非易失性電阻存儲(chǔ)單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的示例包括非易失性電阻存儲(chǔ)單元及其制造方法。非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示例包括非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分，其被形成為位于第一電極上的垂直延伸結(jié)構(gòu)，這里該第一部分包括跨該垂直延伸結(jié)構(gòu)的寬度的至少一種憶阻材料。非易失性電阻存儲(chǔ)單元還包括非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分，其被形成為位于該第一部分的至少一個(gè)側(cè)壁上的垂直延伸的憶阻材料結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】非易失性電阻存儲(chǔ)單元

【背景技術(shù)】
[0001]研發(fā)工作致力于設(shè)計(jì)和制造諸如應(yīng)用于交叉存儲(chǔ)陣列中的非易失性電阻存儲(chǔ)單元。此類電子器件可能夠顯著地提升，包括顯著地減小元件大小。然而，此類電子器件的設(shè)計(jì)和制造會(huì)帶來(lái)許多挑戰(zhàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0002]圖1圖示了根據(jù)本公開(kāi)的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的交叉陣列的示意透視圖的示例。
[0003]圖2圖示了根據(jù)本公開(kāi)的非易失性電阻存儲(chǔ)單元及相關(guān)部件的示意透視圖的示例。
[0004]圖3是根據(jù)本公開(kāi)具有形成在非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分的側(cè)壁上的開(kāi)關(guān)元件的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖。
[0005]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的具有形成在非易失性電阻存儲(chǔ)單元的側(cè)壁上的間隔物的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖。
[0006]圖5是根據(jù)本公開(kāi)形成的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的塊狀圖。
[0007]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的具有形成在上電極的側(cè)壁上的開(kāi)關(guān)元件的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖的示例。
[0008]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的具有形成在上電極的側(cè)壁上的開(kāi)關(guān)元件的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖的另一個(gè)示例。

【具體實(shí)施方式】
[0009]使用諸如鈦氧化物和本文提供的其它材料的開(kāi)關(guān)材料的納米器件表現(xiàn)出開(kāi)關(guān)特性。這種器件的開(kāi)關(guān)特性已被確定為憶阻器電路元件。應(yīng)用于納米開(kāi)關(guān)的憶阻特性的發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生了巨大的興趣并且繼續(xù)研究努力在各種應(yīng)用中實(shí)施該憶阻特性。大量潛在應(yīng)用之一是在存儲(chǔ)單元中使用這樣的開(kāi)關(guān)材料來(lái)存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。由開(kāi)關(guān)材料(例如元件)形成的這樣的存儲(chǔ)單元的陣列可被構(gòu)造為交叉結(jié)構(gòu)，來(lái)提供高器件密度。然而，存在需要解決的技術(shù)問(wèn)題，以便改進(jìn)與具有開(kāi)關(guān)元件的存儲(chǔ)單元和/或陣列有關(guān)的制造和/或可靠性問(wèn)題。
[0010]這些問(wèn)題之一是在多個(gè)0N/0FF循環(huán)期間維持開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)特性，以提供可接受的工作壽命(例如，通過(guò)OFF狀態(tài)和/或總電流的減少，如本文所述的)。保護(hù)開(kāi)關(guān)元件和/或與之相關(guān)的部件免受不良影響(例如由與非易失性電阻存儲(chǔ)單元和/或其陣列的制造相關(guān)的工藝導(dǎo)致的損壞和/或污染)可有助于減小這些問(wèn)題的概率。例如，如果如本文所描述的開(kāi)關(guān)氧化物在制造工藝中早期形成(例如沉積)，則損壞和/或污染可能潛在地由隨后在開(kāi)關(guān)氧化物附近的蝕刻導(dǎo)致。因而，在制造工藝中稍后形成(例如沉積)開(kāi)關(guān)元件可減少開(kāi)關(guān)氧化物的損壞和/或污染(例如使鈍化)。因此，制造的非易失性電阻存儲(chǔ)單元和/或其陣列可具有更好的開(kāi)關(guān)0N/0FF比、減小的OFF狀態(tài)和/或總電流、更低的初始電阻、更長(zhǎng)的耐久性、和/或更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)保持以及其它好處。
[0011]本公開(kāi)的示例包括非易失性電阻存儲(chǔ)單元及其形成方法。非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示例包括該非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分，其被形成為位于第一電極上的垂直延伸結(jié)構(gòu)，其中第一部分包括跨垂直延伸結(jié)構(gòu)的寬度的至少一種憶阻材料。非易失性電阻存儲(chǔ)單元還包括第二部分，其被形成為位于第一部分的至少一個(gè)側(cè)壁上的垂直延伸憶阻材料結(jié)構(gòu)。憶阻材料可以被定義為具有決定材料的電學(xué)性質(zhì)(例如電阻率)的可控狀態(tài)變量。憶阻材料可以是過(guò)渡和/或稀土金屬的氧化物、硫化物、硒化物、氮化物、碳化物、磷化物、砷化物、氯化物、和/或溴化物以及本文提供的其它材料。
