形成非易失可变电阻器件的方法以及形成包含硒化银的结构的方法技术

一种形成非易失性可变电阻器件的方法，包括在衬底上形成包含银元素的图案块。在衬底上形成包含硒元素的层，包括在包含银元素的图案块上。所述衬底暴露于这样的条件下，用于仅使硒元素的一些与银元素反应，以形成包含硒化银的图案块。未反应的硒元素从衬底去除。第一导电电极设置为与包含硒化银的图案块的一部分电连接。包含硒化锗的材料设置为与包含硒化银的图案块的另一部分电连接。第二导电电极设置为与包含硒化锗的材料电连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
半导体制造继续努力使得单独的电子器件越来越小，导致更密集的集成电路。一类集成电路包括其中信息以二进制数据形式储存的存储电路。电路可被这样制造，使得数据是易失的或非易失的。易失性存储器在电力中断时导致数据丢失。非易失性存储电路即使在电力中断时也保持储存的数据。本专利技术主要是对Kozicki等人的No.5,761,115、5,896,312、5,914,893和6,084,796美国专利中披露的存储电路的设计和操作的改进，其最终源于在1996年5月30日提交的美国专利申请序列号08/652,706(披露了什么是可编程金属单元)。这种单元包括绝缘介电材料介于其间的相对电极。包含在介电材料内的是可变电阻材料。这种材料的电阻可在低电阻和高电阻状态之间改变。在其通常的高电阻状态下，为了执行写操作，将电压电势施加给某个电极，同时其它电极保持零电压或接地。电压施加于此的电极起阳极的作用，而保持零电压或接地的电极起阴极的作用。可变电阻材料的特性是这样的，它在特定的外加电压下经历变化。当这样的电压被施加时，在该材料内诱发低电阻状态，从而在顶部和底部电极之间发生导电。一旦这种情况发生，当电压电势去除时保持低电阻状态。这可有效地造成位于电极之间的可变电阻材料的电阻下降1,000倍。通过使阳极和阴极之间的电压电势反向，这种材料可返回其高电阻状态。另一方面，一旦去除反向电压电势，则保持高电阻状态。因此，这种器件举例来说可起存储电路的可编程存储单元的作用。包含在电极之间的优选可变电阻材料典型地并优选包括其中散布有金属离子的硫族化物材料。一个具体实例包括一个或多个其中散布有银离子的硒化锗层和一个或多个其中散布有过多的银离子的硒化银层。然而，难以形成富含银的硒化银。尽管本专利技术主要致力于解决上述问题，但并不受此限制。本领域的技术人员将理解，本专利技术也能够解决上述没有涉及的其它问题，本专利技术仅由所附的权利要求书及其等价物所限定，而不受限于说明书的内容。
技术实现思路
本专利技术包括形成非易失性可变电阻器件的方法以及形成包含硒化银的结构的方法。在一种实施方式中，形成非易失性可变电阻器件的方法包括在衬底上形成包括银元素的图案块(mass)。包括硒元素的层在衬底上形成，且包括包含银元素的图案块。衬底暴露在对仅使硒元素的一些与银元素反应有效的条件下，以形成包含硒化银的图案块。未反应的硒元素从衬底去除。提供与包含硒化银的图案块的一部分电连接的第一导电电极。提供与包含硒化银的图案块的另一部分电连接的包含硒化锗的材料。提供与包含硒化锗的材料电连接的第二导电电极。在一种实施方式中，形成包含硒化银的结构的方法包括形成包含第一外部和第二外部的衬底。第一外部包括包含银元素的图案块。第二外部不包括银元素包含硒元素的层在第一和第二外部上形成。衬底暴露于对以下两个都有效的氧化条件下，a)使在第一部分上接收的硒元素与银元素反应，以形成包含硒化银的图案块，和b)从衬底去除第二外部上的层的硒元素。附图说明下面将参看附图描述本专利技术的优选实施例。图1是根据本专利技术的一方面加工中的半导体晶片片段/部分的透视图。图2是在图1所述步骤之后的加工步骤中的图1所示晶片片段的图示。图3是在图2所述步骤之后的加工步骤中的图2所示晶片片段的图示。图4是在图3所述步骤之后的加工步骤中的图3所示晶片片段的图示。图5是在图3所述步骤之后的加工步骤中的图3所示晶片片段的图示。图6是在图4所述步骤之后的加工步骤中的图4所示晶片片段的图示。图7是在图6所述步骤之后的加工步骤中的图6所示晶片片段的图示。图8是在图3所述步骤之后的加工步骤中的图3所示晶片片段的图示。图9是根据本专利技术的一方面加工中的可选实施例半导体晶片片段/部分的透视图。图10是图9所示步骤之后的加工步骤中的图9所示晶片片段的图示。图11是图10所示步骤之后的加工步骤中的图10所示晶片片段的图示。图12是根据本专利技术的一方面加工中的另一可选实施例半导体晶片片段/部分的透视图。图13是图12所示步骤之后的加工步骤中的图12所示晶片片段的图示。图14是图13所示步骤之后的加工步骤中的图13所示晶片片段的图示。图15是图14所示步骤之后的加工步骤中的图14所示晶片片段的图示。