電阻式存儲器裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及可包含電阻式存儲器單元的電子設備、系統及方法，所述電阻式存儲器單元具有作為兩個電極之間的可操作可變電阻區域的結構，及安置于電介質與所述兩個電極中的一者之間的區域中的金屬障壁。所述金屬障壁可具有結構及材料組合物以在所述電阻式存儲器單元的編程或擦除操作期間提供高于第一閾值的氧擴散率，且在所述電阻式存儲器單元的保留狀態期間提供低于第二閾值的氧擴散率。本發明專利技術揭示額外的設備、系統及方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】電阻式存儲器裝置優先權申請案本申請案主張2012年8月30日申請的第13/599,865號美國申請案的優先權益，所述申請案的全文是以引用方式并入本文中。
技術介紹
半導體裝置產業具有對改善存儲器裝置的操作的市場驅動需要。對存儲器裝置的改善可通過存儲器裝置設計的進步而解決。存儲器裝置的增強也可通過處理的進步而實現。附圖說明圖1展示根據各個實施例的實例存儲器裝置的方框圖。圖2展示根據各個實施例的實例存儲器裝置的特征的方框圖，實例存儲器裝置包含具有存儲器單元的存儲器陣列，存儲器單元具有存取組件及存儲器元件。圖3展示根據各個實施例的實例存儲器單元的示意圖，實例存儲器單元具有耦合到存儲器元件的存取組件。圖4展示根據各個實施例的實例存儲器單元的示意圖，實例存儲器單元具有耦合到存儲器元件的存取組件。圖5展示根據各個實施例的實例存儲器單元的示意圖，實例存儲器單元具有耦合到存儲器元件的存取組件。圖6展示根據各個實施例的實例設備的方框圖，實例設備具有被布置為電阻式存儲器單元的組件。圖7展示根據各個實施例的實例設備的方框圖，實例設備具有被布置為電阻式存儲器單元的組件。圖8展示根據各個實施例的實例設備的方框圖，實例設備具有被布置為電阻式存儲器單元的組件。圖9展示根據各個實施例的形成具有存儲器單元的設備的實例方法的特征。圖10展示根據各個實施例的形成結構的實例方法的特征，形成結構包含形成電阻式存儲器單元。圖11展示根據各個實施例的操作存儲器單元的實例方法的特征。圖12展示根據各個實施例的成品晶片。圖13展示根據各個實施例的電子系統的各個特征的方框圖。具體實施方式以下詳細描述參看作為說明而展示本專利技術的各個實施例的附圖。這些實施例經足夠詳細地描述以使所屬領域的一股技術人員能夠實踐這些及其它實施例。可利用其它實施例，且可對這些實施例進行結構、邏輯及電改變。所述各個實施例未必互斥，這是因為一些實施例可與一或多個其它實施例組合以形成新實施例。因此，以下詳細描述不采取限制性意義。不同存儲器單元體系結構提供多種不同存儲器裝置。例如，電阻式存儲器裝置使用其中存儲器單元的材料區域的電阻狀態被用以對應于存儲數據的體系結構。所述電阻狀態可對應于低電阻狀態(LRS)及高電阻狀態(HRS)。在使用兩個以上電阻區域的情況下，其它狀態是可能的。電阻式存儲器裝置可被結構化為電阻式隨機存取存儲器(RRAM)。此外，存在其中可實現電阻式存儲器裝置的不同格式。一種格式是如細絲狀電阻式存儲器裝置。在細絲狀電阻式存儲器單元中，存儲器裝置經結構化以有效地產生更改存儲器單元的電阻的細絲。電阻式存儲器單元的另一格式是區域電阻式存儲器單元。區域電阻式存儲器單元作為區域相關結構而非基于細絲狀的結構進行操作。與細絲狀電阻式存儲器單元相比較，區域電阻式存儲器單元可展示單元電流-電壓特性的優越的可擴展性及內置非線性。此類性質可使裝置的構造能夠用于低于20nm的非易失性存儲器應用中。一種區域電阻式存儲器單元是多價氧化物(MVO)單元。在將電場施加到MVO單元的情況下，可發生氧移動，使得MVO可接收或提供氧離子，從而改變價態。MVO單元可包含連接到絕緣金屬氧化物(IMO)區域的導電金屬氧化物(CMO)區域，其中經組合的CMO區域與IMO區域連接到兩個電極且在兩個電極之間，其中IMO區域在外加電場下提供可改變電阻。在使用CMO及IMO分層裝置的情況下，氧離子可移進及移出IMO材料，從而改變其能障高度，這種情形可改變所述分層裝置的電阻率(電導率)。MVO裝置可以雙極方式進行操作，在雙極方式中，一個極性的電場針對設置操作在一個方向上移動氧，且反極性在另一方向上移動氧以提供重置能力。然而，使用常規MVO技術來提供可靠存儲器操作的挑戰包含歸因于在使MVO單元處于HRS或LRS中之后的氧擴散/漂移的不良數據保留。此外，歸因于用作電極的貴金屬及其連接到的導電金屬氧化物材料的高效功函數，常規MVO單元的隧穿電阻對于快速感測而言過高。在各個實施例中，電阻式存儲器單元結構包含插入在氧化物與電介質之間的區域，經組合的結構布置在兩個電極之間。此類結構與常規MVO單元相比較可用以增強保留特性，且增加操作電流密度。插入區域可用作針對氧的擴散障壁。插入區域可被結構化為氧化物與電介質之間的相對薄區域。氧化物可為例如導電金屬氧化物的導電氧化物，且電介質可為絕緣氧化物。例如，為了增加單元讀取電流，可選擇氧化物與電介質之間的區域插入層的材料及厚度。障壁可包含可使氧有效地傳導穿過的金屬材料。金屬材料是：金屬；金屬合金；金屬的組合；包含金屬及非金屬的組合物，使得所述組合物具有金屬電導率(電阻率)性質；或此類組合物的組合。