[0012]圖1圖示了根據(jù)本公開(kāi)的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的交叉陣列的示意透視圖的示例。圖1示出了此類非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)的兩維陣列100的示例。陣列100包括具有位于上層中的通常平行的導(dǎo)線102 (例如位線)的第一組101，和具有位于下層中的通常平行的導(dǎo)線104(例如字線)的第二組103。第一組101中的導(dǎo)線102沿第一方向布置，并且第二組103中的導(dǎo)線104沿與第一方向成一角度(例如正交)的第二方向布置。導(dǎo)線102、104的兩層形成兩維交叉結(jié)構(gòu)，其中上層中的每一個(gè)導(dǎo)線102跨在下層的多個(gè)導(dǎo)線104上方。
[0013]在本公開(kāi)的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)中，參照了附圖，其中附圖形成本公開(kāi)的一部分并且通過(guò)圖示的方式示出了本公開(kāi)的示例可如何付諸于實(shí)踐。足夠詳細(xì)地描述了這些示例，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開(kāi)的示例，應(yīng)當(dāng)理解，可使用其它示例，并且在沒(méi)有脫離本公開(kāi)的范圍的情況下可以對(duì)工藝、電氣和/或結(jié)構(gòu)做出改變。進(jìn)一步的，在合適的情況下，此外，如果合適的話，如本文中使用，“例如”和“作為示例”應(yīng)該被理解為“作為示例但不作為限制”的縮寫(xiě)。
[0014]本文中的附圖遵循編號(hào)規(guī)定，其中第一個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)于附圖編號(hào)并且其余數(shù)字標(biāo)識(shí)附圖中的元件或者部件。不同圖之間的相似元件或部件可以通過(guò)使用相似的數(shù)字來(lái)標(biāo)識(shí)。例如，111可以指圖1中的元件“11”，并且圖2中類似的元件可以標(biāo)記為211。在本文中的各個(gè)附圖中所示出的元件可以增加、交換和/或刪去，以便提供本公開(kāi)的若干附加的示例。此外，在附圖中提供的元件的比例和相對(duì)比例旨在示出本公開(kāi)的示例并且不應(yīng)該以限制的意義米用。
[0015]如圖1中所圖示的，非易失性電阻存儲(chǔ)單元105可以形成在陣列100中導(dǎo)線相交的每一個(gè)位置。非易失性電阻存儲(chǔ)單元105可與第一組101中的導(dǎo)線102接合以用作上電極，或者非易失性電阻存儲(chǔ)單元105可與介入導(dǎo)電材料(未示出)接合以用作上電極。類似的，非易失性電阻存儲(chǔ)單元105可與第二組103中的導(dǎo)線104接合以用作下電極，或非易失性電阻存儲(chǔ)單元105可與介入導(dǎo)電材料(未示出)接合以用作下電極。
[0016]包含開(kāi)關(guān)元件107的區(qū)域介于上導(dǎo)線102與下導(dǎo)線104之間，并且在如本文所述的各個(gè)示例中，保護(hù)間隔物材料109可以形成在非易失性電阻存儲(chǔ)單元105的至少一部分的至少一個(gè)側(cè)壁上(例如使非易失性電阻存儲(chǔ)單元的該部分鈍化，以防止在陣列100的后續(xù)加工期間的損壞、污染等)。介于上和下導(dǎo)線102、104之間和/或陣列100的間隔物材料109外部的其它間隔物可以被填滿介電材料，以形成層間電介質(zhì)(ILD)，為圖示清楚起見(jiàn)，在圖1中沒(méi)有明確示出層間電介質(zhì)(ILD)。如本文所述，間隔物材料109與ILD的介電材料不同之處在于，間隔物材料109可被選擇為不與非易失性電阻存儲(chǔ)單元的開(kāi)關(guān)元件起化學(xué)反應(yīng)，或在各種不同示例中，可用作開(kāi)關(guān)元件。
[0017]圖2圖示了根據(jù)本公開(kāi)的非易失性電阻存儲(chǔ)單元及相關(guān)部件的示意透視圖的示例。圖2所示的存儲(chǔ)單元及相關(guān)組件210的示例包括下部接觸結(jié)構(gòu)和上部接觸結(jié)構(gòu)，其中下部接觸結(jié)構(gòu)可具有導(dǎo)線212 (例如字線)和下電極214，上部接觸結(jié)構(gòu)包括上電極220和導(dǎo)線222 (例如位線)。下電極214和上電極220之間是包含非易失性電阻存儲(chǔ)單元224 (例如憶阻器)的材料(例如包括憶阻材料)的至少一部分的區(qū)域，該區(qū)域在某些示例中可以包括開(kāi)關(guān)元件。如本文進(jìn)一步所述的，開(kāi)關(guān)元件由具有依賴于狀態(tài)變量(例如電阻率)變化的電學(xué)特性的憶阻材料形成，其中該狀態(tài)變量可被可控地修改，以允許器件(例如憶阻器)在低電阻值下切換至ON狀態(tài)，在高電阻值下切換至OFF狀態(tài)，或介于ON和OFF狀態(tài)之間的中間狀態(tài)。
[0018]下電極214和上電極220中的每一個(gè)可具有納米級(jí)的寬度。正如在下文中使用的，術(shù)語(yǔ)“納米級(jí)”表明物體具有小于一微米的一個(gè)或多個(gè)尺寸規(guī)格。在某些示例中，納米級(jí)可表明物體具有小于100納米(nm)的一個(gè)或多個(gè)尺寸規(guī)格。例如，下和上電極214、220可具有5nm到500nm范圍的寬度。同樣地，包含存儲(chǔ)單元224的材料的至少一部分的區(qū)域可具有從幾納米到數(shù)十納米的高度。
[0019]下面作為示例但不作為限制呈現(xiàn)導(dǎo)線212(例如字線)、下電極214、上電極220、和/或?qū)Ь€222 (例如位線)的結(jié)構(gòu)、功能和/或排列。即，在某些示例中，下和上電極214、220可提供足夠的電導(dǎo)率和/或低電阻率，并且字線212和位線222可以不是必須的，或者字線212和位線222可提供足夠的電導(dǎo)率和/或低電阻率，并且下和上電極214、220可以不是必須的，或者獲得相同或類似功能的其它修改等。
