电阻可变存储装置和制造方法制造方法及图纸

提供带有防止结块和热稳定性的电阻可变存储装置用的方法和设备。按照一个实施例，提供一种具有贴近至少一个硫族化物玻璃层的至少一个硫族化锡层的电阻可变存储装置。本发明专利技术还涉及形成这样的存储装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用电阻可变材料形成的随机存取存储(RAM)装置的领域。
技术介绍
人们已经研究包括可编程传导随机存取存储(PCRAM)元件的电阻可变存储元件作为半易失和非易失随机存取存储装置的适用性。Moore和Gilton的美国专利No.6348365公开了一种典型的PCRAM装置。在典型的PCRAM装置中，把传导材料，诸如银包含进硫族化物玻璃中。硫族化物玻璃的电阻可以编程至稳定的较高电阻和较低电阻的状态。未编程的PCRAM装置一般呈现较高电阻状态。写操作通过在该硫族化物玻璃两端施加一个电压并形成传导路径，把该PCRAM装置编程为较低电阻状态。然后该PCRAM装置可以通过施加一个振幅比对其进行编程时所要求的低的电压脉冲读出；然后检测该存储装置两端的电阻，把较高或较低的定义为通(ON)和断(OFF)状态。PCRAM装置编程后的较低电阻状态在一个不确定的周期，一般在除去电压之后从几小时至几星期的范围仍旧保持完整；但是，某些刷新可能是有用的。通过施加一个与把该装置写入至较低电阻状态用的同一数量级的反向电压，可以使该PCRAM装置回到它的较高电阻状态。一旦除去电压，再次以半易失或非易失方式维持较高电阻状态。于是，这样的装置可以用作电阻可变存储器，具有至少两个电阻状态，它可以定义两个相应的逻辑状态，亦即，至少一个数据位。一个示例性PCRAM装置使用硒化锗(即GexSe100-x)的硫族化物玻璃作为主要成分。在现有技术中，硒化锗玻璃包含银(Ag)和硒化银(Ag2+/-xSe)。本专利技术人以前的工作已经针对PCRAM装置，包括银的硫族化物材料，作为与银金属层和硫族化物玻璃层结合的硒化银或硫化银层。尽管现有技术存储装置的银的硫族化物材料适用于协助形成通过该硫族化物玻璃层的传导沟道，用以使银离子移入，其它非银基硫族化物材料可能是所希望的，因为某些缺点与银的使用相联系。例如，使用含银的化合物/合金，诸如Ag2Se可能导致PCRAM装置分层中的结块问题，而基于银的硫族化物的装置无法承受较高的处理温度，例如，接近260℃和更高。与银相比，锡(Sn)在GexSe100-x中的热移动性较小，而且锡的硫族化物比银的硫族化物毒性较少。已经研究在膜两端施加电压的情况下使用SnSe(硒化锡)薄膜作为转换器件。已经发现，当通过形成富Sn材料例如(如松树石)施加5-15V的电压时，580 的SnSe膜表现出较高电阻状态(以MΩ计)和较低电阻状态(以kΩ计)的非易失转换。另外，已经发现，把Sn加入作为硫族化物玻璃的GexSe100-x玻璃，会产生一种存储器，若在硫族化物玻璃两端施加足够高的电压，例如＞40V，便会转换。但是，对于可行的存储装置而言，这样的转换电压太高了。
技术实现思路
本专利技术提供一种电阻可变存储装置和形成电阻可变存储装置的方法。在一个示例性实施例中，本专利技术提供一种具有在第一硫族化物玻璃层附近带有至少一个锡的硫族化物层(例如，Sn1+/-xSe，其中x在约1和0之间)的堆叠的存储装置。在两个传导层或电极之间形成一个包括第一硫族化物玻璃层和锡的硫族化物层的层堆叠。在本专利技术其它示例性实施例中，类似的存储装置堆叠可以包含一个以上的硫族化物玻璃层和可选的金属层。本专利技术提供具有改善了的耐温性的PCRAM装置用的结构和形成这样的装置用的方法。从以下结合附图提供的详细说明中可以更好地理解本专利技术的上述及其他特征和优点。附图说明图1-10是按照本专利技术的存储装置的示例性实施例的例图；图11-14举例说明在按照本专利技术的图1的存储装置的制造过程中，示例性顺序的处理阶段。图15表示包括按照本专利技术的存储装置的示例性的基于处理器的系统。图16a、16b、17a和17b是表示按照本专利技术的存储装置的示例性工作参数的曲线图。具体实施例方式在以下的详细说明中，涉及本专利技术不同的具体的实施例。这些实施例以足够的细节进行描述，使本领域的技术人员可以实施本专利技术。要明白，可以使用其它的实施例，而且在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可以作出不同的结构上的、逻辑上的和电气上的改变。在以下描述中使用的术语“衬底”可以包括任何支持结构，包括但是不限于，具有暴露的衬底表面的半导体衬底。半导体衬底应该理解为包括绝缘体上的硅(SOI)、兰宝石上的硅(SOS)、搀杂和未搀杂的半导体、由基本半导体基础支持的硅外延层及其他半导体结构。在以下描述中，当涉及半导体衬底或晶片时，可以用以前的工艺步骤在基本半导体或基础内或其上形成区域或结。衬底不需要是基于半导体的，而可以是任何适用于支持集成电路的支持结构，包括但不限于，金属、合金、玻璃、聚合物、陶瓷和任何其它支持性材料，正如本领域所已知的。