[发明专利]提供存储元件的方法

说明书

一种在衬底上形成包括金属、金属化合物或金属氧化物的薄膜(302)的方法，所述方法包括通过采用反应物前体和/或相对量的反应物前体的沉积工艺形成金属或金属氧化物的一个或多个薄膜层(303，304，305)，所述反应物前体和/或相对量的反应物前体被选择以沉积具有从至少一种反应物前体得到的受控量的掺杂剂的薄膜层。

本公开涉及用于形成包括金属或金属化合物(比如金属氧化物或金属氮化物)的薄膜的方法，其中用受控量的掺杂剂形成一个或多个薄膜层。该膜可以用在相关电子器件中。

该方法具体地可以包括利用受控量的掺杂剂形成多个薄膜层，其中一个薄膜层中的掺杂剂的受控量与另一个薄膜层中的掺杂剂的受控量不同。

这种方法特别适用于基于提供相关电子开关(CES)的相关电子材料(CEM)制造存储元件，比如存储器元件。

因此，本公开还涉及包括相关电子开关的存储元件及其制造方法。

相关电子开关(CES)是由相关电子材料(CEM)(全部或部分)形成的特定类型的开关。这种开关既可以用作非易失性存储器，也可以用作控制电路的一部分，以感测目标相关电子开关的状态。

相关电子开关表现出由电子相关而不是固态结构相变引起的突然的导电或绝缘状态转变(固态结构相的实例包括相变存储器件中的晶态-非晶态或电阻随机存取存储器件中的丝状形成和导电)。与熔化-凝固或细丝形成相比，相关电子开关中的突然的导体-绝缘体转变可以响应于量子力学现象。

可以根据莫脱转变(Mott transition)来理解相关电子开关的量子力学转变。根据莫脱转变，如果发生莫脱转变条件，则材料可以从绝缘状态切换到导电状态。当达到临界载流子浓度使得满足莫脱标准时，将发生莫脱转变并且状态将从高电阻(或电容)变为低电阻(或电容)。

包括相关电子开关元件(CES元件)的器件的“状态”或“存储状态”可以取决于元件的阻抗状态或导电状态。在此上下文中，状态或存储状态是指元件的可检测状态，其表示值、符号、参数或条件(例如)。

在下面描述的一种特定实施方式中，可以至少部分地基于在读取操作中在CES元件的端子上检测到的信号来检测存储状态。在下面还描述的另一特定实施方式中，可以将CES元件置于特定存储状态，以通过在“写入操作”中在器件的端子之间施加一个或多个信号来表示或存储特定值、符号或参数。

在一种实施方式中，如图1(a)所示，CES元件可以包括夹在导电端子之间的相关电子材料。通过在端子之间施加特定的电压和电流，材料可以在上述导电和绝缘状态之间转变。如下面的特定实施方式中所讨论的，通过在具有电压密度J_reset的电压V_reset和电流I_reset的端子上施加第一编程信号，可以将材料置于绝缘状态，通过在具有电流密度J_set的电压V_set和电流I_set的端子上施加第二编程信号，将材料置于导通状态。

附加地或替代地，可以将CES元件提供为交叉点存储器阵列中的存储器单元，由此该元件可以包括在半导体上形成的金属/CEM/金属堆叠。例如，这种堆叠可以形成在二极管上。二极管可以例如是结二极管或肖特基二极管。在本文中，应该理解“金属”是指导体，即任何像金属一样起作用的材料，包括例如多晶硅或掺杂半导体。

图1(a)示出了包括相关电子开关的存储元件的一种实施方式。可以用作相关电子随机存取存储器(CeRAM)的CES元件101和103包括其中在两个由CEM制成的导电区域103(C)之间提供开关区域102(S)的布置。导电区域可以包括或被提供有用于存储元件的相应的端子电极104。