电子设备及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种包括半导体存储器的电子设备以及用于制造该电子设备的方法。一种电子设备包括半导体存储器，该半导体存储器包括：第一线；第二线，该第二线被设置在第一线之上以与第一线间隔开；可变电阻层，该可变电阻层被设置在第一线与第二线之间；第一电极层，该第一电极层被设置在第一线与可变电阻层之间；以及第一氧化物层，该第一氧化物层被设置在可变电阻层与第一电极层之间，其中，第一电极层包括掺杂有第一元素的第一碳材料，以及其中，第一氧化物层包括第一元素的第一氧化物。第一氧化物层包括第一元素的第一氧化物。第一氧化物层包括第一元素的第一氧化物。

【技术实现步骤摘要】
电子设备及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年4月09日提交的申请号为10
‑
2021
‑
0046531的韩国专利申请的优先权，其通过引用整体合并于此。


[0003]本专利文件涉及存储电路(memory circuit)或存储器件以及它们在电子设备或电子系统中的应用。

技术介绍

[0004]近来，随着电器趋于小型化、低功耗、高性能、多功能等，在本领域中已亟需在诸如计算机、便携式通信设备等的各种电器中能够储存信息的半导体器件，并且已经对该半导体器件进行了研究。这种半导体器件可以利用根据所施加的电压或电流而在不同电阻状态之间切换的特性来储存数据，例如，RRAM(电阻式随机存取存储器)、PRAM(相变随机存取存储器)、FRAM(铁电随机存取存储器)、MRAM(磁性随机存取存储器)、电熔丝等。