术语“银”拟不仅包括元素银，而且包括带有其它痕量金属的银，或在与其它金属不同的合金组合中的银，正如在半导体工业中已知的，只要这样的银合金是传导的，而且只要银的物理和电气特性仍旧不变。术语“锡”拟不仅包括元素锡，而且包括带有其它痕量金属的锡，或在与其它金属的不同合金组合中的锡，正如在半导体工业中已知的，只要这样的锡合金是传导的，而且只要锡的物理和电气特性仍旧不变。术语“锡的硫族化物”拟包括锡和硫族元素(例如，硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)和氧(O))的不同合金、化合物和混合物，包括锡略微过剩或短缺的某些物种。例如，硒化锡、锡的硫族化物物种可以用通式Sn1+/-xSe表达。尽管不限于Sn和Se特定的化学计量比，本专利技术的装置一般包括物种Sn1+/-xSe，其中x在约1和约0之间。术语“硫族化物玻璃”拟包括来自周期表VIA族(或16族)的至少一个元件的玻璃。VIA族元素(例如，O，S，Se，Te和Po)又称硫族元素。现将参照举例说明示例性实施例的附图说明本专利技术，而且在所有附图中，类似的附图标记指示类似的特征。图1表示按照本专利技术构造的存储装置100的一个示例性实施例；图1所示的装置100由衬底10支持。在该衬底10的上面，尽管不一定直接如此，是用作所示装置100与存储阵列一部分的多个其它类似的装置互联用的传导地址线12，其中所示装置100是该存储阵列的一部分。在衬底10和地址线12之间可以包含可选的绝缘层(未示出)，若衬底10是基于半导体的，则这可以是优选地。该传导地址线12可以是本领域已知对提供互联线路有用的任何材料，诸如搀杂的多晶硅、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、钨(W)、镍(Ni)、铝(Al)、铂(Pt)、钛(Ti)及其他材料。在地址线12的上面是第一电极16，它被限定在绝缘层14内，后者也在地址线12的上面。该电极16可以是不会迁移进入硫族化物玻璃的任何传导材料，但最好是钨(W)。绝缘层14应不允许银离子的迁移，而且可以是绝缘氮化物，诸如氮化硅(Si3N4)、低介电常数材料、绝缘玻璃或绝缘聚合物，但不限于这样的材料。在第一电极16上面形成存储器元件，亦即存储装置100中储存信息的部分。在图1所示实施例中，把硫族化物玻璃层18，最好是硒化锗(GexSe100-x)，设置在第一电极16上面。硒化锗宜在约Ge20Se80至约Ge43Se57的化学计量范围内，最好约Ge40Se60。硫族化物玻璃层18的厚度宜在约100 和约1000 之间，最好厚约300 。层18不一定是单个玻璃层，还可以包括多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻可变存储装置，包括：第一电极；第二电极；所述第一电极和所述第二电极之间的硫族化物玻璃层；和所述硫族化物玻璃层和所述第二电极之间的锡的硫族化物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-7-19 10/893,2991.一种电阻可变存储装置，包括第一电极；第二电极；所述第一电极和所述第二电极之间的硫族化物玻璃层；和所述硫族化物玻璃层和所述第二电极之间的锡的硫族化物层。2.权利要求1的电阻可变存储装置，还包括所述锡的硫族化物层和所述第二电极之间的含金属层。3.权利要求2的电阻可变存储装置，还包括所述含金属层和所述第二电极之间的第二硫族化物玻璃层。4.权利要求2的电阻可变存储装置，其中所述含金属层包括银。5.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述第一电极包括钨。6.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述第二电极是在所述锡的硫族化物层的上面并包括银。7.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述硫族化物玻璃层包括硒化锗。8.权利要求7的电阻可变存储装置，其中所述硒化锗包括Ge40Se60。9.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述锡的硫族化物层包括硒化锡。10.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述第二电极包括钨。11.权利要求1的电阻可变存储装置，还包括合金控制层。12.权利要求11的电阻可变存储装置，其中所述合金控制层包括硒。13.权利要求11的电阻可变存储装置，其中所述合金控制层包括氧化锡。14.权利要求11的电阻可变存储装置，其中所述合金控制层是在所述锡的硫族化物层的上面。15.权利要求1的电阻可变存储装置，还包括所述锡的硫族化物层和所述第二电极之间的第二硫族化物玻璃层；所述第二硫族化物玻璃层和所述第二电极之间的含金属层；和所述含金属层和所述第二电极之间的第三硫族化物玻璃层。