本发明专利技术揭示形成在例如电阻性随机存取存储器RRAM等存储器单元及存储器阵列中使用的二极管结构的方法。所述方法包含通过将石墨材料(例如，石墨烯)化学吸附在导电材料上而形成第一电极。可在所述第一电极的通过上覆于所述第一电极的介电材料中的开口而暴露的表面上方形成低k介电材料，接着在所述低k介电材料上方形成高k介电材料。所述开口的剩余部分可使用另一导电材料填充以形成第二电极。所得二极管结构的所述第一电极及所述第二电极具有不同的功函数，且因此提供低热预算、低接触电阻、高正向偏压电流及低反向偏压电流。本发明专利技术还揭示包含此二极管结构的存储器单元及存储器阵列。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术揭示形成在例如电阻性随机存取存储器RRAM等存储器单元及存储器阵列中使用的二极管结构的方法。所述方法包含通过将石墨材料(例如，石墨烯)化学吸附在导电材料上而形成第一电极。可在所述第一电极的通过上覆于所述第一电极的介电材料中的开口而暴露的表面上方形成低k介电材料，接着在所述低k介电材料上方形成高k介电材料。所述开口的剩余部分可使用另一导电材料填充以形成第二电极。所得二极管结构的所述第一电极及所述第二电极具有不同的功函数，且因此提供低热预算、低接触电阻、高正向偏压电流及低反向偏压电流。本专利技术还揭示包含此二极管结构的存储器单元及存储器阵列。【专利说明】优先权声明本申请案主张2011年2月7日申请的“包含二极管结构的半导体结构及半导体 装置及其形成方法(SEMICONDUCTOR STRUCTURE AND SEMICONDUCTOR DEVICE INCLUDING A DIODE STRUCTURE AND METHODS OF FORMING SAME) ”的第 13 / 022，233 号美国专利申请案 的 申请日期:的权利。
本专利技术的实施例涉及形成于半导体存储器中使用的二极管结构的方法，此外，还 涉及包含此些二极管结构的半导体结构及装置。
技术介绍
电阻性随机存取存储器(RRAM)是利用所谓的“可变电阻材料”的电阻特性的变化 来存储数据的非易失性存储器装置。此些可变电阻材料(例如，过渡金属氧化物或相变材 料)具有在特定电压下相对显著改变的电阻。当特定电压施加于可变电阻材料时，所述可 变电阻材料的电阻减小，这称为所谓的“接通”状态。当重设电压施加于所述可变电阻材料 时，所述可变电阻材料的电阻增加，这是称为所谓的“关断”状态。在常规RRAM中，交叉点 RRAM具有相对简单的单元结构及相对高的密度。常规交叉点RRAM包含多个实质上平行的字线及多个实质上平行的位线，所述位 线实质上垂直于所述字线而布置。所谓的“交叉点”是形成于所述字线及所述位线的交叉 处。在每一交叉点处安置存储器电阻器使之介于字线与位线之间。所述存储器电阻器可具 有多层结构，所述多层结构包含(例如)包含存储器元件的层及包含非欧姆装置(例如，金 属绝缘体金属(MIM)装置)的至少一层。交叉点存储器架构提供高装置密度，然而其遭受大量泄漏电流，此可导致功率耗 散增加及感测裕度减小。与导电线(即，字线及位线)相关联的寄生电阻可导致输出信号 的降级及对阵列大小的限制。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术包含一种形成二极管结构的方法。此方法可包含:在导电 材料上方形成石墨材料；组合所述石墨材料的至少一部分与所述导电材料的至少一部分以 形成第一电极；在所述第一电极上方形成介电材料；移除所述介电材料的一部分以形成暴 露所述第一电极的表面的开口 ；在所述开口的表面上方形成低k介电材料；在所述低k介 电材料上方形成高k介电材料；及用另一导电材料填充所述开口的剩余部分以形成第二电 极。在另一实施例中，本专利技术包含一种形成半导体装置的方法。此方法可包含:形成多 个二极管结构；形成多个电阻器；及在所述多个电阻器上方形成至少一个导电线。所述多 个二极管结构可通过以下步骤而形成:将石墨材料的至少一部分化学吸附到导电材料以形成至少一个第一电极；在所述至少一个第一电极上方形成介电材料；在上覆于所述至少一 个第一电极的所述介电材料中的多个开口中形成低k介电材料；在所述多个开口中形成高 k介电材料；及在所述多个开口中形成另一导电材料以形成多个第二电极。