根据本发明专利技术的方面，提供了形成存储器单元的方法，该方法包括：在衬底上形成操纵元件；以及形成与所述操纵元件耦接的存储器元件，其中所述存储器元件包括具有不大于十个原子层的厚度的碳基材料。可以通过重复进行以下步骤形成所述存储器元件：形成碳基材料的层，该层具有大约一个单层的厚度；以及使所述碳基材料的层经历热退火。还描述了其他方面。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非易失性存储器，更具体地涉及包括碳基存储器元件的存储器单元及 其形成方法。
技术介绍
已知由可逆(reversible)电阻切换元件形成的非易失性存储器。例如，2007年 12月31日提交的题为“使用选择性构造的碳纳米管可逆电阻切换元件的存储器单元及 其形成方法(Memory Cell That Employs A SelectivelyFabricated Carbon Nano-Tube Reversible Resistance Switching Element AndMethods Of Forming The Same)，，的美国 专利申请号No. 11/968154( “154申请”)描述了包括与碳基可逆电阻率切换材料串联耦接 的二极管的可再写非易失性存储器单元，为了所有目的在此通过全部参考将其合并于此。但是，采用碳基材料制造存储器器件在技术上存在问题(challenging)，并且期望 一些形成采用碳基材料的存储器器件的改进方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了形成存储器单元的方法，该方法包括在衬底上形 成操纵元件；以及形成与所述操纵元件耦接的存储器元件，其中所述存储器元件包括具有 不大于十个原子层的厚度的碳基材料。根据本专利技术的第二方面，提供了形成存储器单元的方法，包括在衬底上形成操纵 元件；以及通过重复进行以下步骤形成与所述操纵元件耦接的存储器元件形成碳基材料 的层，该层具有大约一个单层的厚度；以及使所述碳基材料的层经历热退火。根据本专利技术的第三方面，提供了一种存储器单元，其包括在衬底上的操纵元件； 以及与所述操纵元件耦接的存储器元件，其中所述存储器元件包括具有不大于十个原子层 的厚度的碳基材料。从以下详细描述、所附权利要求书及附图，本专利技术的其他特征和方面将变得更加 充分显而易见。附图说明从结合以下附图考虑的以下详细描述可以更清楚地理解本专利技术的特征，贯穿附图 中相同的参考标记表示相同的元件，附图中图1是根据本专利技术的示例存储器单元的示意图；图2A是根据本专利技术的示例存储器单元的简化透视图；图2B是由多个图2A的存储器单元形成的第一示例存储器级的一部分的简化透视 图；图2C是根据本专利技术的第一示例三维存储器阵列的一部分的简化透视图；图2D是根据本专利技术的第二示例三维存储器阵列的一部分的简化透视图；图3是根据本专利技术的存储器单元的示例实施例的截面图；以及图4A-4E图示了根据本专利技术的单个存储器级的示例制造期间的衬底的一部分的 截面图。具体实施例方式某些碳基膜、包括但不限于石墨烯(graphene)、包含微晶或其他区域的石墨烯的 无定形碳(“aC”)、其他石墨碳膜等可以展现可以用于形成微电子非易失性存储器的电阻 率切换特性。因此这样的膜是三维存储器阵列内的用于集成的候选。实际上，碳基材料已经在具有在接通和断开状态之间的IOOx间隔(s印aration) 的实验室规模的器件上展示了存储器切换特性，并展示了中到高范围的电阻改变。这种在 接通和断开状态之间的间隔使得碳基材料是其中碳基材料与垂直二极管、薄膜晶体管或其 他操纵元件串联耦接的存储器单元的可行候选。例如，由夹在两个金属或其他导电层之间的 碳基材料形成的金属-绝缘体-金属(“ΜΠΓ)堆叠可以用作存储器单元的电阻切换元件。经常使用等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)技术来沉积碳基材料。这种碳 基材料可以具有相对于周围材料的电阻率可能低的“初始电阻率”(形成材料的电阻率)。 结果，包括碳基材料的电阻切换元件可能传导与用于控制流经电阻切换元件的电流的操纵 元件(诸如邻近二极管)不兼容的高初始电流。