16.权利要求15的电阻可变存储装置，其中所述硫族化物玻璃层、所述第二硫族化物玻璃层和所述第三硫族化物玻璃层包括Ge40Se60，而且其中所述含金属层包括银。17.权利要求16的电阻可变存储装置，其中所述第一电极包括钨，而且所述第二电极包括钨。18.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述装置可以承受约260℃持续约5分钟的退火，此后用作存储装置。19.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述硫族化物玻璃层和所述锡的硫族化物层设置在过孔内。20.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述第二电极规定了所述存储装置在衬底上的位置。21.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述存储装置是PCRAM装置。22.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述硫族化物玻璃层其中具有一个传导沟道。23.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述传导沟道包括来自所述锡的硫族化物层的材料。24.权利要求1的电阻可变存储装置，其中所述硫族化物玻璃层内传导路径的形成把所述存储装置编程至较低电阻存储状态。25.权利要求24的电阻可变存储装置，其中所述传导路径包括锡和银中的至少一个。26.权利要求15的电阻可变存储装置，还包括合金控制层。27.权利要求26的电阻可变存储装置，其中所述合金控制层包括硒。28.权利要求26的电阻可变存储装置，其中所述合金控制层包括氧化锡。29.权利要求26的电阻可变存储装置，其中所述合金控制层是在所述锡的硫族化物层的上面。30.权利要求26的电阻可变存储装置，其中所述合金控制层是在所述锡的硫族化物层的下面。31.一种存储装置，包括衬底；所述衬底上面的传导地址线；所述传导地址线上面的第一电极；所述第一电极上面的第一硫族化物玻璃层；所述第一硫族化物玻璃层上面的锡的硫族化物层；所述锡的硫族化物层上面的第二硫族化物玻璃层；所述第二硫族化物玻璃层上面的银层；所述银层上面的第三硫族化物玻璃层；和所述第三硫族化物玻璃层上面的第二电极。32.权利要求31的存储装置，其中所述第一电极包括钨。33.权利要求31的存储装置，其中所述第一硫族化物玻璃层包括Ge40Se60。34.权利要求31的存储装置，其中所述锡的硫族化物层包括Sn1+/-xSe，其中x在约1和约0之间。35.权利要求31的存储装置，其中所述第二层硫族化物玻璃层包括Ge40Se60。36.权利要求31的存储装置，其中所述第三硫族化物玻璃层包括Ge40Se60。37.权利要求31的存储装置，其中所述第二电极包括钨。38.权利要求31的存储装置，其中所述第二电极包括锡。39.权利要求31的存储装置，其中所述第一电极包括钨，所述第一硫族化物玻璃层包括硒化锗，所述锡的硫族化物层包括硒化锡，所述第二硫族化物玻璃层包括硒化锗，所述第三硫族化物玻璃层包括硒化锗，和所述第二电极包括钨和锡中的一个。40.权利要求31的存储装置，其中所述第一硫族化物玻璃层具有包括来自所述锡的硫族化物层的材料的传导沟道。41.权利要求40的存储装置，其中所述传导沟道包括金属离子，以便形成传导路径。42.权利要求31的存储装置，其中所述装置是PCRAM。43.权利要求31的存储装置，还包括合金控制层。44.权利要求43的存储装置，其中所述合金控制层包括硒。45.权利要求43的存储装置，其中所述合金控制层包括氧化锡。46.权利要求43的存储装置，其中所述合金控制层是在所述锡的硫族化物层的上面。47.权利要求43的存储装置，其中所述合金控制层是在所述锡的硫族化物层的下面。48.一种处理器系统，包括处理器；和存储装置，所述存储装置包括第一电极、所述第一电极上面的第一硫族化物玻璃层、所述第一硫族化物玻璃层上面的锡的硫族化物层和所述锡的硫族化物层上面的第二电极。49.权利要求48的处理器系统，其中所述存储装置还包括所述锡的硫族化物层和所述第二电极之间的含银层和含锡层中的一个。50.权利要求48的处理器系统，其中所述第一硫族化物玻璃层包括硒化锗。51.权利要求48的处理器系统，其中所述锡的硫族化物层包括硒化锡。52.权利要求48的处理器系统，其中所述第二电极包括钨。53.权利要求48的处理器系统，其中所述存储装置包括合金控制层。54.权利要求48的处理器系统，其中所述存储装置还包括所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：KA坎贝尔，
申请(专利权)人：微米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]