具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器制造技術

一種具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器。該溝道區具有可變濃度的移動離子。由化學計量晶體材料制成的容納區容納溝道區且與溝道區處于熱平衡。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器
技術介紹
當前諸如DRAM (動態隨機存取存儲器)、SRAM (靜態RAM)和NAND閃存之類的存儲器技術正接近其擴展性極限。對能夠滿足未來存儲器應用的增長性能需求的新存儲器技術存在逐漸增長的需求。憶阻器技術具有滿足此需求的潛力。憶阻器依賴于移動電荷在施加電場時的漂移。憶阻器包括設置在兩個接觸區之間的導電溝道。可以在交叉(crossbar)結構中制造大量憶阻器。憶阻器提供非易失性的及多狀態的數據存儲。它們可以在三個維度上堆疊，并且與CMOS技術兼容。由像鉭的氧化物這樣的材料制造的憶阻器已顯示出高耐用性，在一些情況下超過IO12個開關循環。【附圖說明】附圖不是按比例繪制的。它們通過示例說明本公開。圖1是具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器的示例的透視圖。圖2是沿圖1的線2-2的剖面圖。圖3是具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器的另一示例的剖面圖。圖4是具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器的電流-電壓(1-V)曲線。圖5是憶阻器的交叉結構的透視圖，每個憶阻器具有與容納區處于熱平衡的溝道區。圖6是具有與容納區處于熱平衡的圓柱形溝道區的憶阻器的示例的透視圖。圖7是示出制造具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器的方法的示例的流程圖。【具體實施方式】說明性示例和細節在附圖中和在本說明書中使用，但是其它配置可以存在且可以體現自己。諸如電壓、溫度、尺寸以及組件值之類的參數是近似的。諸如上、下、頂部及底部之類的方向術語僅用于方便表示組件相對于彼此的空間關系，并且除另有說明以外，相對于外部軸線的方向不是重要的。為了清楚，未詳細地描述一些已知的方法和結構。由權利要求限定的方法可以包括除所列出的那些以外的步驟，并且除權利要求本身中另有說明以夕卜，這些步驟可以以所給出的順序不同的另一順序執行。因此，限定僅由權利要求實施，而非由附圖或本說明書實施。憶阻器制造遭受在小尺寸下的相對低產率及大可變性。這不利地影響這些設備的制造的擴展性和可控性。圖1和圖2示出包括溝道區101及容納區103的憶阻器，溝道區101具有可變濃度的移動離子，容納區103具有化學計量晶體材料、容納溝道區并且與溝道區處于熱平衡。在此示例中，溝道區101被示出為大體圓柱形的形狀，并且容納區103被示出為大體矩形。然而，如將在此討論的，這些形狀不是關鍵的。“熱平衡”意味著溝道區和容納區相對于彼此是熱力學穩定的。換句話說，即使在升高的溫度下，它們也不與彼此發生化學反應。溝道區可以由作為憶阻器系統中的導電溝道工作的任意材料形成。溝道區可以包括芯以及梯度區。在一些示例中，溝道區包括雙穩金屬氧化物固溶體(bistablemetal-oxide solid solution)和非晶氧化物相(amorphous oxide phase)。容納區可以由與溝道區處于熱平衡的任意絕緣相組成。在包括鉭的憶阻器的示例中，溝道區101包括Ta(O)金屬氧化物固溶體以及非晶氧化物TaOx，并且容納區包括化學計量晶體Ta205。可以使用其它材料系統。由鉿制造的憶阻器的示例包括具有Hf(O)金屬氧化物固溶體和非晶氧化物HfOx的溝道區，以及與溝道區處于熱平衡的具有化學計量晶體HfO2的容納區。圖3示出具有導電區301和容納區303的憶阻器的另一示例，容納區303包圍溝道區301且與溝道區301處于熱平衡。憶阻器被制造在基板305上。絕緣層307與基板相鄰，第一接觸區309與絕緣層相鄰。