[发明专利]电阻式存储器单元及电阻式存储器单元的前体、制造其的方法和包括其的器件

说明书

描述了电阻式存储器单元、其前体以及制造电阻式存储器单元的方法。在一些实施例中，电阻式存储器单元由包括切换层前体的电阻式存储器前体形成，切换层前体包含以受控分布存在于其中的多个氧空位，可选地不使用氧交换层。在这些或其它实施例中，所述的电阻式存储器前体可以包括形成在切换层前体上的第二电极，其中第二电极包括导电的但与氧基本上不发生反应的第二电极材料。还描述了包括电阻式存储器单元的器件。

技术领域

本公开涉及电阻式存储器单元前体及其制造方法。还描述了包括由这样的前体制造的电阻式存储器单元的器件。

背景技术

电阻式存储器(例如电阻式随机存取存储器(ReRAM或RRAM))通常包括多个电阻式存储器单元。这样的单元可以采用两端器件的形式，其中比较绝缘的切换层或介质设置在两个导电电极之间。在一些实例中，这样的器件包括一个晶体管(1T)或一个二极管(1D)连同一个电阻器(1R)，从而得到1T1R或1D1R构造。RRAM的电阻式存储器单元可以响应于电压在两个不同的状态之间改变，即可以表示截止或0状态的高阻状态(HRS)；以及可以表示导通或1状态的低阻状态(LRS)。

一些电阻式存储器器件基于单独电阻式存储器单元的切换层内的丝状沟道(下文中为丝状体)的形成和破坏来操作。在本文中被称为丝状电阻式存储器的这种器件需要执行初始形成过程，在该过程期间相对较高的电压应力(被称为形成电压)施加到存储器单元前体。在施加形成电压期间，切换层内的至少一些空位重新分布以形成一个或多个丝状体，其在单元的导电电极之间提供低阻路径。然后，可以通过分别施加复位和置位电压而使所得到的电阻式存储器单元在高阻状态与低阻状态之间切换。

如可以因此认识到的，通过将形成电压施加到切换层前体来制造一些丝状电阻式存储器单元，所述切换层前体包括分布在其中的氧空位。虽然这样的过程已经显示出是有希望的，但是它们通常依赖于使用单元前体，其对氧空位在切换层前体中的分布提供有限的控制。因此，这样的过程也对通过施加形成和/或置位电压而形成的丝状体的几何结构或其它特性提供有限的控制。而且在一些实例中，这样的过程依赖于包括氧交换层以与切换层前体中的氧发生反应从而例如在退火过程中产生氧空位的前体。虽然对于产生氧空位是有效的，但是在很多实例中OEL的某一部分可能在退火过程之后依然未发生反应。残留未反应的OEL当存在时可能进一步与由形成过程产生的切换层中的氧发生反应，从而随着时间而潜在地改变电阻式存储器单元的性能特性。这在OEL由与覆盖电极(overlyingelectrode)相同的材料制造的实例中会是特别令人担忧的。

附图说明

在进行以下具体实施方式以及参考附图时，所要求保护的主题的实施例的特征和优点将变得显而易见，其中类似的附图标记描绘类似的部件，并且在附图中：

图1A是电阻式存储器单元前体结构的一个示例的结构的方框图。

图1B是图1A的前体在热处理过程之后的方框图。

图2A-2D逐步示出用于形成电阻式存储器单元的一个示例性过程。

图3是针对电阻式存储器单元前体的一个示例的空位浓度相对于切换层前体深度的曲线图。

图4是制造与本公开一致的电阻式存储器单元的一个示例性方法的示例性操作的流程图。

图5A是与本公开一致的电阻式存储器单元前体的一个示例的结构的方框图。

图5B是图5A的前体的结构在执行热处理过程之后的方框图。

图6是制造与图5A和5B的结构一致的电阻式存储器单元前体的一个示例性方法的示例性操作的流程图。

图7A是与本公开一致的电阻式存储器单元前体的另一示例的结构的方框图。

图7B是图7A的前体的结构在执行热处理过程之后的方框图。