[0020]同樣地，在圖2示出的示例中，字線212、位線222以及下和上電極214、220是導(dǎo)電性的但是可以由不同材料形成。在某些示例中，字線212和位線222可提供高電導(dǎo)率和/或低電阻率，并且同樣地，字線212和位線222可以通過(guò)用于以納米級(jí)形成例如鎢(W)、銅(Cu)和/或鋁(Al)導(dǎo)線以及其它合適的導(dǎo)電材料等適當(dāng)?shù)募庸ざ纬伞Ｏ潞蜕想姌O214、220可以由例如為防止其材料與開(kāi)關(guān)元件材料起化學(xué)反應(yīng)所選擇的導(dǎo)電材料形成。同樣地，導(dǎo)電材料可以例如是諸如鉬(Pt)、金(Au)、銅(Cu)、鉭(Ta)、鶴(W)等的金屬，諸如氮化鈦(TiN)、氮化鎢(WN)等的金屬化合物，和/或摻雜的或未摻雜的半導(dǎo)體材料，其它合適的導(dǎo)電材料等。
[0021]在圖2所示的示例中，上電極220以與下電極214成一角度延伸。該角度可以例如是大約90度，但是可以基于設(shè)計(jì)選擇以其它角度相交。因?yàn)橄潞蜕想姌O214、220在不同平面上，并且包含存儲(chǔ)單元224的一部分的材料的區(qū)域可被放置在電極之間的重疊區(qū)域處，因此在各種示例中，可提供結(jié)構(gòu)支撐。因此，在各種示例中，下和上電極214、220周圍和/或之間的空間和包含用于存儲(chǔ)單元224及相關(guān)部件的一部分的材料(例如包括憶阻材料)的區(qū)域外部可被填充有介電材料，以形成ILD226。ILD 226可提供結(jié)構(gòu)支撐和/或使下和上電極214、220電絕緣。IDL 226還可將用于存儲(chǔ)單元224及相關(guān)部件的一部分的材料與相鄰存儲(chǔ)單元(例如開(kāi)關(guān)元件)及相關(guān)部件的材料屏蔽(例如隔離)。
[0022]如本文進(jìn)一步描述的，在各種示例中，存儲(chǔ)單元及相關(guān)部件210可具有間隔物材料228。間隔物材料228可與ILD226的材料不同，區(qū)別在于間隔物材料228可被選擇為不與存儲(chǔ)單元的開(kāi)關(guān)元件起化學(xué)反應(yīng)，以保護(hù)開(kāi)關(guān)元件在后續(xù)加工(例如ILD的形成)期間免受損壞、污染等，以引導(dǎo)氧空位的流動(dòng)，和/或，在各種不同示例中，用作開(kāi)關(guān)元件。在各種示例中，間隔物材料228可被形成在用于存儲(chǔ)單元224的一部分的材料的至少一個(gè)(例如一個(gè)或多個(gè))側(cè)壁上。在某些示例中(例如如圖2中所示)，間隔物材料228可被形成為圍繞側(cè)壁(例如在至少下和上電極214、220之間以高度延伸)。同樣地，間隔物材料可將用于存儲(chǔ)單元224的一部分的材料與例如ILD226和/或其它部件屏蔽(例如隔離)(例如在它們的處理和/或形成期間和之后)。
[0023]為了便于理解本公開(kāi)要解決的問(wèn)題，參照?qǐng)D2描述非易失性電阻存儲(chǔ)單元及相關(guān)部件210 (例如憶阻器)的部件和工作原理。如圖2中所示，在各種示例中，介于下和上電極214,220之間的存儲(chǔ)單元224的一部分可包含用于開(kāi)關(guān)元件的憶阻材料。開(kāi)關(guān)元件能夠運(yùn)載一種移動(dòng)離子摻雜劑，使得該摻雜劑可以被可控地傳輸穿過(guò)開(kāi)關(guān)元件并再分配來(lái)改變開(kāi)關(guān)元件或開(kāi)關(guān)元件與電極的界面的電學(xué)性質(zhì)。通過(guò)從電壓源(未示出)施加電壓到下和/或上電極214、220，隨著摻雜劑分配改變電學(xué)性質(zhì)的這種能力允許開(kāi)關(guān)元件被放置在不同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0024]在各種示例中，介于下和上電極214、220之間的存儲(chǔ)單元224的一部分可包括有源區(qū)，有源區(qū)具有兩個(gè)子區(qū)域:初級(jí)有源區(qū)和摻雜源區(qū)。該初級(jí)有源區(qū)可包括用于憶阻開(kāi)關(guān)元件的材料。在各種示例中，用于開(kāi)關(guān)元件的憶阻材料可以是電子電阻式的(例如，半導(dǎo)體的或具有弱的離子傳導(dǎo)能力的名義上絕緣的)。
[0025]許多不同材料可被用作開(kāi)關(guān)元件的憶阻材料。呈現(xiàn)合適的開(kāi)關(guān)性能的材料包括過(guò)渡和稀土金屬的氧化物、硫化物、硒化物、氮化物、碳化物、磷化物、砷化物、氯化物和溴化物。合適的開(kāi)關(guān)材料還包括諸如Si和Ge的元素半導(dǎo)體、包括其二元、三元和四元化合物，以及諸如II1-V和I1-VI化合物半導(dǎo)體的化合物半導(dǎo)體。該II1-V半導(dǎo)體包括例如:BN、BP、BSb、AlP、AlSb、GaAs、GaP、GaN、InN、InP、InAsJP InSb,以及三元和四元化合物。I1-VI 化合物半導(dǎo)體包括例如CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、ZnO和三元化合物。合適的材料包括GeO、SiGe、GeSb、SiGeSb、GeSbTe和GaInZnO以及其它化合物等。I1-VI化合物材料還可包括相變材料。此外，PCRAM和STT-RAM技術(shù)可被包括為憶阻材料。該材料還可以包括諸如具有在a-Si矩陣中的Ag絲狀的a-S1:Ag的絲狀結(jié)構(gòu)。這些可能的開(kāi)關(guān)材料的清單通過(guò)舉例的方式呈現(xiàn)但不限制本公開(kāi)的范圍。
[0026]摻雜源區(qū)中的摻雜劑種類可被用于改變開(kāi)關(guān)元件的材料的電學(xué)性質(zhì)。如本公開(kāi)使用的，還可考慮憶阻材料摻雜劑的摻雜劑種類。哪一種或哪一些摻雜劑種類與開(kāi)關(guān)元件的材料組合取決于使用的開(kāi)關(guān)材料的具體類型。同樣地，摻雜劑種類可以是例如充當(dāng)電子施主或受主的陽(yáng)離子、陰離子、空位和/或雜質(zhì)。例如，在過(guò)渡金屬氧化物(TMOs)(例如Ti02、TaOx等)的情況下，作為狀態(tài)變量的摻雜劑種類可以是帶電的氧空位(Vo2+)或離子。對(duì)于氮化物(例如BN、GaN、InN等)，作為狀態(tài)變量的摻雜劑種類可以是帶電的氮空位和/或硫化物離子。對(duì)于化合物半導(dǎo)體，作為狀態(tài)變量的摻雜劑可以是η型或P型雜質(zhì)。
