具有局限細絲形成的電阻性存儲器制造技術

本發明專利技術描述具有局限細絲形成的電阻性存儲器。一或多個方法實施例包含：在具有硅材料及所述硅材料上的氧化物材料的堆疊中形成開口；及在所述開口中鄰近所述硅材料形成氧化物材料，其中形成于所述開口中的所述氧化物材料將所述電阻性存儲器單元中的細絲形成局限于通過形成于所述開口中的所述氧化物材料圍封的區域。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有局限細絲形成的電阻性存儲器
本專利技術大體上涉及半導體存儲器裝置、方法及系統，且更特定來說涉及具有局限細絲形成的電阻性存儲器。
技術介紹
存儲器裝置通常提供為計算機或其它電子裝置中的內部半導體集成電路及/或外部可抽換式裝置。存在許多不同類型的存儲器，包含隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、動態隨機存取存儲器(DRAM)、同步動態隨機存取存儲器(SDRAM)、快閃存儲器及電阻性(例如，電阻可變)存儲器等。電阻性存儲器的類型包含可編程導體存儲器、電阻性隨機存取存儲器(RRAM)、相變隨機存取存儲器(PCRAM)、磁阻隨機存取存儲器(MRAM;也稱為磁性隨機存取存儲器)及導電橋接隨機存取存儲器(CBRAM)等。 針對需要高存儲器密度、高可靠性及低功率消耗的廣泛范圍的電子應用，存儲器裝置(例如電阻性存儲器裝置)可用作為非易失性存儲器。非易失性存儲器可用于(例如)個人計算機、便攜式記憶棒、固態驅動器(SSD)、個人數字助理(PDA)、數字相機、蜂窩式電話、便攜式音樂播放器(例如MP3播放器)、電影播放器及其它電子裝置中。數據(例如程序代碼)、用戶數據及/或系統數據(例如基本輸入/輸出系統(B1S))通常存儲于非易失性存儲器裝置中。 電阻性存儲器(例如RRAM)包含可基于存儲元件(例如，具有可變電阻的電阻性存儲器元件)的電阻狀態存儲數據的電阻性存儲器單元。因而，電阻性存儲器單元可經編程以通過改變電阻性存儲器元件的電阻電平而存儲對應于目標數據狀態的數據。可通過施加電場或能量的源(例如正或負電脈沖)到電阻性存儲器單元(例如，到所述單元的電阻性存儲器元件)達特定持續時間而將所述單元編程到例如對應于特定電阻狀態的目標數據狀態。電脈沖可為(例如)正或負電壓或電流脈沖。 可針對電阻性存儲器單元設定若干數據狀態(例如，電阻狀態)中的一者。例如，單電平單元(SLC)可經編程到兩個數據狀態中的一者(例如，邏輯I或O)，這可取決于所述單元是否編程到高于或低于特定電平的電阻。作為額外實例，多種電阻性存儲器單元可經編程到對應于多個數據狀態的多個不同電阻狀態中的一者。此類單元可稱為多狀態單元、多數字單元及/或多電平單元(MLC)，且可表示數據的多個二進制數(例如，10、01、00、11、111、101、100、1010、1111、0101、0001 等)。 電阻性存儲器單元(例如RRAM單元)可包含形成于其中的導電細絲。導電細絲可用作為單元的(例如，單元的電阻性存儲器元件的)電阻性切換元件。 【附圖說明】 圖1A到IE說明根據本專利技術的一或多個實施例的與形成電阻性存儲器單元相關聯的過程步驟。 圖2A到2C說明根據本專利技術的一或多個實施例的與形成電阻性存儲器單元相關聯的過程步驟。 圖3A到3C說明根據本專利技術的一或多個實施例的與形成電阻性存儲器單元相關聯的過程步驟。 圖4A到4C說明根據本專利技術的一或多個實施例的與形成電阻性存儲器單元相關聯的過程步驟。 【具體實施方式】 本文描述具有局限細絲形成的電阻性存儲器。一或多個方法實施例包含:在具有硅材料及所述硅材料上的氧化物材料的堆疊中形成開口 ；及在所述開口中鄰近所述硅材料形成氧化物材料，其中形成于所述開口中的氧化物材料將電阻性存儲器單元中的細絲形成局限于通過形成于所述開口中的所述氧化物材料圍封的區域。 根據本專利技術的一或多個實施例的電阻性存儲器(例如，電阻性存儲器單元)可具有單元的離子源材料與單元的電阻性存儲器材料之間的較小接觸面積。因此，與先前電阻性存儲器相比，根據本專利技術的一或多個實施例的電阻性存儲器(例如，電阻性存儲器單元)可具有可形成導電細絲的較小區域。