电阻式存储器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及可包含电阻式存储器单元的电子设备、系统及方法，所述电阻式存储器单元具有作为两个电极之间的可操作可变电阻区域的结构，及安置于电介质与所述两个电极中的一者之间的区域中的金属障壁。所述金属障壁可具有结构及材料组合物以在所述电阻式存储器单元的编程或擦除操作期间提供高于第一阈值的氧扩散率，且在所述电阻式存储器单元的保留状态期间提供低于第二阈值的氧扩散率。本发明专利技术揭示额外的设备、系统及方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电阻式存储器装置优先权申请案本申请案主张2012年8月30日申请的第13/599,865号美国申请案的优先权益，所述申请案的全文是以引用方式并入本文中。
技术介绍
半导体装置产业具有对改善存储器装置的操作的市场驱动需要。对存储器装置的改善可通过存储器装置设计的进步而解决。存储器装置的增强也可通过处理的进步而实现。附图说明图1展示根据各个实施例的实例存储器装置的方框图。图2展示根据各个实施例的实例存储器装置的特征的方框图，实例存储器装置包含具有存储器单元的存储器阵列，存储器单元具有存取组件及存储器元件。图3展示根据各个实施例的实例存储器单元的示意图，实例存储器单元具有耦合到存储器元件的存取组件。图4展示根据各个实施例的实例存储器单元的示意图，实例存储器单元具有耦合到存储器元件的存取组件。图5展示根据各个实施例的实例存储器单元的示意图，实例存储器单元具有耦合到存储器元件的存取组件。图6展示根据各个实施例的实例设备的方框图，实例设备具有被布置为电阻式存储器单元的组件。图7展示根据各个实施例的实例设备的方框图，实例设备具有被布置为电阻式存储器单元的组件。图8展示根据各个实施例的实例设备的方框图，实例设备具有被布置为电阻式存储器单元的组件。图9展示根据各个实施例的形成具有存储器单元的设备的实例方法的特征。图10展示根据各个实施例的形成结构的实例方法的特征，形成结构包含形成电阻式存储器单元。图11展示根据各个实施例的操作存储器单元的实例方法的特征。图12展示根据各个实施例的成品晶片。图13展示根据各个实施例的电子系统的各个特征的方框图。具体实施方式以下详细描述参看作为说明而展示本专利技术的各个实施例的附图。这些实施例经足够详细地描述以使所属领域的一股技术人员能够实践这些及其它实施例。可利用其它实施例，且可对这些实施例进行结构、逻辑及电改变。所述各个实施例未必互斥，这是因为一些实施例可与一或多个其它实施例组合以形成新实施例。因此，以下详细描述不采取限制性意义。不同存储器单元体系结构提供多种不同存储器装置。例如，电阻式存储器装置使用其中存储器单元的材料区域的电阻状态被用以对应于存储数据的体系结构。所述电阻状态可对应于低电阻状态(LRS)及高电阻状态(HRS)。在使用两个以上电阻区域的情况下，其它状态是可能的。电阻式存储器装置可被结构化为电阻式随机存取存储器(RRAM)。此外，存在其中可实现电阻式存储器装置的不同格式。一种格式是如细丝状电阻式存储器装置。在细丝状电阻式存储器单元中，存储器装置经结构化以有效地产生更改存储器单元的电阻的细丝。电阻式存储器单元的另一格式是区域电阻式存储器单元。区域电阻式存储器单元作为区域相关结构而非基于细丝状的结构进行操作。与细丝状电阻式存储器单元相比较，区域电阻式存储器单元可展示单元电流-电压特性的优越的可扩展性及内置非线性。此类性质可使装置的构造能够用于低于20nm的非易失性存储器应用中。一种区域电阻式存储器单元是多价氧化物(MVO)单元。在将电场施加到MVO单元的情况下，可发生氧移动，使得MVO可接收或提供氧离子，从而改变价态。MVO单元可包含连接到绝缘金属氧化物(IMO)区域的导电金属氧化物(CMO)区域，其中经组合的CMO区域与IMO区域连接到两个电极且在两个电极之间，其中IMO区域在外加电场下提供可改变电阻。在使用CMO及IMO分层装置的情况下，氧离子可移进及移出IMO材料，从而改变其能障高度，这种情形可改变所述分层装置的电阻率(电导率)。MVO装置可以双极方式进行操作，在双极方式中，一个极性的电场针对设置操作在一个方向上移动氧，且反极性在另一方向上移动氧以提供重置能力。然而，使用常规MVO技术来提供可靠存储器操作的挑战包含归因于在使MVO单元处于HRS或LRS中之后的氧扩散/漂移的不良数据保留。此外，归因于用作电极的贵金属及其连接到的导电金属氧化物材料的高效功函数，常规MVO单元的隧穿电阻对于快速感测而言过高。在各个实施例中，电阻式存储器单元结构包含插入在氧化物与电介质之间的区域，经组合的结构布置在两个电极之间。此类结构与常规MVO单元相比较可用以增强保留特性，且增加操作电流密度。插入区域可用作针对氧的扩散障壁。插入区域可被结构化为氧化物与电介质之间的相对薄区域。氧化物可为例如导电金属氧化物的导电氧化物，且电介质可为绝缘氧化物。例如，为了增加单元读取电流，可选择氧化物与电介质之间的区域插入层的材料及厚度。障壁可包含可使氧有效地传导穿过的金属材料。金属材料是：金属；金属合金；金属的组合；包含金属及非金属的组合物，使得所述组合物具有金属电导率(电阻率)性质；或此类组合物的组合。