[0027]摻雜源區(qū)可包含用作摻雜劑的源/匯的摻雜源材料，摻雜劑可被驅(qū)入初級(jí)有源區(qū)中的開(kāi)關(guān)材料中或從其驅(qū)出，以改變開(kāi)關(guān)元件的總電阻。摻雜源材料通?？梢耘c開(kāi)關(guān)材料相同但具有更高的摻雜濃度。例如，如果開(kāi)關(guān)材料是T12，則摻雜源材料可以是Ti02_x，其中X是顯著小于I的數(shù)字，諸如從0.01到0.1。在這種情況下，Ti02_x材料可用作可進(jìn)入并穿過(guò)初級(jí)有源區(qū)中的T12開(kāi)關(guān)材料的帶電氧空位(Vo2+)或離子的源/匯。因此，可以通過(guò)控制初級(jí)有源區(qū)中摻雜劑的濃度和分布，在ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)之間切換圖2所示的非易失性電阻存儲(chǔ)單元210。
[0028]使用摻雜劑(例如帶電的氧空位或離子)的開(kāi)關(guān)材料可具有從電壓源施加給上和下電極的DC開(kāi)關(guān)電壓，以產(chǎn)生跨開(kāi)關(guān)元件的電場(chǎng)。如果電場(chǎng)足夠強(qiáng)并且極性合適，其可驅(qū)動(dòng)氧空位朝著電極漂移通過(guò)開(kāi)關(guān)元件，因而將器件轉(zhuǎn)到ON狀態(tài)。如果電場(chǎng)的極性相反，氧空位可以以相反的方向漂移跨過(guò)開(kāi)關(guān)元件并遠(yuǎn)離電極，因而將器件轉(zhuǎn)到OFF狀態(tài)。這樣，開(kāi)關(guān)是可逆的并且可以重復(fù)。歸因于相對(duì)大的電場(chǎng)導(dǎo)致的摻雜劑漂移，在開(kāi)關(guān)電壓被移除之后，氧空位的位置可以在開(kāi)關(guān)元件中保持穩(wěn)定。因而，開(kāi)關(guān)可以是非易失性的，并且開(kāi)關(guān)元件可以被用于非易失性電阻存儲(chǔ)單元。
[0029]如本文描述的利用憶阻材料的示例，但是不作為限制，在非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)中，開(kāi)關(guān)氧化物(例如，諸如Ti(UMMO)可以非常缺乏氧空位，并且可以形成為與低價(jià)氧化物(例如Ti4O7)接觸，該低價(jià)氧化物由于例如不成對(duì)的Ti電子與不成對(duì)的O電子的不充分配對(duì)而富有氧空位。當(dāng)?shù)蛢r(jià)氧化物中的帶電氧空位或離子在施加的電場(chǎng)影響下遷移進(jìn)開(kāi)關(guān)氧化物時(shí)(例如建立穿過(guò)開(kāi)關(guān)氧化物的傳導(dǎo)通道)，切換可發(fā)生。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解，在下面所有示例中，位于上和下電極之間的最小電阻的路徑穿過(guò)位于它們之間的開(kāi)關(guān)元件，而沒(méi)有穿過(guò)橫越側(cè)壁間隔物和/或ILD的路徑。這樣的例外情況是側(cè)壁間隔物的材料有意地被選擇為電阻小于構(gòu)成另外地放置在開(kāi)關(guān)元件的位置中的元件的材料(例如低電阻率)。在那種情況下，側(cè)壁間隔物是實(shí)際的開(kāi)關(guān)元件，而位于電極之間的一堆材料包含用作較高電阻阻擋塞元件(例如絕緣體)的材料，阻擋元件可使電通路穿過(guò)充當(dāng)開(kāi)關(guān)元件的側(cè)壁間隔物。
[0031]在某些示例中，下電極和上電極可夾在開(kāi)關(guān)氧化物和/或低價(jià)氧化物之間，以形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元。為了形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的可尋址陣列，上和下電極例如可以被圖案化(例如通過(guò)適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù))成線，上電極組通常垂直對(duì)準(zhǔn)下電極組，如圖1中所示。
[0032]在形成這樣的存儲(chǔ)單元和/或陣列期間，介于下電極和上電極之間的氧化物開(kāi)關(guān)元件可以被沉積為基本上平行于下面的襯底并且平行于構(gòu)成下和上電極的前體的層。在圖案化時(shí)，開(kāi)關(guān)氧化物和低價(jià)氧化物二者可以被沉積到襯底上并且一起處理，例如，圖案化(例如通過(guò)適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù))成垂直直立的“電阻器柱”來(lái)橋接兩個(gè)電極。這個(gè)處理可給開(kāi)關(guān)氧化物帶來(lái)?yè)p壞和/或污染，特別是在圖案化的電阻器的側(cè)壁上。例如，蝕刻引起的損壞，諸如懸掛的化學(xué)鍵和/或金屬化反應(yīng)產(chǎn)物或蝕刻殘余等，可導(dǎo)致在電極之間建立不取決于氧化物(例如ΤΜ0)切換的目標(biāo)信號(hào)的電通路。因此，有利于減少對(duì)開(kāi)關(guān)氧化物和/或相關(guān)部件的這種損壞和/或污染。在本文呈現(xiàn)的各種不同示例中，可以通過(guò)在數(shù)個(gè)特殊處理部分已被執(zhí)行(例如其它部件的沉積和/或蝕刻)之后形成(例如沉積)開(kāi)關(guān)元件(例如ΤΜ0)的至少一部分，來(lái)減少(例如鈍化)這種損壞和/或污染。
[0033]圖3是根據(jù)本公開(kāi)的具有形成在其第一部分的側(cè)壁上的開(kāi)關(guān)元件的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖的示例。圖3中圖示的非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件330示出了形成于其上的導(dǎo)線332 (例如字線)和下電極334或在某些示例中其前體(例如導(dǎo)線層和下電極材料層)的示意性截面圖。如圖示的，導(dǎo)線332和下電極334在圖3的平面中基本上左右延伸。在某些示例中，導(dǎo)線332及其前體可以由包括鎢(W)的材料形成，不過(guò)其它材料可被使用(例如鋁(Al)和/或銅(Cu)等)，下電極334及其前體可以由包括氮化鈦(TiN)的材料形成，不過(guò)其它材料可被使用(例如氮化鉭(TaN)和/或鉬(Pt)等)。
[0034]作為如本文描述的利用憶阻材料的示例，但不作為限制，如本文所述，低價(jià)氧化物層可被形成(例如沉積)在下電極的前體層的暴露表面上。在各種不同示例中，絕緣層可以形成(例如沉積)在低價(jià)氧化物層的暴露表面上，并且第二電極的前體層可被形成(例如沉積)在絕緣層的暴露表面上。在某些示例中，第二電極的前體層可被形成用作隨后蝕刻處理的硬膜。例如，合適的圖案化和蝕刻技術(shù)可被用于在下電極334上形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分335，其中第一部分335具有低價(jià)氧化物337、絕緣體339、和/或沿第一部分335的寬度延伸的第二電極341的至少一部分。在某些示例中，用作硬膜343的第二電極前體的至少部分可以通過(guò)蝕刻技術(shù)移除，形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分335。
