存储单元的选择器和储存材料的掺杂制造技术

根据实施例，用包括铝(Al)、锆(Zr)、铪(Hf)和硅(Si)中的一种或多种的掺杂剂掺杂存储器单元的储存元件、选择器元件或两者可以使相变存储器中的体积变化或密度变化最小化并使电迁移最小化。在一个实施例中，存储器单元包括第一电极和第二电极；以及储存元件，包括在第一和第二电极之间的掺杂相变材料层，其中，掺杂相变材料包括铝、锆、铪和硅的一种或多种。可以使用诸如共溅射或者沉积掺杂剂层和储存(或选择器)材料的交替层的技术来掺杂储存元件、选择器元件或两者。

Selector of memory cell and doping of storage material

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】存储单元的选择器和储存材料的掺杂优先权要求本申请根据35U.S.C.§365(c)要求享有于2016年12月27日提交的题为“DOPINGOFSELECTORANDSTORAGEMATERIALSOFAMEMORYCELL”的美国申请No.15/391,757的优先权，其全部内容通过引用的方式结合于此。
本说明总体上涉及存储器，具体而言，涉及对存储器单元的选择器或储存材料的掺杂以使存储器单元内的体积变化和电迁移最小化。版权声明/许可本专利文件的公开内容的部分可包含受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人复制专利和商标局专利文件或记录中出现的专利文件或专利公开内容，但在其他方面保留所有版权。版权声明适用于以下所述的所有数据和随附的附图以及下述任何软件：Copyright2016，IntelCorporation，保留所有权利。
技术介绍
存储器资源在电子设备和其他计算环境中具有无数的应用。需要可以比传统存储器设备缩小的存储器技术。然而，继续推动更小和更节能的设备导致了传统存储器设备的缩放问题。附图说明以下说明包括对具有通过本专利技术实施例的实施方式的示例给出的图示的附图的讨论。附图应该作为示例而不是作为限制来理解。如本文所使用的，对一个或多个“实施例”的引用应被理解为描述包括一个或多个特定特征、结构或特性的本专利技术的至少一个实施方式。因此，本文出现的诸如“在一个实施例中”或“在替代实施例中”的短语描述了本专利技术的各种实施例和实施方式，并且不一定都指代相同的实施例。但是，它们也不一定是相互排斥的。图1是根据实施例的包括存储器单元阵列的系统的框图。图2示出了根据实施例的存储器单元阵列的一部分。图3是根据实施例的形成具有选择器和储存材料的掺杂层的存储器单元阵列的方法的流程图。图4是根据实施例的形成具有选择器和储存材料的掺杂层的存储器单元阵列的方法的流程图。图5A-5F示出了根据实施例的在根据诸如图4的过程400的过程形成存储器单元阵列期间的材料叠层的视图。图6A是根据实施例的形成具有选择器和储存材料的掺杂层的存储器单元阵列的方法的流程图。图6B-6F示出了根据实施例的具有不同放置的不同数量的掺杂剂薄层的示例。图7A-7F示出了根据实施例的在根据诸如图6A的过程600的过程形成存储器单元阵列期间的材料叠层的视图。图8A和8B是示出根据实施例的具有和不具有储存元件掺杂的存储器单元的部分置位的储存元件的透射电子显微镜(TEM)图像。图9A和9B是示出根据实施例的具有和不具有选择器元件掺杂的存储器单元阵列的透射电子显微镜(TEM)图像。图10是根据本文描述的实施例的用于制造存储器单元阵列的示例性处理设备的框图。图11是根据实施例的计算系统的框图，在计算系统中可以包括具有掺杂的储存或选择器材料的存储器。以下是对某些细节和实施方式的说明，包括附图的说明，其可以描述下面说明的一些或所有实施例，以及讨论本文提出的专利技术构思的其他可能的实施例或实施方式。具体实施方式掺杂包括硫族化物材料的存储器的选择器材料、储存材料或两者可以最小化或消除存储器单元中的相变材料的体积变化和电迁移。减少存储器单元中的电迁移和体积变化可以延长存储器设备的寿命。可以使用硫属化物材料实现的一种存储器技术是三维(3D)交叉点存储器。一些3D交叉点设备包括材料叠层，所述材料叠层包括选择器材料、储存材料和导电层，其被图案化以形成具有导电字线和位线的存储器单元阵列。对叠层进行图案化会产生“交叉点”。交叉点是位线、字线和活性材料(例如，选择器和/或储存材料)之间的交叉。储存材料(或存储材料)能够存储数据。选择器材料实现了访问阵列中的单个位。通常，3D交叉点设备随着时间的推移会经历不期望的效果。例如，3D交叉点设备可能经历元件的电迁移，这可能导致存储器单元故障，或者致使设备上的机械应变并最终导致存储器单元故障的密度或体积变化。与经历有害体积变化和电迁移的现有存储器技术相比，实施例包括存储器设备，其中储存材料、选择器材料或两者掺杂有元素以减少或消除体积变化并使电迁移最小化。根据实施例，存储器设备的储存元件包括掺杂的相变材料，其包括铝、锆、铪或硅。在一个实施例中，出乎意料地，具有铝掺杂的相变材料的存储器设备在处于非晶态或结晶态时经历最小的体积变化或没有体积变化。还出乎意料地，根据实施例，具有铝掺杂选择器材料的存储器设备经历最小的电迁移。图1是根据实施例的包括存储器单元阵列的系统的框图。系统100包括具有随机存取存储器(RAM)120的存储器子系统的部件，以响应于处理器110的操作来存储和提供数据。