[发明专利]半导体装置、存储器装置以及开关装置

说明书

本发明提供一种半导体装置、存储器装置以及开关装置，该开关装置具有第一电极、第二电极以及第一电极与第二电极之间的开关层。原位势垒层安置于第一电极与第二电极之间。势垒层包括包含硅及碳的组合物。开关装置可用于存储器装置中。

技术领域

本发明是关于使用于集成电路(包含集成电路存储器装置)中的开关装置。

背景技术

在集成电路中具有许多的开关装置的应用(诸如晶体管及二极管)。一种类型的开关装置被称为基于双向材料的双向临界值开关，其特征是在开关临界值电压处具有较大电阻降，以及在电压降低至保持临界值之下时恢复高电阻阻断状态。

举例而言，开关装置已用于包括以交叉点架构组织的高密度阵列单元的各种可编程电阻存储器装置中。举例而言，一些交叉点架构利用包含与双向临界值开关(ovonicthreshold switch；OTS)串联的相变存储器元件的存储器单元。其他架构也被使用，包含各种2维及3维阵列结构，所述架构亦可利用开关装置以选择阵列中的存储器元件。此外，已提出将双向临界值开关用于各种其他用途，包含所谓的类神经(neuromorphic)计算。

与制造包含双向临界值开关选择器(OTS selectors)的装置有关的问题在于双向临界值开关材料容易在许多环境(settings)中氧化。解决此氧化的一个选项涉及原位成型(in situ formation)一掩模层(其中，原位(in situ)系指在不破除原本工艺真空的条件下，继续下一个工艺如镀膜，在此即镀上该掩模层)，以减少双向临界值开关材料的氧化，所述掩模层诸如纯碳(例如非晶形碳或其他碳相)或掺氮的碳。然而，即使使用此等技术，双向临界值开关的氧化仍可能是明显的问题。

因此，有需要提供经改良的技术以减少双向临界值开关材料在制造期间的氧化。

发明内容

描述了一种开关装置，包括第一电极、第二电极以及第一电极与第二电极之间的开关层。开关层可包括双向临界值开关材料。势垒层安置于开关层的表面上，且包括含有硅及碳的组合物。在组合物中碳可比硅具有更高浓度(掺硅碳)。在本文所描述的实施例中，组合物中的硅的浓度可在约4至18原子百分比范围内。势垒层可包括原位(in situ)沉积层，所述原位沉积层包括硅及碳。

描述了一种存储器装置，包含：第一电极；第二电极；与第一电极接触的存储器元件，诸如相变存储器材料或其他可编程电阻存储器材料；以及位于第一电极与第二电极之间并与存储器元件串联的开关层。存储器装置可包含存储器元件与开关层之间的势垒层。如本文所描述，势垒层包括包含硅及碳的组合物。

存储器装置可经组态为集成电路装置上的具有极高密度的3D交叉点存储器。

亦可在各种其他类型的装置中利用开关装置。

描述了制造装置的方法。可使用双向临界值开关材料原位沉积势垒层。

使用如本文所描述的势垒层可提高热稳定性且减少底层双向临界值开关材料的氧化。包含掺硅碳势垒层的双向临界值开关可经受住高温退火。

在审阅以下附图、实施方式以及权利要求之后可看出本发明的其他形式及优点。

附图说明

图1为包含包括硅及碳的组合物的势垒层的开关装置的简化横截面。

图2为绘示针对势垒材料的测试结果绘制的电阻率对比温度的曲线图。

图3为包含具有如本文所描述的势垒层的开关装置的交叉点存储器装置中的存储器单元的简化3D透视图。

图4为在交叉点组态下具有如本文所描述的势垒层的开关装置的简化3D透视图。

图5为用于制造如本文所描述的存储器装置的简化流程图。