障壁的材料及结构可根据给定准则而被选择以具有例如下列特性的一或多个特性：在编程/擦除操作期间具有良好氧扩散率，且在保留期间展现低氧扩散率；在单元操作及氧移动期间维持金属或半导体导电性质以允许低单元电阻；及在与电阻式存储器单元的电介质接触时展现低效功函数。图1展示存储器装置100的实例实施例的方框图。存储器装置100可包含具有多个存储器单元101的存储器阵列102。存储器阵列是可根据多个参数而逻辑上布置的存储器单元的系统布置。在各个实施例中，每一存储器单元可根据两个参数的值而寻址。所述两个参数可被称为行及列。存储器单元可逻辑上定位于根据行的值及列的值而唯一地编索引的存储器阵列中。行及列不限于特定物理定向或线性关系。存储器阵列的行可被布置为可在相同时间由指派给行值的解码器存取的存储器单元的群。存储器阵列的列可被布置为可在相同时间由指派给列值的解码器存取的存储器单元的群。存储器单元101可连同存取线104及第一数据线106一起被布置成行及列。例如，存取线可被结构化为字线以传导信号WL0到WLm，且第一数据线可被结构化为位线以传导信号BL0到BLn。存储器装置100可使用存取线104及第一数据线106以将信息传送到存储器单元101及从存储器单元101传送信息。行解码器107及列解码器108解码地址线109上的地址信号A0到AX以确定哪些存储器单元101将被存取。感测放大器电路110操作以确定从存储器单元101读取的信息的值，且所读取的信息是以信号的形式传达到第一数据线106。感测放大器电路110还可使用第一数据线106上的信号以确定待写入到存储器单元101的信息的值。存储器装置100可包含电路系统112以在存储器阵列102与输入/输出(I/O)线105之间传送信息。I/O线105上的信号DQ0到DQN可表示从存储器单元101读取或写入到存储器单元101中的信息。I/O线105可在其中存储器装置100可驻留的封装上包含存储器装置100内的节点(或替代地，引脚、焊球，或例如控制崩溃芯片连接(C4)或倒装芯片附接(FCA)的其它互连技术)。在存储器装置100外部的其它装置可通过I/O线105、地址线109或控制线120而与存储器装置100通信。例如，此类外部装置可包含存储器控制器或处理器。存储器装置100可执行用以从选定存储器单元101读取信息的存储器操作(例如，读取操作)，及用以将信息编程(例如，写入)到选定存储器单元101中的编程操作(也称作写入操作)。存储器装置100还可执行用以从一些或所有存储器单元101清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：电阻式存储器单元，其包含：两个电极；电介质，其被结构化为所述两个电极之间的可操作可变电阻区域；及金属障壁，其安置于所述电介质与所述两个电极中的一者之间的区域中，所述金属障壁具有结构及材料组合物，所述结构及材料组合物在所述电阻式存储器单元的编程或擦除操作期间提供高于第一阈值的氧扩散率，且在所述电阻式存储器单元的保留状态期间提供低于第二阈值的氧扩散率，所述第一阈值大于所述第二阈值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.30 US 13/599,8651.一种设备，其包括：电阻式存储器单元，其包含：两个电极；电介质，其被结构化为所述两个电极之间的可操作可变电阻区域，所述电介质安置于所述两个电极的一者上；及多个结构对，其安置于所述电介质和所述两个电极的另一者之间，每一结构对具有金属障壁和安置于所述金属障壁上的氧化物，且所述多个结构对的所述金属障壁邻近于所述电介质，每一金属障壁具有金属电导率性质，所述结构对彼此堆叠在所述电介质和所述两个电极的所述另一者之间，每一金属障壁具有结构及材料组合物，所述结构及材料组合物在所述电阻式存储器单元的编程或擦除操作期间提供高于氧扩散率的第一阈值的氧扩散率，且在所述电阻式存储器单元的保留状态期间提供低于氧扩散率的第二阈值的氧扩散率，所述第一阈值大于所述第二阈值，编程及擦除操作包括施加于所述两个电极之间的电场，所述电场高于在保留状态期间施加于所述两个电极之间的电场。2.根据权利要求1所述的设备，其中每一金属障壁的所述结构及材料组合物在单元操作期间操作地维持金属状态或半导体状态以提供氧移动，以允许所述电阻式存储器单元的低电阻。3.根据权利要求1所述的设备，其中每一金属障壁包含Ru、RuO2、In2O3或ZnO中的一或多者。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述两个电极中的一或两者包含一或多种贵金属。5.一种设备，其包括：电阻式存储器单元，其包含：第一电极及第二电极；安置在所述第一电极上的电介质，所述电介质被结构化为可操作可变电阻区域；多个结构对，其安置于所述电介质和所述第二电极之间，每一结构对具有金属障壁和安置于所述金属障壁上的氧化物，每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜赖·维沙克·尼马尔·拉马斯瓦米，毕磊，贝丝·R·曲克，戴尔·W·柯林斯，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US