[发明专利]双端存储器的通态电流的控制

说明书

相关申请案的交叉引用

本发明要求于2013年3月14日提交的美国申请案No.61/785,945的优先权益并且是该案的非临时申请。此案以引用的方式全文并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及半导体制造，且更具体来说涉及在诸如互补金属氧化物半导体（CMOS）的衬底上形成的双端存储器，具有对通过在该双端存储器中所包括的电阻层的通态（例如，被编程状态）电流进行控制的机制。

背景技术

本发明的发明人认识到，电阻型随机存取存储器（RRAM）器件较之于相竞争的存储器技术具有若干优势。因此，在互补金属氧化物半导体（CMOS）上形成基于RRAM的存储器器件尤其具有优势。但是，为了在CMOS架构上构建RRAM器件，该RRAM器件一般需要结合相对低温的工艺来构建，这样会对该RRAM的构建带来一些问题。

在构建此类RRAM器件时，发明人所面临的一个难题是，在该器件处于通态（on-state）是如何对通过该RRAM器件的电流进行控制。发明人所考虑的一些方法倾向于在该RRAM中包括正型或p型半导体材料来作为电阻层来控制该通态电流。此电阻层可以由非晶相的硅或硅锗来构建。有时，相对于多晶相，优选非晶相，这是因为非晶材料的击穿电压高于多晶材料的击穿电压。因而，发明人认识到，非晶材料能够保持较大的电压，因此可以提供更为可靠的RRAM器件操作。

遗憾地，由于此类非晶材料所涉及的相对较低的电子迁移率，很难对非晶材料的电阻进行调整。因此，也很难对通过该RRAM器件的电流进行控制。

有鉴于此，期望在没有上述缺陷的情况下控制电阻型随机存取存储器的通态电流的方法和装置。

发明内容

以下内容提供的是本发明的简要概览，以提供本发明的一些方面的基本理解。该概览并非是对本发明的总体概览。既不是为了描述本发明的关键或重要元件，也不是为了描述本发明的任何具体实施例的范围，也不是为了描述权利要求的任何范围。其目的是以简要形式来呈现本发明的一些概念来作为对下面将要进行的详细描述的前序。

本发明所描述的装置涉及包括在衬底层上的双端存储层的存储器器件。例如，该衬底层可以是金属氧化物半导体（CMOS）层（例如，在内部或上面形成了一个或多个CMOS器件的半导体材料），并且该双端层可以是电阻型随机存取存储器（RRAM）层。该双端层可以包括活性金属层、电阻型开关材料层（RSML）、电阻层以及欧姆接触层。该电阻层可以包括位于非晶相的第二半导体材料之上的多晶相的第一半导体材料。

本文所描述的系统涉及根据所需的通态电流来制造电阻层。例如，制造组件可以促成包括衬底层和双端存储层的存储器器件的制造。接收组件可以接收与在该双端存储层中所包括的电阻层的目标通态电阻相关联的电阻数据。计算组件可以根据该电阻数据来确定该电阻层的目标厚度。

本发明所公开的方法涉及例如通过包括处理器的系统来制造具有双端存储部分的存储器器件，该双端存储部分具有用于调整通态电流的复合电阻层。此方法可以通过下述方式来完成：促成在衬底层上该双端存储层的形成，以及促成在该双端存储层中包括活性金属层、RSML、电阻层以及欧姆接触层。该电阻层可以通过下述方式来制造：促成包括多晶相的第一半导体材料层（例如，欧姆接触层）以及促成包括非晶相的第二半导体材料层（例如，电阻型接触层）。

以下描述和附图阐述本发明的某些说明性方面。但是，这些方面指示的是可以应用本发明原理的诸多方式中的若干种。通过结合附图，本发明的其他优势和新颖特征从以下本发明的详细描述中将一目了然。

附图说明

通过考虑以下详细描述，结合附图，本发明的众多方面、实施例和优势将一目了然，在全文中相似的附图标记指代相似的部分。在本说明书中，阐述中众多特定细节以提供对于本发明的透彻理解。但是，应理解，本发明的某些方面可以在无需这些特定细节的情况下进行实践；或者是通过其他方法、组件、材料等来实践。在其他例子中，以方块图形式来示出熟知的结构和器件，以利于描述本发明。

图1所示为根据本发明的某些实施例的具有双端存储部分的实例存储器器件的方块图，该双端存储部分可以包括复合层以用于对通态电流的强化控制。

图2所示为结合根据本发明的某些实施例的双端存储器的电阻层对当前方法和现有方法的差异进行比较的图。

图3所示为根据本发明的某些实施例的实例双端存储单元的一部分的截面的图，其中在该部分中形成了导电丝。