[發明專利]具有添加金屬的可逆性電阻率切換金屬氧化物或氮化物層

有效

• 申請號: 201010004252.3
• 申請日: 2006-11-20
• 公開（公告）號: CN101853921A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: S·布拉德·赫納;坦邁·庫馬爾
• 申請（專利權）人: 桑迪士克3D公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

本申請是申請號為200680043939.X的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種電阻率切換材料，其可用于在非易失性存儲單元中存儲數據狀態。

背景技術

已知能可逆地在較高與較低電阻率狀態之間轉換的電阻率切換材料。切換可通過使電阻率切換材料經受可能會相對大的電壓或電流而引起。這兩個或兩個以上穩定的電阻率狀態使此些材料成為用于可重寫的非易失性存儲器陣列的有吸引力的選擇。在基于此電阻率切換材料的存儲器陣列中，減少功率要求通常是有利的。

因此，需要減少在穩定的電阻率狀態之間切換這些電阻率切換材料所需的電壓、電流或切換時間。

發明內容

本發明通過隨附權利要求書來界定，且此部分中的任何描述皆不應視為對所述權利要求書的限制?？偟膩碚f，本發明是針對電阻率切換金屬氧化物或氮化物。

本發明的第一方面提供一種半導體裝置，其包含：可逆性狀態改變元件，其包含電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物僅包括一種金屬，其中所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層包括金屬添加劑，其中所述金屬添加劑占金屬氧化物或氮化物化合物層中的金屬原子的約0.01％到約5％。

本發明的另一方面提供一種可重寫入的非易失性存儲單元，其包含：狀態改變元件，其包含電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物僅包括一種金屬，其中所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層包括金屬添加劑，其中所述金屬添加劑占金屬氧化物或氮化物化合物層中的金屬原子的約0.01％到約5％，其中存儲單元的數據狀態是以電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層的電阻率狀態存儲的。

本發明的另一方面提供一種用于形成存儲單元的方法，所述方法包含：形成狀態改變元件，所述狀態改變元件包含電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物僅包括一種金屬，其中電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層包括金屬添加劑，其中所述金屬添加劑占金屬氧化物或氮化物化合物層中的金屬原子的約0.01％到約5％，其中存儲單元的數據狀態對應于電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層的電阻率狀態。

本發明的優選實施例提供一種單片三維存儲器陣列，其包含：a)形成于襯底上方的第一存儲器層級，所述第一存儲器層級包含：多個第一可逆性狀態改變元件，每一狀態改變元件包含電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物僅包括一種金屬，其中所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層包括金屬添加劑，其中所述金屬添加劑占金屬氧化物或氮化物層中的金屬原子的約0.01％到約5％；及b)單片地形成于第一存儲器層級上方的第二存儲器層級。

另一優選實施例提供一種形成第一存儲器層級的方法，所述方法包含：在襯底上方形成多個大體上并聯、大體上共面的底部導體；在底部導體上方形成多個大體上并聯、大體上共面的頂部導體；形成多個垂直定向的二極管，每一二極管設置于底部導體中的一者與頂部導體中的一者之間；形成多個可逆性狀態改變元件，每一狀態改變元件包含電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物僅包括一種金屬，其中所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層包括金屬添加劑，其中所述金屬添加劑占金屬氧化物或氮化物化合物層中的金屬原子的約0.01％到約5％，其中每一狀態改變元件設置于二極管中的一者與頂部導體中的一者之間或二極管中的一者與底部導體中的一者之間。

本發明的另一方面提供一種用于形成包含可逆性狀態改變元件的非易失性存儲單元的方法，所述方法包含：形成電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物僅包括一種金屬，此金屬為第一金屬；及在形成所述電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層的步驟期間或之后，將第二金屬添加到電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層，其中所述可逆性狀態改變元件包含電阻率切換金屬氧化物或氮化物化合物層。