系统100从主机或处理器110接收存储器访问请求，主机或处理器110是基于存储在RAM120中的数据执行操作或生成数据以存储在RAM120中的处理逻辑。处理器110可以是或包括主机处理器、中央处理单元(CPU)、微控制器或微处理器、图形处理器、外围处理器、专用处理器、或其他处理器，并且可以是单核或多核。系统100包括存储器控制器130，其表示与RAM120接口连接并管理对存储在存储器中的数据的访问的逻辑。在一个实施例中，存储器控制器130集成到处理器110的硬件中。在一个实施例中，存储器控制器130是独立的硬件，与处理器110分开。存储器控制器130可以是包括处理器的衬底上的单独电路。存储器控制器130可以是与处理器管芯一起集成在公共衬底上的单独管芯或芯片(例如，作为片上系统(SoC))。在一个实施例中，存储器控制器130是集成为处理器管芯上的电路的集成存储器控制器(iMC)。在一个实施例中，RAM120中的至少一些可以包括在具有存储器控制器130和/或处理器110的SoC上。在一个实施例中，存储器控制器130包括读/写逻辑134，其包括与RAM120接口连接的硬件。逻辑134使存储器控制器130能够生成读和写命令以服务对通过处理器110执行指令产生的数据访问的请求。在一个实施例中，存储器控制器130包括调度器132，用于基于用于RAM120的读和写访问的已知定时参数来调度向RAM120发送访问命令。已知的定时参数可以是预编程的或以其他方式预先配置在系统100中的定时参数。这些参数可以存储在RAM120中并由存储器控制器130访问。在一个实施例中，至少一些参数由同步过程确定。定时参数可以包括与RAM120的写入等待时间相关联的定时。RAM120的写入等待时间可以取决于存储器技术的类型。RAM120可以是具有掺杂储存和/或选择器材料的存储器，如下面进一步详细描述的。在一个这样的实施例中，相变存储器包括由相变材料制成的相变区域。相变材料可以在完全非晶态和完全结晶态之间的整个范围中在大致非晶态和大致结晶态之间电切换。RAM120中的存储资源或高速缓存行由存储器设备阵列126表示，其可包括根据本文描述的实施例的掺杂储存材料和/或掺杂选择器材料。RAM120包括接口124(例如，接口逻辑)以控制对存储器设备阵列126的访问。接口124可以包括解码逻辑，解码逻辑包括用于寻址特定数据行或列或位的逻辑。在一个实施例中，接口124包括用于控制提供给存储器设备阵列126的特定存储器单元的电流量的逻辑。因此，对存储器设备阵列126的写入的控制可以通过接口124的驱动器和/或其他访问逻辑发生。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，包括：存储器单元阵列，其中，所述阵列的给定存储器单元包括：第一电极和第二电极；以及储存元件，包括在所述第一电极和所述第二电极之间的掺杂相变材料层，其中，所述掺杂相变材料包括铝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 US 15/391,7571.一种电路，包括：存储器单元阵列，其中，所述阵列的给定存储器单元包括：第一电极和第二电极；以及储存元件，包括在所述第一电极和所述第二电极之间的掺杂相变材料层，其中，所述掺杂相变材料包括铝。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述掺杂相变材料层包括氧化铝或氮化铝。3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述掺杂相变材料具有1-7at％范围的掺杂剂浓度。4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述掺杂相变材料包括硫属化物材料和铝的固溶体。5.根据权利要求1所述的电路，还包括：选择器元件，位于所述储存元件与所述第一电极和所述第二电极之一之间，其中，所述选择器元件包括掺杂硫属化物材料。6.根据权利要求5所述的电路，其中，所述选择器元件的掺杂硫属化物材料具有1-7at％范围的掺杂剂浓度。7.根据权利要求5所述的电路，其中，所述选择器元件的掺杂硫属化物材料包括硫属化物材料和掺杂剂的固溶体。8.根据权利要求5所述的电路，其中，所述选择器元件的掺杂硫属化物材料包括铝(Al)。9.根据权利要求5所述的电路，其中，所述选择器元件的掺杂硫属化物材料包括氧化铝或氮化铝。10.根据权利要求5所述的电路，其中，所述选择器元件的掺杂硫属化物材料包括以下之一：锆(Zr)、铪(Hf)和硅(Si)。11.根据权利要求10所述的电路，其中，所述选择器元件的掺杂硫属化物材料包括氧化物或氮化物。12.根据权利要求1所述的电路，其中，所述储存元件在非晶态和结晶态下具有相同的宽度。13.根据权利要求1所述的电路，其中，所述储存元件的掺杂相变材料的结晶温度在150-300摄氏度(℃)的范围内。14.一种包括存储器单元阵列的电路，其中，所述阵列的给定存储器单元包括：第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·吉利，A·哥蒂，D·W·柯林斯，S·A·朗加德，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US