即，因為根據本專利技術的一或多個實施例的電阻性存儲器可具有小于先前電阻性存儲器的離子源材料與電阻性存儲器材料之間的接觸面積，所以根據本專利技術的一或多個實施例的電阻性存儲器可將細絲形成局限于電阻性存儲器中小于先前電阻性存儲器的區域。因此，與先前電阻性存儲器相比，根據本專利技術的一或多個實施例的電阻性存儲器在單元之間可具有較高切換均勻性及/或較低可變性，這可增加電阻性存儲器的性能、一致性及/或可靠性。 在本專利技術的下文詳細描述中，參考附圖(其形成本專利技術的一部分，且其中以說明的方式展示可如何實踐本專利技術的若干實施例)。足夠詳細地描述這些實施例以使得所屬領域的一般技術人員能夠實踐本專利技術的若干實施例，且應了解在不脫離本專利技術的范圍的情況下，可利用其它實施例且可做出過程、電或機械改變。 本文中的圖遵循編號慣例，其中第一個數字或前幾位數字對應于圖式編號且剩余數字識別圖式中的元件或組件。可通過使用類似數字識別不同圖之間的類似元件或組件。例如，104可參考圖1A到IE中的元件“04”，且類似元件可在圖2A到2C中參考為204。 如將了解，在本文的多種實施例中展示的元件可經添加、互換及/或消除以便提供本專利技術的若干額外實施例。此外，如將了解，在圖中所提供的元件的比例及相對尺度旨在說明本專利技術的實施例，且不應視為限制意義。 如在本文中所使用，“若干”某物可指代一或多個此類事物。例如，若干存儲器單元可指代一或多個存儲器單元。 圖1A到IE說明根據本專利技術的一或多個實施例的與形成電阻性存儲器單元相關聯的過程步驟。圖1A說明具有電阻性存儲器材料102、電阻性存儲器材料102上的硅材料104及硅材料104上的氧化物材料106的垂直(例如，膜)堆疊100的示意橫截面視圖。 電阻性存儲器材料102可為(例如)電阻性隨機存取存儲器(RRAM)材料，例如二氧化鋯(ZrO2)或氧化釓(GdOx)。其它RRAM材料可包含(例如)龐磁阻材料，例如Pr(1_x)CaxMnO3 (PCMO)、La(1_x)CaxMnO3 (LCMO)及 Ba(1_x)SrxT13。RRAM 材料還可包含金屬氧化物，例如堿金屬氧化物(例如，Li20、Na20、K20、Rb20、Cs20、Be0、Mg0、Ca0、Sr0 及 BaO)、折射金屬氧化物(例如，Nb。、NbO2、Nb2O5、MoO2、MoO3、Ta2O5' W203、W02、WO3> ReO2, ReO3 及 Re2O7)及二元金屬氧化物(例如，Cux0y、W0x、Nb205、Al203、Ta205、Ti0x、Zr0x、Nix0 及 FexO)。RRAM 材料還可包含GexSey及可支持固相電解質行為的其它材料。除了其它類型的RRAM材料以外，其它RRAM材料可包含鈣鈦礦氧化物(例如，摻雜或未摻雜SrTi03、SrZrO3及BaT13)及聚合物材料(例如，孟加拉國玫瑰紅(Bengala Rose)、AlQ3Ag、Cu_TCNQ、DDQ、TAPA及基于熒光物的聚合物)。本專利技術的實施例不限于特定類型的RRAM材料。 除了其它類型的硅材料以外，硅材料104可為(例如)硅(Si)或氮化硅(Si3N4)。除了其它類型的氧化物材料以外，氧化物材料106可為(例如)氧化物電介質，例如二氧化硅(S12)或二氧化鋯(ZrO2)。本專利技術的實施例不限于特定類型的硅材料或氧化物材料。 圖1B說明在后續處理步驟之后的圖1A中展示的結構的示意橫截面視圖。垂直堆疊100的一部分經移除(例如，經蝕刻及/或經圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種處理電阻性存儲器單元的方法，其包括：在具有硅材料及所述硅材料上的氧化物材料的堆疊中形成開口；及在所述開口中鄰近所述硅材料形成氧化物材料，其中形成于所述開口中的所述氧化物材料將所述電阻性存儲器單元中的細絲形成局限于通過形成于所述開口中的所述氧化物材料圍封的區域。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.05.07 US 13/465,1661.一種處理電阻性存儲器單元的方法，其包括: 在具有硅材料及所述硅材料上的氧化物材料的堆疊中形成開口 ；及 在所述開口中鄰近所述硅材料形成氧化物材料，其中形成于所述開口中的所述氧化物材料將所述電阻性存儲器單元中的細絲形成局限于通過形成于所述開口中的所述氧化物材料圍封的區域。