障壁的材料及結構可根據給定準則而被選擇以具有例如下列特性的一或多個特性：在編程/擦除操作期間具有良好氧擴散率，且在保留期間展現低氧擴散率；在單元操作及氧移動期間維持金屬或半導體導電性質以允許低單元電阻；及在與電阻式存儲器單元的電介質接觸時展現低效功函數。圖1展示存儲器裝置100的實例實施例的方框圖。存儲器裝置100可包含具有多個存儲器單元101的存儲器陣列102。存儲器陣列是可根據多個參數而邏輯上布置的存儲器單元的系統布置。在各個實施例中，每一存儲器單元可根據兩個參數的值而尋址。所述兩個參數可被稱為行及列。存儲器單元可邏輯上定位于根據行的值及列的值而唯一地編索引的存儲器陣列中。行及列不限于特定物理定向或線性關系。存儲器陣列的行可被布置為可在相同時間由指派給行值的解碼器存取的存儲器單元的群。存儲器陣列的列可被布置為可在相同時間由指派給列值的解碼器存取的存儲器單元的群。存儲器單元101可連同存取線104及第一數據線106一起被布置成行及列。例如，存取線可被結構化為字線以傳導信號WL0到WLm，且第一數據線可被結構化為位線以傳導信號BL0到BLn。存儲器裝置100可使用存取線104及第一數據線106以將信息傳送到存儲器單元101及從存儲器單元101傳送信息。行解碼器107及列解碼器108解碼地址線109上的地址信號A0到AX以確定哪些存儲器單元101將被存取。感測放大器電路110操作以確定從存儲器單元101讀取的信息的值，且所讀取的信息是以信號的形式傳達到第一數據線106。感測放大器電路110還可使用第一數據線106上的信號以確定待寫入到存儲器單元101的信息的值。存儲器裝置100可包含電路系統112以在存儲器陣列102與輸入/輸出(I/O)線105之間傳送信息。I/O線105上的信號DQ0到DQN可表示從存儲器單元101讀取或寫入到存儲器單元101中的信息。I/O線105可在其中存儲器裝置100可駐留的封裝上包含存儲器裝置100內的節點(或替代地，引腳、焊球，或例如控制崩潰芯片連接(C4)或倒裝芯片附接(FCA)的其它互連技術)。在存儲器裝置100外部的其它裝置可通過I/O線105、地址線109或控制線120而與存儲器裝置100通信。例如，此類外部裝置可包含存儲器控制器或處理器。存儲器裝置100可執行用以從選定存儲器單元101讀取信息的存儲器操作(例如，讀取操作)，及用以將信息編程(例如，寫入)到選定存儲器單元101中的編程操作(也稱作寫入操作)。存儲器裝置100還可執行用以從一些或所有存儲器單元101清本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設備，其包括：電阻式存儲器單元，其包含：兩個電極；電介質，其被結構化為所述兩個電極之間的可操作可變電阻區域；及金屬障壁，其安置于所述電介質與所述兩個電極中的一者之間的區域中，所述金屬障壁具有結構及材料組合物，所述結構及材料組合物在所述電阻式存儲器單元的編程或擦除操作期間提供高于第一閾值的氧擴散率，且在所述電阻式存儲器單元的保留狀態期間提供低于第二閾值的氧擴散率，所述第一閾值大于所述第二閾值。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.08.30 US 13/599,8651.一種設備，其包括：電阻式存儲器單元，其包含：兩個電極；電介質，其被結構化為所述兩個電極之間的可操作可變電阻區域，所述電介質安置于所述兩個電極的一者上；及多個結構對，其安置于所述電介質和所述兩個電極的另一者之間，每一結構對具有金屬障壁和安置于所述金屬障壁上的氧化物，且所述多個結構對的所述金屬障壁鄰近于所述電介質，每一金屬障壁具有金屬電導率性質，所述結構對彼此堆疊在所述電介質和所述兩個電極的所述另一者之間，每一金屬障壁具有結構及材料組合物，所述結構及材料組合物在所述電阻式存儲器單元的編程或擦除操作期間提供高于氧擴散率的第一閾值的氧擴散率，且在所述電阻式存儲器單元的保留狀態期間提供低于氧擴散率的第二閾值的氧擴散率，所述第一閾值大于所述第二閾值，編程及擦除操作包括施加于所述兩個電極之間的電場，所述電場高于在保留狀態期間施加于所述兩個電極之間的電場。2.根據權利要求1所述的設備，其中每一金屬障壁的所述結構及材料組合物在單元操作期間操作地維持金屬狀態或半導體狀態以提供氧移動，以允許所述電阻式存儲器單元的低電阻。3.根據權利要求1所述的設備，其中每一金屬障壁包含Ru、RuO2、In2O3或ZnO中的一或多者。4.根據權利要求1所述的設備，其中所述兩個電極中的一或兩者包含一或多種貴金屬。5.一種設備，其包括：電阻式存儲器單元，其包含：第一電極及第二電極；安置在所述第一電極上的電介質，所述電介質被結構化為可操作可變電阻區域；多個結構對，其安置于所述電介質和所述第二電極之間，每一結構對具有金屬障壁和安置于所述金屬障壁上的氧化物，每一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜賴·維沙克·尼馬爾·拉馬斯瓦米，畢磊，貝絲·R·曲克，戴爾·W·柯林斯，
申請(專利權)人：美光科技公司，
類型：發明
國別省市：美國;US