[0035]開(kāi)關(guān)材料344(例如開(kāi)關(guān)元件)可作為非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分被形成(例如沉積)在非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分335的至少一個(gè)側(cè)壁上。開(kāi)關(guān)材料344的沉積可以通過(guò)旋涂、覆涂、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、和/或等離子增強(qiáng)型原子層沉積(PEALD)等其它技術(shù)實(shí)施。例如，開(kāi)關(guān)材料344可被沉積(例如經(jīng)由ALD沉積為基本均勻的厚度)到納米級(jí)厚度(例如高達(dá)5nm厚度)，以形成作為開(kāi)關(guān)元件的垂直延伸結(jié)構(gòu)。在某些示例中，開(kāi)關(guān)材料344可被形成為圍繞非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分335的側(cè)壁(例如如圖2中所示)。
[0036]開(kāi)關(guān)元件344的納米級(jí)厚度可限定低價(jià)氧化物337和第二電極341的部分之間的電流通路345的大小。當(dāng)?shù)谝浑姌O334和第二電極341之間的電流通路345被引導(dǎo)(例如通過(guò)絕緣體339)穿過(guò)垂直延伸的開(kāi)關(guān)元件344時(shí)，有效結(jié)面積可被減小到結(jié)的厚度的橫截面面積，因而減少OFF狀態(tài)電流和總電流水平。在某些示例中，可以通過(guò)覆蓋垂直延伸的開(kāi)關(guān)元件344的絕緣層(未示出)而保護(hù)(例如鈍化)垂直延伸的開(kāi)關(guān)元件344免于進(jìn)一步處理。在某些示例中，垂直延伸的開(kāi)關(guān)元件344和/或絕緣層可被形成為沿著非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分335的側(cè)壁的側(cè)壁間隔物結(jié)構(gòu)(例如通過(guò)各向異性的垂直反應(yīng)離子蝕刻)。
[0037]在各種不同示例中，ILD 347材料可形成(例如沉積)在剛描述的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的一部分(例如335和344)上。溝槽346可形成在ILD347中(例如通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D案化和/或蝕刻技術(shù)，諸如光刻和/或濕法或干法蝕刻技術(shù)等)，其長(zhǎng)軸基本上正交于導(dǎo)線332和/或下電極334，并且形成為具有至少暴露第二電極341的部分的一部分表面的深度。
[0038]在各種不同示例中，第二電極的另一部分348可以形成(例如沉積)在溝槽346中，以和第二電極的先前形成的一部分341接觸。第二電極的兩部分341、348可以由相同或不同材料形成。在各種不同示例中，第二電極348的材料可以被沉積(例如通過(guò)ALD沉積為基本均勻的厚度)，以形成溝槽346中的腔349。腔349可被填充適當(dāng)?shù)牟牧?例如通過(guò)適當(dāng)?shù)某练e技術(shù))，以形成導(dǎo)線(例如位線)?？梢杂腥缤瑒偯枋龅亩鄠€(gè)非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件330，形成為陣列，如關(guān)于圖1和圖2呈現(xiàn)的。
[0039]非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件330可以由各種不同材料形成，如本文通過(guò)舉例但不作為限制描述的。例如，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)，低價(jià)氧化物(例如圖3-4和圖6-7中所示)可由至少一個(gè)TMO形成。開(kāi)關(guān)元件(例如圖3-4和圖6-7中所示)可以由比低價(jià)氧化物更高電阻率(例如氧缺位較少)的至少一個(gè)TMO形成。即，低價(jià)氧化物材料可具有比開(kāi)關(guān)元件材料多的帶電氧空位或離子。例如，開(kāi)關(guān)材料可以是Ti02、TaOx等，并且低價(jià)氧化物材料可以是Ti02_x(例如Ti2O3)、TaOx_y等。
[0040]絕緣體(例如如圖3中所示)例如可以由S12和/或Si3N4等合適的絕緣材料形成。ILD例如可以由硅氧化物(例如S12)、硅氮化物、和/或硅碳氮化物等形成。在某些示例中，上導(dǎo)線(例如位線)(例如如圖3-4和圖6-7中所示)可以由與下導(dǎo)線(例如字線)相同的材料(例如鎢(W))或不同的材料(例如銅(Cu)、和/或鋁(Al)等其它合適的導(dǎo)電材料)形成。在某些示例中，第二電極的一部分(例如如圖3-4和圖6-7中所示)可由與第一電極相同的材料(例如TiN)或不同的材料(例如氮化鉭(TaN)和/或鉬(Pt)等其它合適的導(dǎo)電材料)形成。
[0041]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的具有形成在其側(cè)壁上的間隔物的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖的示例。圖4中圖示的非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件450示出了形成于其上的導(dǎo)線432 (例如字線)和下電極434或在某些示例中其前體(例如導(dǎo)線和下電極材料層)的示意性截面圖，基本上如關(guān)于圖3所描述。