另外或者替换地，碳基材料的初始电阻率 可能需要高电压和电流来在初时使用时复位材料。根据本专利技术的示例实施例，形成包括MIM堆叠并耦接到诸如二极管的操纵元件的 存储器单元，该MIM堆叠包括碳基材料。通过沉积具有大约10原子层或更小的厚度的碳基 材料的薄层来形成存储器单元。根据本专利技术的另一示例实施例，形成包括MIM堆叠并耦接到诸如二极管的操纵元 件的存储器单元，该MIM堆叠包括碳基材料。通过进行多次沉积以形成多个单层或近单层 的碳基材料来形成存储器单元。如在此使用的，单层碳基材料大约是一个原子层的碳基材 料。在形成每层碳基材料后，在形成下一连续的层之前，在小于大约600°C的处理温度对该 材料退火。使每个相应层经历退火可以有助于形成平面内碳键(bond)并限制平面外的碳 键的数量，由此增加碳基材料对沿与材料表面垂直的方向上流动的电流的电阻率。以此方 式增加碳基材料的电阻率可以增加由碳基材料形成的可逆电阻切换元件的电阻，由此降低 流经可逆电阻切换元件的初始电流。示例专利技术的存储器单元图1是根据本专利技术的示例存储器单元10的示意图示。存储器单元10包括耦接到 操纵元件14的可逆电阻切换元件12。可逆电阻切换元件12包括可逆电阻率切换材料(未 单独示出)，该可逆电阻率切换材料具有可在两个或多个状态之间可逆地切换的电阻率。例如，元件12的可逆电阻率切换材料在制造时可以处于初始低电阻率状态。在施 加第一电压和/或电流时，该材料可切换到高电阻率状态。施加第二电压和/或电流可以将 该可逆电阻率切换材料返回到低电阻率状态。或者，可逆电阻切换元件12可以在制造时处 于初始的高电阻状态，其可在施加适当的电压和/或电流后可逆地切换到低电阻状态。当 用在存储器单元中时，一个电阻状态可以表示二进制“0”，而另一电阻状态可以表示二进制 “1”，尽管可以使用多于两个数据/电阻状态。例如在2005年5月9日提交的题为“包括二 极管和电阻切换材料的可重写存储器单元(Rewritable Memory Cell ComprisingA Diode And A Resistance Switching Material) ” 的美国专利申请号 No. 11/125939 中描述了多 个可逆电阻率切换材料及采用可逆电阻切换元件的存储器单元的操作(以下称为”939申 请)，为了所有目的通过参考将其全部内容合并于此。操纵元件14可以包括薄膜晶体管、二极管、金属-绝缘体-金属隧穿(tunneling) 电流设备或通过选择性地限制在可逆电阻切换元件12上的电压和/或者流经可逆电阻切 换元件12的电流而展现出非欧姆导电性的另一类似操纵元件。以此方式，存储器单元10 可以用作二维或三维存储器阵列的一部分，并且数据可以被写到存储器单元10或者从其 读取而不影响阵列中的其他存储器单元的状态。以下参考图2A-2D以及图3描述存储器单元10、可逆电阻切换元件12和操纵元件 14的示例实施例。存储器单元和存储器阵列的示例实施例图2A是根据本专利技术的、包括操纵元件14和碳基可逆电阻切换元件12的存储器单 元10的示例实施例的简化透视图。可逆电阻切换元件在第一导体20和第二导体22之间 与操纵元件14串联耦接。在一些实施例中，可以在可逆电阻切换元件12和操纵元件14之 间形成阻隔层24，并可以在可逆电阻切换元件12和第二导体22之间形成阻隔层33。还可 以在操纵元件14和第一导体20之间形成附加阻隔层观。例如，阻隔层MJ8和33可以包 括氮化钛、氮化钽、氮化钨或其它类似的阻隔层。如上所述，操纵元件14本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成存储器单元的方法，包括： 在衬底上形成操纵元件；以及 形成与所述操纵元件耦接的存储器元件，其中所述存储器元件包括具有不大于十个原子层的厚度的碳基材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伊·E·肖伊尔莱因，
申请(专利权)人：桑迪士克三D有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US
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