本申请描述了一种交叉存储阵列。该交叉存储阵列包括第一材料的平行纳米线的第一阵列和第二材料的平行纳米线的第二阵列。第一阵列和第二阵列彼此以一定角度定向。阵列还包括在两个阵列的每个交叉点处沉积在第一材料的纳米线与第二材料的纳米线之间的多个纳米结构的非晶硅。纳米结构与第一材料和第二材料的纳米线一起形成电阻存储单元。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于存储器存储的固态电阻装置。
技术介绍
近来，对电阻式随机存取存储器(RRAM)产生了高度关注，作为对超高密度非易失性信息存储的潜在候选。典型的RRAM装置包括夹在一对电极之间的绝缘体层，并表现出电脉冲引发的电阻滞后转换效应。通过由于二元氧化物(例如，NiO和TiGj2)中的焦耳热和电化学过程或者用于包括氧化物、硫属化物和聚合物的离子导电体的氧化还原过程在绝缘体内形成导电丝说明了电阻转换。还通过TiO2和无定形硅(a-Si)膜中的离子的场致扩散说明了电阻转换。在a-Si结构的情况下，金属离子到硅中的电压感生扩散导致减小a-Si结构的电阻的导体丝的形成。这些丝在偏置电压去除后仍保留，从而给装置提供其非易失特性，并且它们能够在反极性施加电压的原动力作用下通过离子反向扩散回到金属电极来去除。通过夹在两个金属电极之间的a-Si结构形成的电阻装置被示出为表现出该可控电阻特性。然而，这种装置一般具有微米尺寸的丝，这可能阻止它们缩小至低于100纳米的范围。这种装置可能还需要高形成电压，这可能导致设备损坏并限制成品率。
技术实现思路
在一个方面，交叉型存储器阵列包括第一材料的平行纳米线的第一阵列和第二材料的平行纳米线的第二阵列。该第一阵列和第二阵列彼此以一定角度定向。该阵列进一步包括多个非晶硅纳米结构，其中，在两个阵列的每个交叉处在第一材料的纳米线与第二材料的纳米线之间设有纳米结构。纳米结构与第一材料和第二材料的纳米线一起形成电阻存储器单元。在另一方面，用于制造电阻存储器装置的阵列的方法包括在衬底上形成第一材料的平行纳米线的第一阵列。多个非晶硅纳米结构形成在平行纳米线的第一阵列上。该方法进一步包括在多个非晶硅纳米结构上形成第二材料的平行纳米线的第二阵列。该第二阵列与第一阵列以一定角度定向，使得第一阵列和第二阵列的每个交叉均包括设置在第一材料的纳米线与第二材料的纳米线之间的非晶硅纳米结构中的一个以形成电阻存储器单兀。在又一方面，提供了一种非易失性固态电阻装置。该装置包括衬底以及衬底上的第一电极和η型硅第二电极。ρ型硅主体竖直地堆叠在第一电极和η型硅电极之间，并与η 型硅第二电极相接触，形成PN 二极管。该装置进一步包括竖直堆叠在第一电极和ρ型硅主体之间的非晶硅纳米结构。交叉型存储器的实施可以包括以下特征中的一个或多个。交叉存储器阵列的第一材料可以从以下金属中选择一种银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)、铝(Al)、铬(Cr)、铁(Fe),M (Mn)、钨(W)、钒(V)和钴(Co)。所述多个非晶硅纳米结构中的至少一个可以是在正好一个交叉点处提供第一阵列和第二阵列之间的接触点的纳米级柱。所述多个非晶硅纳米结构中的至少一个可以是在多个交叉点处提供第一阵列和第二阵列之间的接触点的纳米线。第一阵列和第二平行阵列之间的角度可以基本等于直角。诸如旋涂玻璃(SOG)的绝缘体或介电材料可以至少部分地分开两个阵列。交叉型存储器阵列可以被用作电阻式随机存取存储器 (RRAM)或只读存储器(ROM)。所述多个非晶硅纳米结构中的每一个可以呈现可变电阻，该可变电阻可以基于施加到电阻式存储器单元两端的电压或电流的幅值和/或所述电压或电流的持续时间来调节。用于制造电阻式存储装置阵列的方法的实施可以包括以下特征中的一个或多个。 第一材料和第二材料可以分别为受体掺杂硅和金属。第一材料可以是金属并且第二材料可以是受体掺杂硅。第一材料和第二材料可以是彼此不同的金属。在受体掺杂硅中使用的受体可以是硼。去除步骤可以包括反应离子蚀刻(RIE)。绝缘体可以是旋涂玻璃(SOG)，并且可以通过旋转涂覆和热固化法进行沉积。该方法可以包括使用一种或多种微制造技术，例如，电子束光刻、化学气相沉积(CVD)、以及剥离(lift-off)。