[0042]作為如本文描述的利用憶阻材料的示例，但是不作為限制，低價(jià)氧化物層，如本文所述，可被形成(例如沉積)在下電極的前體層的暴露表面上。在各種不同示例中，開(kāi)關(guān)材料層可以形成(例如沉積)在低價(jià)氧化物層的暴露表面上，并且第二電極的前體層可被形成(例如沉積)在開(kāi)關(guān)材料層的暴露表面上。在某些示例中，第二電極的前體層可被形成用作隨后蝕刻處理的硬膜。例如，合適的圖案化和蝕刻技術(shù)可被用于在下電極434上形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分435，這里第一部分435具有低價(jià)氧化物437、開(kāi)關(guān)元件451、和/或沿第一部分435的寬度延伸的第二電極的至少一部分441。在某些示例中，用作硬膜443的第二電極前體的至少部分可以通過(guò)蝕刻技術(shù)移除，形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分435。
[0043]在某些示例中，通過(guò)覆蓋非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分435(包括開(kāi)關(guān)元件451)的間隔物層453，可以保護(hù)(例如鈍化)非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分435免于進(jìn)一步處理。在某些示例中，間隔物層453可形成為沿非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分435的側(cè)壁的側(cè)壁間隔物結(jié)構(gòu)(例如通過(guò)各向異性的垂直反應(yīng)離子蝕刻)。在某些示例中，間隔物層453可以形成為圍繞非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分435的側(cè)壁(例如如圖2中所示)。
[0044]如本文所述，非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件450可以由各種不同材料形成，如本文通過(guò)舉例但不限制的方式描述的。例如，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)，低價(jià)氧化物(例如如圖3-4和圖6-7中所示)可由至少一種TMO形成。開(kāi)關(guān)元件(例如如圖3-4和圖6_7中所示)可以由比低價(jià)氧化物電阻率高(例如氧缺位較少)的至少一種TMO形成。S卩，低價(jià)氧化物材料可具有比開(kāi)關(guān)元件材料多的帶電氧空位或離子。例如，開(kāi)關(guān)材料可以是Ti02、TaOx等，并且低價(jià)氧化物材料可以是Ti02_x (例如Ti2O3)、TaOx_y等。圖4中示出的間隔物層453可由不比開(kāi)關(guān)元件材料電阻率更高(例如氧缺位不少)的材料形成。例如，間隔物層453和開(kāi)關(guān)元件451 二者均可由T12形成，或當(dāng)開(kāi)關(guān)元件451由T12形成時(shí)，間隔物層453可由Ta2O5形成，等這樣的組合。
[0045]在各種不同示例中，圖4示出了 ILD 447材料可形成(例如沉積)在剛描述的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的一部分(例如435和453)上。溝槽446可形成在ILD 447中(例如通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D案化和/或蝕刻技術(shù)等)，其長(zhǎng)軸基本上正交于導(dǎo)線432和/或下電極434，并且形成為具有至少暴露第二電極441的部分的一部分表面的深度。
[0046]在各種不同示例中，第二電極的另一部分448可以形成(例如沉積)在溝槽446中，以與先前形成的第二電極的一部分441接觸。在各種不同示例中，第二電極448的材料可以被沉積(例如通過(guò)ALD沉積為基本均勻的厚度)，形成溝槽446中的腔449。腔449可被填充適當(dāng)?shù)牟牧?例如通過(guò)適當(dāng)?shù)某练e技術(shù))，以形成導(dǎo)線(例如位線)?？梢杂腥缤瑒偯枋龅亩鄠€(gè)非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件450，形成為陣列，如關(guān)于圖1和2呈現(xiàn)的。
[0047]圖5是根據(jù)本公開(kāi)形成的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的塊狀圖。如塊555中所示并且與圖3和圖4中圖示的示例一致，非易失性電阻存儲(chǔ)單元可包括非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分(例如335、435)，其被形成為位于第一電極(例如334、434)上的垂直延伸結(jié)構(gòu)，這里第一部分包括跨垂直延伸結(jié)構(gòu)的寬度的至少一種憶阻材料(例如337或437和451)。如塊557中所示，非易失性電阻存儲(chǔ)單元還包括第二部分(例如344、453)，其被形成為位于第一部分的至少一個(gè)側(cè)壁上的垂直延伸的憶阻材料結(jié)構(gòu)。
[0048]如本文所述的，除了可能性以外，憶阻材料可以由至少一種TMO (例如Ti和/或Ta的各種氧化物等)形成。例如，如本文進(jìn)一步描述的，第二部分可圍繞第一部分的側(cè)壁，以鈍化第一部分(例如防止隨后的處理)。在各種不例中，第一部分(例如335)可包括第一憶阻材料(例如337)，并且第二部分(例如344)可包括作為開(kāi)關(guān)元件的第二憶阻材料，這里第二憶阻材料的電阻率高于第一憶阻材料。在各種示例中，第一部分(例如335)可包括介于第一憶阻材料(例如337)和第二電極(例如341)之間的絕緣體(例如339)。可替換地，在各種示例中，第一部分(例如435)可包括第一憶阻材料(例如437)和第二憶阻材料(例如451)，這里第二憶阻材料是開(kāi)關(guān)元件并且電阻率高于第一憶阻材料，并且在各種示例中，第二部分(例如453)可包括不比第二憶阻材料低的電阻率的第三憶阻材料。
[0049]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的具有形成在上電極的側(cè)壁上的開(kāi)關(guān)元件的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖的示例。圖示在圖6中的非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件660示出了形成于其上的導(dǎo)線632 (例如字線)和下電極634或在某些示例中其前體(例如導(dǎo)線和下電極材料層)的示意性截面圖，如本文所述。