第二接觸區311與第一接觸區309間隔開，并且容納區303被設置在接觸區之間。在一些示例中，可以比其它組件更薄的貼附層313被設置在絕緣層307和第一接觸區309之間。在一些示例中，基板305包括硅，絕緣層307包括二氧化硅。第一接觸區309可以包括鉬，第二接觸區311可以包括鉭。如果使用貼附層313，則其可以包括鈦。尺寸不是關鍵的，且可以被選擇為適合于制造中設備。在一個示例中，憶阻器約100微米寬。接觸區各自約100至400納米厚，容納區和溝道區介于小于7納米至約18納米厚之間，絕緣層約200納米厚，并且貼附層(如果使用)約一個納米厚。圖4示出說明憶阻器的活動(例如具有溝道區以及與溝道區處于熱平衡的容納區的憶阻器的活動)的電流VS電壓的圖。圖5示出交叉憶阻器結構的示例，其中多個第一接觸區501彼此間隔開且彼此大體地平行，并且多個第二接觸區503彼此間隔開且彼此大體地平行。第二接觸區大體地以直角覆蓋在第一接觸區上。具有包圍溝道區507的容納區505的憶阻器形成在第一接觸區和第二接觸區的交叉位置一即在第二接觸區中的一個跨過第一接觸區中的一個的地方。位于這種交叉位置的單獨的憶阻器可以通過對限定交叉位置的那些接觸區施加適當的控制電壓或電流來訪問。如上所述，圖中描繪的示例的形狀不是關鍵的。容納區不需要是矩形的，并且溝道區不需要是圓形的。圖6示出具有包圍圓柱形溝道區603的容納區601的示例。圓柱形溝道區603具有中空的內部605。為方便，可以使用容納區、溝道區或者容納區和溝道區的其它形狀。圖7中示出制造具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器的方法的示例。該方法包括:在支撐結構上沉積第一接觸區(701)，在第一接觸區上沉積容納區(703)，在容納區上沉積第二接觸區(705)，以及形成在接觸區之間的且與容納區處于熱平衡的溝道區(707)。在一些示例中，形成溝道區包括跨接觸區施加電勢，以產生穿過容納區的電場。在其它示例中，形成溝道區包括使容納區暴露于電子束或離子束，或對容納區進行真空退火，或去除粗糙工藝。在一些示例中，形成溝道區包括在容納區中注入雜質(溝道種子)。具有受容納區保護的、與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器，提供提高的擴展性、耐久性以及可控性。與用其它技術制造的現有憶阻器相比，這樣的憶阻器將更好地實現大大改進的存儲器系統的潛力。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器，所述憶阻器包括：溝道區，具有可變濃度的移動離子；以及具有化學計量晶體材料的容納區，容納所述溝道區且與所述溝道區處于熱平衡。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器，所述憶阻器包括: 溝道區，具有可變濃度的移動離子；以及 具有化學計量晶體材料的容納區，容納所述溝道區且與所述溝道區處于熱平衡。2.根據權利要求1所述的憶阻器，其中所述溝道區包括芯和梯度區。3.根據權利要求2所述的憶阻器，其中所述溝道區包括雙穩金屬氧化物固溶體和非晶氧化物相。4.根據權利要求3所述的憶阻器，其中所述溝道區包括Ta(O)和TaOx，所述容納區包括 Ta205。5.根據權利要求3所述的憶阻器，其中所述溝道區包括Hf(O)和HfOx，所述容納區包括 HfO2。6.一種具有與容納區處于熱平衡的溝道區的憶阻器，所述憶阻器包括: 基板； 絕緣層，與所述基板相鄰； 第一接觸區，與所述絕緣層相鄰； 第二接觸區，與所述第一接觸區間隔開； 容納區，被設置在接觸區之間；以及 溝道區，由所述容納區、所述第一接觸區以及所述第二接觸區包圍，所述溝道區具有可變濃度的移動離子且與所述容納區處于熱平衡。7.根據權利要求6所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：苗峰，楊建華，約翰·保羅·斯特羅恩，易偉，吉爾貝托·梅代羅斯·里貝羅，R·斯坦利·威廉姆斯，
申請(專利權)人：惠普發展公司，有限責任合伙企業，
類型：發明
國別省市：美國;US