优选实施例详细描述本专利技术所披露的内容是为了促进美国专利法的根本目的，即“为了促进科学和工艺的进步”(第1条第8段)而提交。首先参看图1至图8描述形成非易失性可变电阻器件的示范性实施例。图1描述了衬底片段10，包括底部衬底12和形成在其上的第一导电电极材料14。底部衬底12可包括任何适合的支承衬底，例如，包含体单晶硅(bulk monocrystalline Silicon)的半导体衬底。在本文档的上下文中，术语“半导体衬底”或“半导电衬底”定义为是指包含半导电材料的任何构造，包括但不限于例如半导电晶片等体半导电材料(独立地或在其上包含其它材料的组件中)和半导电材料层(独立地或在其上包含其它材料的组件中)。术语“衬底”是指任何支承结构，包括但不限于上述的半导电衬底。同样，在本文档的上下文中，除非另外说明，术语“层”包含单层或多层。层14的示范性优选材料是元素钨。绝缘材料16在第一导电电极材料14上形成。这种材料通过任何适合的图案化方法(即，平版印刷术，例如光刻等)图案化，以形成穿过此处到第一导电电极材料14的开口18。开口18包括正在制造的器件的可设定最终电阻的结构的至少部分的某一想要的形状，这将在继续描述中将会清楚。参看图2，开口18已经用与第一导电电极材料14电连接的包含银元素的材料20填充。用于材料20的示范性优选材料包括至少50克分子百分比银元素，更优选地至少95克分子百分比银元素，甚至更优选地大于99克分子百分比银元素。在所示出的优选实例中，绝缘材料16具有大致平坦的最外表面最近开口18，开口18中的图案块/包含银元素的材料20具有与绝缘材料外表面共面的最外表面。而且，图案块20可被认为具有某一最大第一厚度，示范性厚度在约50埃到约2000埃的范围内。产生图2所示结构的一个实例方法在衬底上覆盖地淀积一层包含银的材料，然后使至少向回平坦化到外部绝缘层16顶部。仅作为实例，这种淀积通过化学或物理装置进行。而且，通过抗蚀剂深蚀刻、化学抛光、机械抛光、或其任何组合、或通过任何其它现有的或待研制的方法进行抛光或平坦化。而且，可选地或仅作为实例，通过在所示开口内无电或以其它方式淀积银包含材料20，以便材料20有效地仅淀积在其中并向上生长，且生长优选在材料20大致抵达绝缘材料16的上表面的地方停止，形成图2所示构造。无论如何，图2仅示出一个在衬底上形成包含银元素的图案块的实例。参看图3，包含硒元素的层22在衬底10上形成，包括在包含银元素的图案块20上。层22优选包括至少90克分子百分比的硒元素，更优选包括至少95克分子百分比的硒元素，甚至更优选包括大于99克分子百分比的硒元素。参看图4，衬底10暴露于这样的条件下，用于使在块20的银元素上接收的硒元素22反应以形成包含硒化银25的填充的开口/图案块的至少部分。在所描述的优选实施例中，暴露于这种条件下仅使包含硒元素的层22的一些反应而在绝缘材料16上形成的部分实质上未反应是有效的。在图4所示的优选实施例中，所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成非易失性可变电阻器件的方法，包括：在衬底上形成包含银元素的图案块；在所述衬底上形成包含硒元素的层，包括包含银元素的图案块上；将所述衬底暴露于这样的条件下，所述条件用于仅使所述硒元素的一些与所述银元素反应，以形 成包含硒化银的图案块；将未反应的硒元素从所述衬底去除；提供与包含硒化银的图案块的一部分电连接的第一导电电极；提供与包含硒化银的图案块的另一部分电连接的包含硒化锗的材料；以及提供与包含硒化锗的材料电连接的第二导 电电极。

【技术特征摘要】
US 2002-1-31 10/061,8251.一种形成非易失性可变电阻器件的方法，包括在衬底上形成包含银元素的图案块；在所述衬底上形成包含硒元素的层，包括包含银元素的图案块上；将所述衬底暴露于这样的条件下，所述条件用于仅使所述硒元素的一些与所述银元素反应，以形成包含硒化银的图案块；将未反应的硒元素从所述衬底去除；提供与包含硒化银的图案块的一部分电连接的第一导电电极；提供与包含硒化银的图案块的另一部分电连接的包含硒化锗的材料；以及提供与包含硒化锗的材料电连接的第二导电电极。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述暴露之前所述图案块包括至少50克分子百分比的银元素。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述暴露之前所述图案块包括至少95克分子百分比的银元素。4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述暴露之前所述包含硒元素的层包括至少90克分子百分比的硒元素。