[0050]作為如本文描述的利用憶阻材料的示例，但是不作為限制，低價(jià)氧化物層，如本文所述，可被形成(例如沉積)在下電極的前體層的暴露表面上。在各種不同示例中，用于隨后蝕刻處理的硬膜可以形成(例如沉積)在低價(jià)氧化物層的暴露表面上。例如，合適的圖案化和蝕刻技術(shù)可被用于在下電極634上形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分635，這里第一部分635具有跨第一部分635的寬度延伸的低價(jià)氧化物637。在某些示例中，硬膜643可以通過(guò)蝕刻技術(shù)移除，形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分635，以暴露低價(jià)氧化物637的表面的至少一部分。
[0051]在某些示例中，通過(guò)覆蓋非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分635的間隔物層661，可以保護(hù)(例如鈍化)非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分635免于進(jìn)一步處理。在某些示例中，間隔物層661可形成為沿非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分635的側(cè)壁的側(cè)壁間隔物結(jié)構(gòu)(例如通過(guò)各向異性的垂直反應(yīng)離子蝕刻)。在某些示例中，間隔物層661可以形成為圍繞非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分635的側(cè)壁(例如如圖2中所示)。例如，間隔物層661可由基本上不與低價(jià)氧化物637和/或ILD647材料(例如各種氮化物，諸如硅氮化物和/或硅碳氮化物等)起化學(xué)反應(yīng)的材料形成。在各種示例中，ILD 647材料可以形成(例如沉積)在剛才描述的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分(例如635)上。
[0052]溝槽可形成在ILD 647中(例如通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D案化和/或蝕刻技術(shù))，其長(zhǎng)軸基本上正交于導(dǎo)線632和/或下電極634，并且形成為具有至少暴露低價(jià)氧化物637的表面的一部分的深度。在各種示例中，溝槽可被形成為具有兩個(gè)部分。例如，溝槽可具有暴露低價(jià)氧化物637的表面的至少一部分的下部662。在某些示例中，溝槽的下部662可被形成為具有圓錐形的橫截面，其具有暴露低價(jià)氧化物637的表面的至少一部分的截尾端和在截尾端之上的特定高度處與溝槽的上部665連接的較寬遠(yuǎn)端。同樣地，下部662的側(cè)壁可被形成為成角度地與上部665連接，上部665寬于溝槽的下部662的截尾端，并且在某些示例中，寬于溝槽的下部662的較寬遠(yuǎn)端。在某些示例中，上部665可具有形成為基本垂直于導(dǎo)線632和/或下電極634的側(cè)壁。
[0053]非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分可作為開(kāi)關(guān)材料663 (例如開(kāi)關(guān)元件)在溝槽的下部662的至少一個(gè)側(cè)壁上，被形成為(例如通過(guò)ALD被沉積為基本均勻的厚度)垂直延伸的結(jié)構(gòu)(例如與低價(jià)氧化物637的暴露表面的至少一部分接觸，并且延伸到截尾端之上的特定高度)，以與例如溝槽的上部665連接。在某些示例中，開(kāi)關(guān)材料663 (例如開(kāi)關(guān)元件)可被形成為覆蓋溝槽的下部662的兩個(gè)側(cè)壁到特定高度，以及低價(jià)氧化物637的基本整個(gè)暴露上表面。同樣地，在各種不例中，第一腔664可以形成在溝槽的下部662中的開(kāi)關(guān)元件663內(nèi)。
[0054]在例如用于形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分635的合適圖案化和/或蝕刻技術(shù)，形成ILD 647，和/或用于形成溝槽的上部665和/或下部662的合適圖案化和/或蝕刻技術(shù)之后，形成開(kāi)關(guān)元件663，可減少由這些處理(例如對(duì)開(kāi)關(guān)元件663)產(chǎn)生的損壞和/或污染(例如鈍化)。
[0055]在某些示例中，第二電極材料(例如如本文所述)的至少一部分可被形成(例如沉積)在第一腔664中，以形成第一腔664中的通孔。在某些示例中，第二電極材料可形成第一腔664中的通孔，基本到截尾端之上的特定高度，以與例如溝槽的上部665連接。因此，開(kāi)關(guān)元件663形成在第一腔664內(nèi)的通孔的側(cè)壁(例如第二或上電極)上。
[0056]在某些示例中，第二電極材料667的至少一部分可被形成(例如經(jīng)由ALD沉積為基本均勻的厚度)在溝槽的上部665中。第二電極材料667 (如本文所述)可以與用來(lái)形成第一腔664中的通孔的第二電極材料相同或不同。當(dāng)使用時(shí)，第二電極材料667可覆蓋溝槽的上部665的側(cè)壁和底部，以與用于形成第一腔664中的通孔的第二電極材料連接。第二電極材料667可被形成(例如沉積)在溝槽的上部665中，以形成第二腔668。
[0057]在各種示例中，導(dǎo)電材料(例如如本文描述的)可被形成(例如沉積)在第二腔668中(例如以形成上導(dǎo)電材料或位線)。在某些示例中，導(dǎo)電材料可在各種示例中直接地形成在溝槽的上部665中(例如沒(méi)有第二電極材料667)，以與用于形成第一腔664中的通孔的第二電極材料連接。存在多個(gè)非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件660，如剛描述的形成為陣列，如關(guān)于圖1和2呈現(xiàn)的。
[0058]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的具有形成在上電極的側(cè)壁上的開(kāi)關(guān)元件的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的示意性截面圖的另一個(gè)示例。圖7中圖示的非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件770示出了形成在其上的導(dǎo)線732 (例如字線)和下電極734或在某些示例中其前體(例如導(dǎo)線和下電極材料層)的示意性截面圖，如本文所描述的。
