荷）的时间积分和电压的时间积分之间的函数关系。忆阻器的电阻取决于材料、厚度、和设备状态。每个状态的电阻还取决于应用于其的电压的大小和极性，并且取决于应用了电压的时间长度。附图说明通过参考以下详细描述和附图，本公开内容的示例的特征和优点将变得明显，在附图中，类似的参考数字对应于相似但可能不是完全相同的成分。出于简明的目的，具有以前描述过的功能的参考数字或者特征可以或者可以不连同其出现的其它附图一同描述。图1A到1D是描绘了用于制造电阻式存储器设备的示例的方法的示例的横截面视图；图2是从在图1A到1D中示出的方法形成的示例电阻式存储器设备的透视图；图3A到3E是描绘了用于制造电阻式存储器设备的另一示例的方法的另一示例的横截面视图；图4是包括从图3A到3E中示出的方法形成的电阻式存储器设备的多个示例的阵列的示例的透视图；图5是电阻式存储器设备的另一示例的横截面视图；图6是电阻式存储器设备的又一示例的透视图；图7是电阻式存储器设备的再一示例的透视图；图8是集成到堆叠的交叉阵列中的电阻式存储器设备的透视图；以及图9是使用垂直配置集成到阵列中的电阻式存储器设备的透视图。具体实施方式忆阻器和其它电阻式存储器设备/单元包括在两个导体之间夹着的切换区域。这些设备/单元可以以交叉配置或者以非交叉配置制备。在交叉配置的一个示例中，导体作为导电元件以（一个或者多个）行和（一个或者多个）列来放置，以便对位于交叉的导体的交点处的忆阻器切换区域进行电气访问/寻址（见例如图8）。在交叉配置的另一示例中，切换区域被夹在一组平行水平导体和相交的一组垂直导体之间，其中该切换区域处于表面上（nominally）垂直于基板表面的平面上（见例如图9）。在非交叉配置中，每个设备/单元使用对应的晶体管来集成，该晶体管能够单独地对每个设备/单元访问/寻址。非交叉配置的示例是1-晶体管1或者n-忆阻器单元（即，1T1R或者1TnR）。非交叉配置可以包括堆叠/平面层，或者可以包括一些水平取向成分以及垂直取向的其它成分。在这些设备/单元中，切换单元可以包括堆叠或者以其它方式放置于两个导体之间的富氧层和氧空位/离子源/层。在一些示例中，各层是彼此平行的，并且与导体平行。在这些设备中，电流在垂直于堆叠的层的方向上流动。电切换产生于在两个导体之间的切换区域内的电子和离子种类（例如，氧空位或者离子）的耦合运动。更特别地，促使离子种类移动通过切换区域来经由在两个导体之间的导电细丝和/或隧道结的调制创建导电性的局部改变，这导致低电阻的“接通（ON）”状态、高电阻的“关断（OFF）”状态或者中间状态。在一些实例中，离子种类的运动还可以导致与相邻的（一个或者多个）导体的交互，这可能会贡献于设备/单元的降级。在本文公开的示例中，（一个或者多个）多层成分电极代替于导体之一或者两个导体使用，或者多层成分电极用作是除了导体之外的另一电极。多层成分电极使用薄层或者不连续纳米岛（nano-island）的形式并入了放置在另一基极上的惰性材料电极。如本文使用的，短语“惰性材料电极”意味着对氧化是惰性的导电金属或者金属化合物。而且，多成分电极（不论是用作导体还是除了导体之外使用）被配置成使得惰性材料电极处于与切换区域的直接接触，并且基极可能或者可能没有处于与切换区域的直接接触。在一些实例中，惰性材料电极被放置在基极和切换区域之间，并且因此基极不接触切换区域。在其它实例中，惰性材料电极和基极的氧化部分直接接触切换区域。在这些其它实例中，通过多成分电极的传导可以优选地通过基极和惰性材料电极的导电部分发生，而同时可能存在通过基极的氧化部分的增大的电阻。多成分电极的各种配置可以为设备提供更稳定的电气性能。附加地，惰性材料电极有利地限制了基极或者基极的局部区域清除来自切换区域的氧（oxygen）并且变得氧化或者以其它方式负面影响切换操作的可逆性和持久性。惰性材料电极还限制了处于基极的切换区域/切换区域界面减少，以形成附加的氧空位/离子。至少限制或者阻止基极的氧化被认为会减少电切换的降级并且增大设备持久性。现在参考图1A到1D，示意性地描绘了用于制造电阻式存储器设备（例如，单元）10（见图1D）的示例的方法的示例。如在图1A中示出的，在方法的这个示例中，基极12和层间电介质16形成在第一导体14上。导体14可以由用作集成电路制备中的导体的任何适当导电材料（例如，钨（W）、铝（Al）、铜（Cu）、钛（Ti）、钽(Ta)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)等等）形成并且可以具有任何适当的厚度（例如，范围从大约5nm到大约1000nm）。导体14（以及以下讨论并且在图1D中示出的第二导体30）可以是具有单成分合成物的单层、具有多成分合成物的单层、或者在每层中具有不同材料的多层结构。