[發(fā)明專利]半導體裝置、存儲器裝置以及開關裝置

在審

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• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN111697133A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 鄭懷瑜;郭奕廷;龍翔瀾;羅伯特·布魯斯;發(fā)比又·卡塔
• 申請（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司;國際商業(yè)機器股份有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明提供一種半導體裝置、存儲器裝置以及開關裝置，該開關裝置具有第一電極、第二電極以及第一電極與第二電極之間的開關層。原位勢壘層安置于第一電極與第二電極之間。勢壘層包括包含硅及碳的組合物。開關裝置可用于存儲器裝置中。

技術領域

本發(fā)明是關于使用于集成電路(包含集成電路存儲器裝置)中的開關裝置。

背景技術

在集成電路中具有許多的開關裝置的應用(諸如晶體管及二極管)。一種類型的開關裝置被稱為基于雙向材料的雙向臨界值開關，其特征是在開關臨界值電壓處具有較大電阻降，以及在電壓降低至保持臨界值之下時恢復高電阻阻斷狀態(tài)。

舉例而言，開關裝置已用于包括以交叉點架構(gòu)組織的高密度陣列單元的各種可編程電阻存儲器裝置中。舉例而言，一些交叉點架構(gòu)利用包含與雙向臨界值開關(ovonicthreshold switch；OTS)串聯(lián)的相變存儲器元件的存儲器單元。其他架構(gòu)也被使用，包含各種2維及3維陣列結(jié)構(gòu)，所述架構(gòu)亦可利用開關裝置以選擇陣列中的存儲器元件。此外，已提出將雙向臨界值開關用于各種其他用途，包含所謂的類神經(jīng)(neuromorphic)計算。

與制造包含雙向臨界值開關選擇器(OTS selectors)的裝置有關的問題在于雙向臨界值開關材料容易在許多環(huán)境(settings)中氧化。解決此氧化的一個選項涉及原位成型(in situ formation)一掩模層(其中，原位(in situ)系指在不破除原本工藝真空的條件下，繼續(xù)下一個工藝如鍍膜，在此即鍍上該掩模層)，以減少雙向臨界值開關材料的氧化，所述掩模層諸如純碳(例如非晶形碳或其他碳相)或摻氮的碳。然而，即使使用此等技術，雙向臨界值開關的氧化仍可能是明顯的問題。

因此，有需要提供經(jīng)改良的技術以減少雙向臨界值開關材料在制造期間的氧化。

發(fā)明內(nèi)容

描述了一種開關裝置，包括第一電極、第二電極以及第一電極與第二電極之間的開關層。開關層可包括雙向臨界值開關材料。勢壘層安置于開關層的表面上，且包括含有硅及碳的組合物。在組合物中碳可比硅具有更高濃度(摻硅碳)。在本文所描述的實施例中，組合物中的硅的濃度可在約4至18原子百分比范圍內(nèi)。勢壘層可包括原位(in situ)沉積層，所述原位沉積層包括硅及碳。

描述了一種存儲器裝置，包含：第一電極；第二電極；與第一電極接觸的存儲器元件，諸如相變存儲器材料或其他可編程電阻存儲器材料；以及位于第一電極與第二電極之間并與存儲器元件串聯(lián)的開關層。存儲器裝置可包含存儲器元件與開關層之間的勢壘層。如本文所描述，勢壘層包括包含硅及碳的組合物。

存儲器裝置可經(jīng)組態(tài)為集成電路裝置上的具有極高密度的3D交叉點存儲器。

亦可在各種其他類型的裝置中利用開關裝置。

描述了制造裝置的方法。可使用雙向臨界值開關材料原位沉積勢壘層。

使用如本文所描述的勢壘層可提高熱穩(wěn)定性且減少底層雙向臨界值開關材料的氧化。包含摻硅碳勢壘層的雙向臨界值開關可經(jīng)受住高溫退火。

在審閱以下附圖、實施方式以及權(quán)利要求之后可看出本發(fā)明的其他形式及優(yōu)點。

附圖說明

圖1為包含包括硅及碳的組合物的勢壘層的開關裝置的簡化橫截面。

圖2為繪示針對勢壘材料的測試結(jié)果繪制的電阻率對比溫度的曲線圖。

圖3為包含具有如本文所描述的勢壘層的開關裝置的交叉點存儲器裝置中的存儲器單元的簡化3D透視圖。

圖4為在交叉點組態(tài)下具有如本文所描述的勢壘層的開關裝置的簡化3D透視圖。

圖5為用于制造如本文所描述的存儲器裝置的簡化流程圖。