5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述暴露之前所述包含硒元素的层包括至少95克分子百分比的硒元素。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述暴露和所述去除发生在同一加工步骤中。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述暴露和所述去除发生在不同的加工步骤中。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述暴露和所述去除发生在同一加工步骤中，所述加工步骤包括至少40℃和通过氧化去除未反应的硒元素的空气。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述去除未反应的硒元素包括在所述暴露之后的化学蚀刻。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述去除未反应的硒元素包括在所述暴露之后的蒸发。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述暴露形成包括至少50克分子百分比硒化银的图案块。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述暴露形成包括至少80克分子百分比硒化银的图案块。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述暴露驱动所述图案块上接收的硒元素部分的至少大部分进入所述图案块。14.根据权利要求1所述的方法，其中在所述暴露之前所述图案块包括大于50克分子百分比的银元素，所述暴露形成包含大于50克分子百分比硒化银的图案块的最外部分，同时所述图案块的最内部分保持大于50克分子百分比的银元素。15.根据权利要求1所述的方法，其中在所述暴露之前所述图案块包括大于90克分子百分比的银元素，所述暴露形成包含大于90克分子百分比硒化银的图案块的最外部分，同时所述图案块的最内部分保持大于90克分子百分比的银元素。16.根据权利要求1所述的方法，其中在所述暴露之前形成的图案块具有最大的第一厚度，所述暴露形成具有大于所述最大的第一厚度的最大第二厚度的图案块。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述去除从所述衬底去除所有未反应的硒元素。18.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述包含银元素的图案块包括淀积银元素包含材料、将其光电图案化、并在所述光电图案化后对其减蚀刻。19.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述包含银元素的图案块包括在所述衬底上的绝缘材料内形成图案化开口，并用银元素包含材料至少部分填充所述开口。20.一种形成非易失性可变电阻器件的方法，包括在衬底上形成包含至少90克分子百分比银元素的图案块并达到第一最大厚度；在所述衬底上形成包含至少90克分子百分比硒元素的层，包括在包含银元素的图案块上；将所述衬底暴露于这样的条件下，所述条件用于仅使所述硒元素的一些与银元素反应，以形成包含硒化银的图案块，所述暴露形成富含银的硒化银，并形成具有大于最大第一厚度的最大第二厚度的图案块，所述暴露形成包含至少80克分子百分比硒化银的图案块，所述暴露驱动在所述图案块上接收的硒元素的部分的至少大部分进入所述图案块；将所有未反应的硒元素从所述衬底去除；提供与包含硒化银的图案块的一部分电连接的第一导电电极；提供与包含硒化银的图案块的另一部分电连接的包含硒化锗的材料；以及提供与包含硒化锗的材料电连接的第二导电电极。21.一种形成非易失性可变电阻器件的方法，包括在衬底上形成第一导电电极材料；在所述第一导电电极材料上形成绝缘材料，并且形成穿过该绝缘材料到所述第一导电电极材料的开口，所述开口包括所述器件的最终电阻可设定结构的至少部分的理想形状；用与所述第一导电电极材料电连接的银元素包含材料填充所述开口；在所述绝缘材料上和所述开口内的包含银元素的材料上形成包含硒元素的层；将所述衬底暴露于这样的条件下，所述条件用于使在所述银元素上接收的硒元素反应，以形成包含硒化银的所述填充的开口的至少部分；将所述绝缘材料上接收的未反应的硒元素从所述衬底去除；以及提供与所述硒化银电连接的包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：TL吉尔顿，KA坎贝尔，JT穆尔，
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]