导体14可以使用任何适当技术制备，所述技术诸如平板印刷术（例如，照相平板印刷术、电子束平板印刷术、压印平板印刷术等等）、热或者电子束蒸发、溅射、原子层沉积（ALD）等等。虽然导体14使用矩形横截面示出，但是要理解，导体14还可以具有梯形、圆形、椭圆形或者其它更复杂的横截面。导体14还可以具有许多不同宽度或者直径和高宽比或者离心率。在一个示例中，层间电介质16被形成为相对于导体14的接触表面13的平面薄膜。用于层间电介质16的适当沉积技术包括常规物理和化学技术，其包括从诸如细丝或者克努森单元（Knudsencell）之类的加热源蒸发、从坩埚的电子束（即，e-beam）蒸发、从目标的溅射、其它形式的蒸发、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、分子束沉积、原子层沉积、脉冲激光沉积、或者来自反应前体的各种其它形式的化学气相或者束生长。可以选择诸如速度和温度之类的适当沉积或者生长条件，以实现合期望的化学组成和期望用于层间电介质16的局部原子结构。用于层间电介质16的适当材料的示例包括二氧化硅（SiO2）、氮化硅（Si3N4）、旋涂式玻璃、氧化铝(Al2O3)。层间电介质16的厚度可以在从5nm到大约1000nm范围的任何地方。在一个示例中，层间电介质的厚度大于或者等于要形成的堆叠32的厚度（见图1C）。要理解，如果导体14形成在另一层（例如，基板或者基板和绝缘层）上，则层间电介质16可以直接形成在基板或者绝缘层的表面上，或者还可以同样接触导体14的一个或者多个暴露侧。这样，如果多个导体14形成在基板上，则层间电介质16可以填充在导体14之间的任何间隙，并且将导体14彼此电绝缘。要理解，多个导体14是可例如通过暴露端进行电气寻址的。对于要形成在导体14上的每个多成分电极22（见图1B），在层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻式存储器设备，包括：导体，和电阻式存储器堆叠，其放置为与导体接触，所述电阻式存储器堆叠包括：多成分电极，其包括：基极，其具有表面；以及惰性材料电极，其采用i）薄层或者ii）不连续纳米岛的形式位于所述基极表面上；以及以下之一：i）当惰性材料电极采用薄层的形式时，与导体并且与惰性材料电极接触的切换区域；或者ii）当惰性材料电极采用不连续纳米岛的形式时，与导体、与惰性材料电极并且与基极的氧化部分接触的切换区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电阻式存储器设备，包括：导体，和电阻式存储器堆叠，其放置为与导体接触，所述电阻式存储器堆叠包括：多成分电极，其包括：基极，其具有表面；以及惰性材料电极，其采用i）薄层或者ii）不连续纳米岛的形式位于所述基极表面上；以及以下之一：i）当惰性材料电极采用薄层的形式时，与导体并且与惰性材料电极接触的切换区域；或者ii）当惰性材料电极采用不连续纳米岛的形式时，与导体、与惰性材料电极并且与基极的氧化部分接触的切换区域。2.如权利要求1所述的电阻式存储器设备，其中所述惰性材料电极采用不连续纳米岛的形式，并且其中所述基极的氧化部分包括在不连续纳米岛之间的基极的表面。3.如权利要求2所述的电阻式存储器设备，其中所述不连续纳米岛中的每一个具有范围从大约1:5到大约1:1的高宽比（高度：宽度）。4.如权利要求1所述的电阻式存储器设备，其中所述惰性材料电极采用薄层的形式，并且其中薄层的厚度是10nm或者更小。5.如权利要求1所述的电阻式存储器设备，其中：所述基极选自由氮化钛、氮化钽、钨、铝、铜和其组合构成的组；并且所述惰性材料电极是电传导的，并且对于氧化是惰性的，并且选自由铂、金、铱、钌、金属碳化物、金属硼化物和其组合构成的组。6.如权利要求1所述的电阻式存储器设备，其中：导体是另一多成分电极，其包括：第二基极，其具有第二表面；以及第二惰性材料电极，其采用i）第二薄层或者ii）第二组不连续纳米岛的第二形式位于第二基极表面上；以及以下之一：i）当第二惰性材料电极采用第二薄层的形式时，所述切换区域与所述第二惰性材料电极接触；或者ii）当第二惰性材料电极采用第二组不连续纳米岛的形式时，所述切换区域与第二惰性材料电极并且与第二基极的第二氧化部分接触。7.如权利要求1所述的电阻式存储器设备，其中所述切换区域包括：金属氧化物层，其具有富氧部分和缺氧部分；以及金属层，其与缺氧部分并且与导体接触。8.如权利要求1所述的电阻式存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛夏，Y耶安，杨建华，HS乔，RH亨泽，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US