[發明專利]具有局限細絲形成的電阻性存儲器

有效

• 申請號: 201380024006.6
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN104303286B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 尤金·P·馬什;劉峻
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 沈錦華

技術領域

本發明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。

背景技術

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(BIOS))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1或0)，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1E說明根據本發明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說明根據本發明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說明根據本發明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說明根據本發明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。

根據本發明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，根據本發明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，因為根據本發明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，所以根據本發明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，根據本發明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。

在本發明的下文詳細描述中，參考附圖(其形成本發明的一部分，且其中以說明的方式展示可如何實踐本發明的若干實施例)。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發明的若干實施例，且應了解在不脫離本發明的范圍的情況下，可利用其它實施例且可做出過程、電或機械改變。