[發明專利]具有帶有不同開關閾值的本征二極管的可開關結

有效

• 申請號: 200980160063.0
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN102648528A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: J.楊;S-Y.王;R.S.威廉斯
• 申請（專利權）人: 惠普開發有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/872;H01L29/417
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉春元;王洪斌

背景技術

納米級電子裝置預示了許多優點，包括明顯減小的特征尺寸和針對自組裝和針對其它相對廉價的、基于非光刻的制造方法的潛力。納米線交叉桿（crossbar）陣列能夠用來形成多種電子電路和器件，包括超高密度非易失性存儲器。可以在兩個納米線相互重疊的交叉點處的納米線之間插入結元件。可以將這些結元件編程以保持兩個或更多傳導狀態。例如，結元件可以具有第一低電阻狀態和第二較高電阻狀態。可以通過選擇性地設置納米線陣列內的結元件的狀態來將數據編碼到這些結元件中。增加結元件的穩健性和穩定性能夠提供顯著的操作和制造優點。

附圖說明

通過結合附圖進行的以下詳細說明，本發明的特征和優點將是顯而易見的，附圖一起以示例的方式舉例說明本發明的特征；并且在附圖中：

圖1是納米線交叉桿架構的一個說明性實施例的透視圖；

圖2是根據本文所述原理的一個實施例的結合了結元件的納米線交叉桿架構的等距視圖；

圖3A和3B是示出根據本文所述原理的一個實施例的通過交叉桿存儲器陣列的一部分的電流路徑的說明性圖示；

圖4是根據本文所述原理的一個實施例的具有類似電極材料的說明性可開關（switchable）結元件的圖示；

圖5A和5B是根據本文所述原理的一個實施例的具有不同類型的電極材料的說明性可開關結元件的各種操作狀態的圖示；以及

圖6是根據本文所述原理的一個實施例的可開關結元件的說明性實施例的圖示。

現在將對所示的示例性實施例進行參考，并且將在本文中使用特定語言來對其進行描述。然而，將理解的是并不從而意圖限制本發明的范圍。

具體實施方式

納米級電子裝置預示了許多優點，包括明顯減小的特征尺寸以及針對自組裝和針對其它相對廉價的、基于非光刻的制造方法的潛力。一種類型的納米級器件是交叉桿架構。納米級交叉線器件中的開關的研究先前已報告說這些器件可以被可逆地開關并且可以具有～10³的“開關”電導比。這些器件已被用來構造交叉桿電路并提供用于產生超高密度非易失性存儲器的途徑。另外，交叉桿架構的多用性有助于產生其它通信和邏輯電路。例如，可以完全由交叉桿開關陣列或由開關和晶體管所組成的混合結構來構造邏輯系列。這些器件可以增加CMOS電路的計算效率。這些交叉桿電路在某些情況下可以代替CMOS電路，并且使得能夠在不必進一步縮小晶體管的情況下實現若干數量級的性能改善。

納米級電子器件的設計和制造提出許多挑戰，正在解決這些挑戰以改善納米級電子器件的商業生產并將這些器件結合到微米級和較大尺度的系統、器件和產品中。

在以下說明中，出于解釋的目的，闡述許多特定細節以便提供對本系統和方法的透徹理解。然而，對于本領域的技術人員來說將顯而易見的是可以在沒有這些特定細節的情況下實施本設備、系統和方法。在說明書中對“實施例”、“示例”或類似語言的引用意指結合該實施例或示例所述的特定特征、結構或特性被包括在至少那一個實施例中，但不一定在其它實施例中。在本說明書中的各個位置中的短語“在一個實施例中”或類似短語的各種實例不一定全部指代同一實施例。

遍及本說明書，使用用于電流的流動的常規標志法。具體地，正電荷（“空穴”）的流動方向是從電源的正側到電源的更負側。

圖1是說明性納米線交叉桿陣列（100）的等距視圖。交叉桿陣列（100）由被第二層近似平行納米線（106）覆蓋的第一層近似平行納米線（108）組成。第二層納米線（106）在取向上大致垂直于第一層納米線（108），不過這些層之間的取向角可以改變。這兩層納米線形成柵格或交叉桿，每個第二層納米線（106）覆蓋全部第一層納米線（108）并在表示兩個納米線之間的最緊密接觸的納米線交叉點處與每個第一層納米線（108）達到緊密接觸。

雖然圖1中的單獨納米線（102、104）示出為具有矩形橫截面，但納米線還可以具有正方形、圓形、橢圓形或更復雜的橫截面。納米線還可以具有許多不同的寬度或直徑和縱橫比或偏心率。術語“納米線交叉桿”可以指代除納米線之外還具有一層或多層亞微米級導線、微米級導線或具有更大尺度的導線的交叉桿。