潜在的优点可以包括以下这些。此处描述的交叉型存储器阵列可以在产量、速度、 耐久性和保持时间方面表现出极好的转换特性，并且可以用作用于超高密度非易失性信息存储的介质。a-Si基存储器阵列的基于概率的偏压和时间相关的转换特性可以方便交叉型存储器阵列应用于诸如人工智能和受生物启发的系统的仿真的新应用中。在附图和随后的描述中阐述了一个或多个实施例的细节。其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求中显而易见。附图说明将在下文中结合附图描述示例性实施例，其中相似的参考标号表示相似的元件， 并且其中图1 (a)是单个单元的a-Si电阻装置的一个实施例的简图；图1 (b)是如图1 (a)所示的部分构建的a-Si结构的俯视图的SEM图像；图1(c)是示出如图1(a)所示的典型a-Si结构的电阻转换特性的曲线图；图1(d)是示出如图1(a)所示的a-Si装置的编程响应的波形图；图1 (e)是示出如图1 (a)所示的a_Si装置的耐久性试验的结果的波形图；图2(a)-图2(c)描绘了典型的a_Si装置对不同偏置电压的转换响应的直方图；图2(d)是示出如图1(a)所示的a-Si装置的不同传导状态下的金属离子扩散的三部分视图；图2(e)是描绘如图1(a)所示的a_Si装置的转换时间和偏置电压之间的关系的曲线图；图3(a)示出了使用不同串联连接的控制电阻器或者由其他装置提供的不同编程电流来对典型的a-Si装置进行编程的结果；图3 (b)描绘了已编程的a-Si装置的最终电阻与用来对装置进行编程的所选控制电阻之间的相关性；图3(c)是对于典型的a-Si装置，当在没有任何串联连接的控制电阻器的情况下施加给定的偏置电压时，单个离散电阻转换事件随时间的概率的曲线图3(d)是对于典型的a-Si装置，当在没有任何串联连接的控制电阻器的情况下施加给定的偏置电压时，具有至少一个随时间的电阻转换事件的概率的曲线图；图3(e)是对于典型的a-Si装置，当使用串联连接的控制电阻器时，单个离散电阻转换事件随时间的概率的曲线图；图4(a)是当没有偏置电压施加到如图1(a)所示的a_Si装置时，开-关电阻转变的等待时间的图示；图4(b)是开-关电阻转变对温度的等待时间的曲线图；图5(a)和图5(b)是示出了用于将多个位存储在单个单元中的电路的示意图；图6 (a)和图6 (b)是交叉型存储器阵列的两个实施例的示意图；图7(a)是16X16阵列的俯视图的扫描电子显微镜(SEM)图像；图7 (b)示出了 p-Si纳米线的阵列；图8示出了对应于ASC II码中的字“CrossBar”的以8X8的阵列存储的数据；图9(a)-图9(n)示出了在用于制造交叉型存储器阵列的方法的实施例中的不同步骤；图10描绘了交叉型存储器阵列的俯视图和示例性截面图；以及图11(a)-图ll(i)示出了在用于制造交叉型存储器阵列的方法的另一实施例中的不同步骤。具体实施例方式图1(a)描绘了非易失性固态电阻装置100，其包括纳米级a-Si结构101，该纳米级a-Si结构呈现出能够选择性地设定为多种值并且被重设的电阻，这都是利用适当的控制电路进行的。一旦被设定，电阻值可以使用在大小上足以确定电阻而无需使其改变的小电压来进行读取。尽管示出的实施例使用a-Si作为电阻元件，但应当清楚，可以使用其他非晶体硅(nc-Si)结构，例如，无定形多晶硅(有时被称作纳米晶体硅，包括小颗粒晶体硅的非晶相)。因此，如文中以本文档来自技高网...
【技术保护点】
纳米线之间的所述非晶硅纳米结构中的一个以形成电阻存储单元。１．一种交叉存储阵列，包括：第一材料的纳米线的第一阵列；不同的第二材料的纳米线的第二阵列，所述第二阵列与所述第一阵列成一定角度定向；以及多个非晶硅纳米结构，所述第一阵列和所述第二阵列的每个交叉点包括沉积在所述第一材料的纳米线与所述第二材料的
【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：卢伟，
申请(专利权)人：密执安大学评议会，
类型：发明
国别省市：US
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