技术实现思路

[0005]本专利文件中公开的技术包括能够改善半导体存储器的操作特性并基本上防止工艺缺陷的电子设备及其制造方法的各种实施例。
[0006]在一个实施例中，一种电子设备包括半导体存储器，该半导体存储器包括：第一线；第二线，所述第二线被设置在所述第一线之上以与所述第一线间隔开；可变电阻层，所述可变电阻层被设置在所述第一线与所述第二线之间；第一电极层，所述第一电极层被设置在所述第一线与所述可变电阻层之间；以及第一氧化物层，所述第一氧化物层被设置在所述可变电阻层与所述第一电极层之间，其中，所述第一电极层包括掺杂有第一元素的第一碳材料，以及其中，所述第一氧化物层包括所述第一元素的第一氧化物。
[0007]在另一个实施例中，一种用于制造包括半导体存储器的电子设备的方法包括：在衬底之上形成第一电极层和第一氧化物层；以及在所述第一氧化物层之上形成可变电阻层，其中，形成所述第一电极层和所述第一氧化物层的步骤包括：形成包括掺杂有第一元素的第一碳材料的初始第一电极层；以及通过用含氧的等离子体或气体处理所述初始第一电极层的一部分来形成包括所述第一元素的第一氧化物的所述第一氧化物层。
附图说明
[0008]图1A和图1B是示出根据本公开的一个实施例的半导体存储器的视图。
[0009]图2是示出根据本公开的一个实施例的形成半导体存储器的中间电极层和第一氧化物层的工艺的视图。
[0010]图3是示出根据本公开的一个实施例的形成半导体存储器的第二氧化物层和上电极层的工艺的视图。
[0011]图4是示出根据本公开的另一实施例的半导体存储器的视图。
[0012]图5是示出根据本公开的另一实施例的半导体存储器的视图。
[0013]图6是示出根据本公开的另一实施例的半导体存储器的视图。
[0014]图7是基于所公开的技术实现存储电路系统(memory circuitry)的微处理器的配置图的示例。
[0015]图8是基于所公开的技术实现存储电路系统的处理器的配置图的示例。
[0016]图9是基于所公开的技术实现存储电路系统的系统的配置图的示例。
[0017]图10是基于所公开的技术实现存储电路系统的存储系统的配置图的示例。
具体实施方式
[0018]在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施例。
[0019]附图不一定按比例绘制。在某些情况下，附图中至少某些结构的比例可能被夸大以更清楚地图示所描述的实施例的某些特征。在提出多层结构中具有两层或更多层的附图或描述中的特定示例时，所示出的这些层的相对位置关系或这些层的布置顺序反映了所描述示例或所图示示例的具体实施方式，并且不同的相对位置关系或布置这些层的不同顺序是可能的。此外，多层结构的描述示例或图示示例可以不反映存在于特定多层结构内的所有层(例如，一个或更多个附加层可以存在于两个图示层之间)。作为具体示例，当所描述或图示的多层结构中的第一层被称为在第二层“上”或“之上”或在衬底“上”或“之上”时，第一层可以直接形成在第二层或衬底上，但也可以表示在第一层与第二层或衬底之间可以存在一个或更多个其他中间层的结构。
[0020]图1A和图1B是示出根据本公开的一个实施例的半导体存储器的视图。图1A是平面图，并且图1B是沿图1A的线A
‑
A
′
和B
‑
B
′
截取的截面图。
[0021]参考图1A和图1B，根据本实施例的半导体存储器可以包括：衬底100；第一线110，该第一线110形成在衬底100之上并且每个第一线在第一方向上延伸；第二线120，该第二线120形成在第一线110之上以与第一线110间隔开，并且每个第二线在与第一方向交叉的第二方向上延伸；以及存储单元130，该存储单元130被设置在第一线110与第二线120之间的第一线110和第二线120的交叉点(intersection)处。
[0022]衬底100可以包括诸如硅等的半导体材料。可以在衬底100中形成下部结构(未示出)。例如，衬底100可以包括电连接到第一线110和/或第二线120以控制这些线的驱动电路(未示出)。
[0023]第一线110和第二线120中的每一个可以包括各种导电材料，例如，诸如铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)和钽(Ta)等的金属，诸如氮化钛(TiN)和氮化钽(TaN)的金属氮化物，或它们的组合，并且可以具有单层结构或多层结构。第一线110和第二线120可以分别连接到存储单元130的下端部和上端部，并且可以将电压或电流传输到存储单元130以驱动存储单元130。当第一线110用作字线时，第二线120可以用作位线。相反，当第一线110用作位线时，第二线120可以用作字线。
[0024]存储单元130可以包括可变电阻元件，该可变电阻元件通过根据施加到第一线110和第二线120的电压或电流而在不同电阻状态之间切换来储存不同的数据。作为示例，在平面图中，存储单元130可以具有矩形形状，其中第一方向上的两个侧壁与第二线120对准，并
且第二方向上的两个侧壁与第一线110对准。然而，本公开的实施例不限于此，并且只要存储单元130与第一线110和第二线120的交叉点重叠，就可以对存储单元130的平面形状进行各种修改。
[0025]作为示例，存储单元130可以包括下电极层131、选择元件层132、中间电极层133、可变电阻层135和上电极层137的叠置结构。此外，作为示例，存储单元130可以包括介于可变电阻层135与中间电极层133之间的第一氧化物层134以及介于可变电阻层135与上电极层137之间的第二氧化物层136。
[0026]下电极层131可以介于第一线110与选择元件层132之间，并且可以起到将第一线110和选择元件层132电连接并将它们物理分离的作用。下电极层131可以包括各种导电材料，例如，诸如铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)和钽(Ta)的金属，诸如氮化钛(TiN)和氮化钽(TaN)的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包括半导体存储器的电子设备，所述半导体存储器包括：第一线；第二线，所述第二线被设置在所述第一线之上而与所述第一线间隔开；可变电阻层，所述可变电阻层被设置在所述第一线与所述第二线之间；第一电极层，所述第一电极层被设置在所述第一线与所述可变电阻层之间；以及第一氧化物层，所述第一氧化物层被设置在所述可变电阻层与所述第一电极层之间，其中，所述第一电极层包括掺杂有第一元素的第一碳材料，以及其中，所述第一氧化物层包括所述第一元素的第一氧化物。2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一氧化物层的厚度小于所述第一电极层的厚度。3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一氧化物层的电阻大于所述第一电极层的电阻。4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，掺杂有所述第一元素的所述第一碳材料是非晶的。5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一电极层和所述第一氧化物层彼此直接接触。6.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述半导体存储器还包括：第二电极层，所述第二电极层被设置在所述第二线与所述可变电阻层之间；以及第二氧化物层，所述第二氧化物层被设置在所述第二电极层与所述可变电阻层之间，其中，所述第二氧化物层包括第二元素的第二氧化物。7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述第二电极层包括掺杂有所述第二元素的第二碳材料。8.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述半导体存储器还包括：碳层，所述碳层介于所述第二氧化物层与所述可变电阻层之间，并且包括掺杂有所述第二元素的第二碳材料。9.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述第二氧化物层的厚度小于所述第二电极层的厚度。10.根据权利要求8所述的电子设备，其中，所述碳层的厚度小于所述第二氧化物层的厚度。11.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述第二氧化物层的电阻大于所述第二电极层的电阻。12.根据权利要求8所述的电子设备，其中，掺杂有所述第二元素的所述第二碳材料是非晶的。13.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述半导体存储器还包括：第一界面电极层，所述第一界面电极层介于所述第一氧化物层与所述可变电阻层之间。14.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述半导体存储器还包括：第二界面电极层，所述第二界面电极层介于所述第二氧化物层与所述可变电阻层之间。
15.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述半导体存储器还包括：第三电极层，所述第三电极层介于所述第二线与所述可变电阻层之间；以及电阻层，所述电阻层介于所述第二线与所述第三电极层之间。16.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述半导体存储器还包括：选择元件层，所述选择元件层介于所述第一电极层与所述第一线之间，或者介于所述可变电阻层与所述第二线之间。17.根据权利要求1所述的电子设备，还包括微处理器，所述微处理器包括：控制单元，所述控制单元接收来自所述微处理器的外部的包括命令的信号，并且执行所述命令的提取、解码或者控制所述微处理器的信号的输入或输出；运算单元，所述运算单元基于所述控制单元对所述命令进行解码的结果来执行运算；以及存储单元，所述存储单元储存用于执行所述运算的数据、与执行所述运算的结果相对应的数据、或用于执行所述运算的数据的地址，其中，所述半导体存储器是所述微处理器中的所述存储单元的一部分。18.根据权利要求1所述的电子设备，还包括处理器，所述处理器包括：核心单元，所述核心单元基于从所述处理器的外部输入的命令通过使用数据来执行与所述命令相对应的操作；高速缓冲存储单元，所述高速缓冲存储单元储存用于执行所述操作的数据、与执行所述操作的结果相对应的数据、或...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩智宣，成镛宪，赵炳直，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：