[發(fā)明專利]基于納米顆粒的電阻式存儲器設(shè)備及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780082029.0
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN110140227B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·盧茲;J·里爾;M·D·阿波達(dá)卡;D·斯圖爾特;萬雷;B·特里斯
• 申請（專利權(quán)）人: 閃迪技術(shù)有限公司
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20;H10B63/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 孫尚白

含有納米顆粒的電阻式存儲器單元形成在兩個(gè)電極之間。所述納米顆粒可包埋在基體中，或在沒有基體的情況下燒結(jié)在一起。所述存儲器單元可為投射式存儲器單元或屏障調(diào)制單元。聚合物配體可用于在襯底之上沉積所述納米顆粒，然后任選的去除或替換所述聚合物配體。

相關(guān)申請

本申請要求2017年1月23日提交的美國臨時(shí)專利申請序列號62/449,351以及2017年6月29日提交的美國非臨時(shí)申請序列號15/637,357的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，這些申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開整體涉及半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，并且具體地涉及采用納米顆粒的電阻式存儲器設(shè)備及其制造方法。

背景技術(shù)

電阻式隨機(jī)存取存儲器(ReRAM)設(shè)備是指采用材料的多個(gè)電阻狀態(tài)的非易失性存儲器(NVM)設(shè)備。ReRAM設(shè)備具有以低成本提供高存儲器密度的潛力，并且具有快速讀取/寫入存取時(shí)間和高耐久性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案，一種制造存儲器單元的方法，包括形成第一電極；提供聚合物接枝的存儲器材料納米顆粒，其形成由聚合物配體制成的包埋存儲器材料納米顆粒的聚合物基體；以及形成第二電極。

根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施方案，一種屏障調(diào)制存儲器單元，包括第一電極；可變電阻區(qū)，該可變電阻區(qū)包括金屬氧化物納米顆粒和與金屬氧化物納米顆粒接觸的屏障材料；和第二電極。

根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施方案，一種投射式存儲器單元，包括第一電極、第二電極以及定位在第一電極和第二電極之間的可變電阻區(qū)。可變電阻區(qū)包括硫?qū)僭鼗锵嘧兇鎯ζ鞑牧霞{米顆粒和投射材料襯墊，該投射材料襯墊將第一電極連接到第二電極。投射材料襯墊具有介于硫?qū)僭鼗锵嘧兇鎯ζ鞑牧系牡碗娮锠顟B(tài)和高電阻狀態(tài)之間的電阻率。

附圖說明

圖1A示出聚合物接枝的納米顆粒。根據(jù)本公開的第一實(shí)施方案，聚合物鏈(配體)被接枝到納米顆粒核。

圖1B示出通過旋涂沉積到襯底上的聚合物接枝的納米顆粒。根據(jù)本公開的第一實(shí)施方案，為了清楚起見，單獨(dú)的聚合物鏈未示出，并且通過由聚合物鏈形成的均勻基體表示。

圖1C示出干燥的聚合物接枝的納米顆粒，其形成密集陣列并且配體互穿并形成均勻基體。根據(jù)本公開的第一實(shí)施方案，這些配體使顆粒保持處于均勻距離并且形成包埋聚合物基體。

根據(jù)本公開的第一實(shí)施方案，圖1D示出溶劑退火步驟，該步驟用于促進(jìn)自組裝并重新布置納米顆粒。

根據(jù)本公開的第一實(shí)施方案，圖2A、圖2B和圖2C示意性地示出用于制造第一示例性電阻式存儲器單元的工藝流程，該第一示例性電阻式存儲器單元包括穿過第一電極之上的絕緣層的開口。

根據(jù)本公開的第一實(shí)施方案，圖3A、圖3B和圖3C示意性地示出在第一示例性電阻式存儲器單元的不同構(gòu)型內(nèi)組裝的聚合物接枝的納米顆粒，每個(gè)構(gòu)型包括具有不同尺寸和縱橫比的開口。

根據(jù)本公開的第一實(shí)施方案，圖4A、圖4B和圖4C示出在通過熱處理和/或使樣品暴露于脫下配體的酸或溶劑蒸氣而去除聚合物基體以及沉積第二電極之后第一示例性電阻式存儲器單元的各種構(gòu)型。

根據(jù)本公開的第二實(shí)施方案，圖5A、圖5B和圖5C示出在形成第二電極之前去除配體的第二示例性電阻式存儲器單元的第一、第二和第三構(gòu)型的制造工藝。

根據(jù)本公開的第三實(shí)施方案，圖6示出用于制造第三示例性電阻式存儲器單元的ALD滲透合成、聚合物去除、基體硬化、剝離和第二電極沉積的加工步驟。

根據(jù)本公開的第四實(shí)施方案，圖7A和圖7B示出沿著單元的壁具有“投射材料”的第四示例性存儲器單元。可按與第一實(shí)施方案或第二實(shí)施方案中相同的方式沉積和處理納米顆粒。