每一电阻器可 经形成而与所述多个第二电极中的一者相邻。在又另一实施例中，本专利技术包含一种半导体结构。所述半导体结构可包含:第一电 极，其包括经化学吸附在导电材料上的石墨材料；低k介电材料，其上覆于所述第一电极； 及高k介电材料，其安置于所述低k介电与第二电极之间。在又另一实施例中，本专利技术包含一种半导体装置。所述半导体装置包含安置于多 个第一导电线与多个第二导电线之间的多个存储器单元，所述多个存储器单元中的每一者 包含安置成与二极管结构相邻的电阻器。所述二极管结构包含:第一电极，其包含导电材料 及石墨材料；低k介电材料及高k介电材料,其上覆于所述第一电极；及第二电极,其上覆 于所述高k介电材料。所述石墨材料是定位于所述导电材料与所述低k介电材料之间的界 面处。【专利附图】【附图说明】图1到图7是半导体结构的部分横截面视图且图解说明根据本专利技术的实施例的形 成二极管结构的方法；图8是本专利技术的二极管结构的实施例的一部分横截面视图；图9A及图9B是比较常规二极管结构(图9A)与在图8中所展示的本专利技术的二极 管结构(图9B)的实施例的能带结构的示意图；及图10是由多个存储器单元形成的交叉点存储器阵列的实施例的透视图，每一存 储器单元包含在图8中所展示的二极管结构的实施例。【具体实施方式】本专利技术揭示形成二极管结构的方法，还揭示包含此些二极管结构的存储器单元及 存储器阵列。所述二极管结构可经形成以具有包含石墨材料的至少一个电极。所述石墨材 料(例如石墨烯)可结合导电材料一起使用以形成相较于仅采用导电材料的功函数而具 有实质上减小的功函数的材料。如本文中所使用，术语“石墨烯”意指且包含布置成二维六 角晶格的碳原子的单层膜。所述石墨材料可形成介于低k介电材料与所述至少一个电极的 导电材料之间的界面。由于由石墨材料及导电材料形成的材料相较于常规电极材料(即， 金属)具有低功函数，因此相较于包含金属电极的常规二极管结构，所述二极管结构可具 有实质上增加正向偏压电流及实质上减小反向偏压电流。此外，由石墨材料及导电材料形 成的材料可提供具有实质上减小的接触电阻的二极管结构。所述二极管结构可用作为(例 如)高密度存储器装置(例如，交叉点电阻性随机存取存储器(RRAM)装置及交叉点相变随 机存取存储器(PCRAM))中的切换元件。如本文中所使用，术语“交叉点”意指且包含第一 导电线与第二导电线彼此交叉的位置。当涉及存储器阵列时，术语“交叉点”意指且包含存 储器阵列，所述存储器阵列包含若干组大体上垂直导电线且在所述若干组导电线之间的交 叉处具有存储器单元。以下描述提供例如材料类型及处理条件等具体细节，以提供本专利技术的实施例的详尽描述。然而，所属领域的一般技术人员将了解，可在不采用此些具体细节的情况下实践本 专利技术的实施例。实际上，本专利技术的实施例可结合在业界所采用的常规半导体制造技术一起 实践。此外，下文所提供的描述并未形成用于制造半导体装置的完整工艺流程。下文所描 述的半导体结构并未形成完整半导体装置。下文仅详细描述了解本专利技术的实施例所需的所 述工艺行为及结构。可通过常规制造技术执行从所述半导体结构形成完整半导体装置的额 外行为。图1到图8是半导体结构100的简化部分横截面视图，其图解说明形成二极管结 构的方法的实施例。参考图1，半导体结构100可包含上覆于导电材料(例如，导电线，例如 字线104)的石墨材料106，所述导电材料上覆于衬底102。如本文中所使用，术语“衬底”意 指且包含其上形成额外材料的基底材料或构造。所述衬底可为半导体衬底、支撑结构上的 基底半导体材料、其上形成有一个或一个以上材料、结构或区域的金属电极或半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：杰德布·戈斯瓦米，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：
国别省市：
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