2.根據權利要求1所述的方法，其中在所述開口中鄰近所述硅材料形成所述氧化物材料包含: 在所述開口中鄰近所述硅材料選擇性地形成金屬材料；及 氧化所述金屬材料。3.根據權利要求2所述的方法，其中所述方法包含在所述開口中鄰近所述經氧化的金屬材料及所述氧化物材料形成離子源材料。4.根據權利要求2所述的方法，其中所述方法包含: 在所述開口中鄰近所述經氧化的金屬材料及所述氧化物材料形成電阻性存儲器材料；及 在所述開口中鄰近所述電阻性存儲器材料及在通過形成于所述開口中的所述氧化物材料圍封的所述區域中形成離子源材料。5.根據權利要求1所述的方法，其中在所述開口中鄰近所述硅材料形成所述氧化物材料包含氧化鄰近所述開口的所述硅材料。6.根據權利要求5所述的方法，其中所述方法包含在所述開口中鄰近所述經氧化的硅材料及所述氧化物材料形成離子源材料。7.根據權利要求5所述的方法，其中所述方法包含: 在所述開口中鄰近所述經氧化的硅材料及所述氧化物材料形成電阻性存儲器材料；及 在所述開口中鄰近所述電阻性存儲器材料及在通過形成于所述開口中的所述氧化物材料圍封的所述區域中形成離子源材料。8.—種電阻性存儲器單元，其包括: 垂直堆疊，其具有硅材料及所述硅材料上的氧化物材料； 氧化物材料，其鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間，其中鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料將所述電阻性存儲器單元中的細絲形成局限于通過鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料圍封的區域；及 離子源材料，其在通過鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料圍封的所述區域中。9.根據權利要求8所述的電阻性存儲器單元，其中所述垂直堆疊包含電阻性存儲器材料，所述電阻性存儲器材料鄰近于鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料及鄰近于在通過鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料圍封的所述區域中的所述離子源材料。10.根據權利要求8所述的電阻性存儲器單元，其中所述垂直堆疊包含電極，所述電極鄰近于鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料及鄰近于在通過鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料圍封的所述區域中的所述離子源材料。11.根據權利要求8到10中任一權利要求所述的電阻性存儲器單元，其中: 所述硅材料為氮化硅；且 鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料為氧化銅。12.根據權利要求8到10中任一權利要求所述的電阻性存儲器單元，其中: 所述硅材料為硅；且 鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料為二氧化硅。13.根據權利要求8到10中任一權利要求所述的電阻性存儲器單元，其中鄰近所述硅材料且在所述硅材料之間的所述氧化物材料為環形氧化物材料。14.一種處理電阻性存儲器單元的方法，其包括: 在垂直堆疊中形成開口，所述垂直堆疊具有電阻性存儲器材料、所述電阻性存儲器材料上的硅材料及所述硅材料上的氧化物材料； 在所述開口中鄰近所述硅材料選擇性地形成金屬材料； 氧化所述金屬材料，其中氧化所述金屬材料在所述開口中鄰近所述硅材料且在所述電阻性存儲器材料上形成金屬氧化物材料，所述金屬氧化物材料將所述電阻性存儲器單元中的細絲形成局限于通過所述金屬氧化物材料圍封的區域；及 在所述開口中在所述電阻性存儲器材料上且鄰...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尤金·P·馬什，劉峻，
申請(專利權)人：美光科技公司，
類型：發明
國別省市：美國;US