[0059]合適的圖案化和/或蝕刻技術(shù)可被用來(lái)在下電極734上形成非易失性電阻存儲(chǔ)單兀的垂直延伸的第一部分735,基本上如本文如關(guān)于圖6所描述的。在各種不例中，ILD 747材料可形成(例如沉積)在非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)的第一部分上，基本上如本文所述的。
[0060]溝槽762可形成在ILD 747中(例如通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D案化和/或蝕刻技術(shù))，其長(zhǎng)軸基本上正交于導(dǎo)線732和/或下電極734，并且形成為具有至少暴露低價(jià)氧化物737的表面的一部分的深度。在各種示例中，溝槽可被形成為具有暴露低價(jià)氧化物737的表面的至少一部分的下部。在某些示例中，溝槽的下部可被形成為具有圓錐形橫截面，圓錐形橫截面具有暴露低價(jià)氧化物737的表面的至少一部分的截尾端和過(guò)渡到溝槽的上部的較寬遠(yuǎn)端(例如在截尾端之上的特定高度處)。同樣地，溝槽762下部的側(cè)壁可被形成為成角度地與溝槽762的上部連接，上部寬于溝槽下部的截尾端。在某些示例中，溝槽762的上部可具有被形成為基本垂直于導(dǎo)線732和/或下電極734的側(cè)壁。
[0061]非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分可作為開(kāi)關(guān)材料771 (例如開(kāi)關(guān)元件)在溝槽762的下部的至少一個(gè)側(cè)壁上被形成為(例如通過(guò)ALD沉積為基本均勻的厚度)垂直延伸的結(jié)構(gòu)(例如與低價(jià)氧化物737的暴露表面的至少一部分接觸)。在各種示例中，開(kāi)關(guān)材料771可延伸到針對(duì)特定應(yīng)用所選擇的任何高度(例如到溝槽762和/或ILD 747的上部)。在某些示例中，開(kāi)關(guān)材料771(例如開(kāi)關(guān)元件)可被形成為覆蓋溝槽762的兩個(gè)側(cè)壁到選擇的高度，同時(shí)覆蓋低價(jià)氧化物737的基本整個(gè)暴露上表面。同樣地，在各種示例中，第一腔(未示出)可以形成在溝槽762中的開(kāi)關(guān)元件771中。
[0062]在例如用于形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的垂直延伸的第一部分735的合適圖案化和/或蝕刻技術(shù)，形成ILD 747，和/或用于形成溝槽762的一部分的合適圖案化和/或蝕刻技術(shù)之后，形成開(kāi)關(guān)元件771，可減少由這些處理(例如對(duì)開(kāi)關(guān)元件771)產(chǎn)生的損壞和/或污染(例如鈍化)。
[0063]在某些示例中，第二電極材料(例如如本文所述)可被形成(例如通過(guò)ALD沉積為基本均勻的厚度)在第一腔中，以形成第一腔中的第二電極773。在某些示例中，第二電極773可被形成在第一腔中，基本上到溝槽762中的開(kāi)關(guān)元件771的選擇高度。因此，開(kāi)關(guān)元件771形成在第一腔中的第二或上電極的側(cè)壁上。
[0064]第二電極材料773可覆蓋溝槽762的側(cè)壁和底部，以形成第二腔775。在各種示例中，導(dǎo)電材料(例如如本文描述的)可被形成(例如沉積)在第二腔775中(例如形成上導(dǎo)電材料或位線)。存在如剛描述的多個(gè)非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)及相關(guān)部件770，形成為陣列，如關(guān)于圖1和2呈現(xiàn)的。
[0065]因此，與圖6和7中圖示的示例一致，非易失性電阻存儲(chǔ)單元可包括被形成為第一電極(例如634、734)上的垂直延伸的第一憶阻材料結(jié)構(gòu)的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分(例如635、735)。非易失性電阻存儲(chǔ)單元還包括形成在溝槽(例如662、762)的至少一個(gè)側(cè)壁上的非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分(例如663、771)，作為垂直延伸的第二憶阻材料結(jié)構(gòu)，以接觸垂直延伸的第一憶阻材料結(jié)構(gòu)(例如637、737)，這里第二憶阻材料是開(kāi)關(guān)元件。
[0066]在某些示例中，垂直延伸的第一憶阻材料結(jié)構(gòu)(例如635、735)基本上由低價(jià)氧化物形成，如本文描述的。在各種示例中，非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分(例如663、771)可覆蓋溝槽(例如662、762)的側(cè)壁和垂直延伸的第一憶阻材料結(jié)構(gòu)(例如637、737)的暴露的上表面，以形成第一腔(例如564)。在各種不例中，第二電極的至少一部分可被形成為第一腔564中的通孔。在各種示例中，第二電極材料的至少一部分可覆蓋第一腔的表面，以形成第二腔(例如568、675)。
[0067]同樣地，與圖3至7—致，用于形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的方法可包括在第一電極(例如334、434、634、734)上將非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分的前體形成為垂直延伸結(jié)構(gòu)(例如335、435、635、735)，這里第一部分包括跨垂直延伸結(jié)構(gòu)的寬度的至少一種憶阻材料(例如337、437、451、637、737)和位于該至少一種憶阻材料之上的硬膜材料(例如343、443、643、743)，這里蝕刻非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分的前體可被用于形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的圖案化的第一部分(例如335、435、635、735)。非易失性電阻存儲(chǔ)單元的圖案化的第一部分(例如335、435、635、735)可以通過(guò)形成圍繞該圖案化的第一部分的側(cè)壁(例如344、453、661、761)的間隔物材料而被鈍化。除非明確表述，否則本文描述的方法示例不限于特定的次序或順序。此外，描述的方法示例或其元件中的一些可同時(shí)，或基本上相同的時(shí)間點(diǎn)發(fā)生或執(zhí)行。
[0068]在各種示例中，形成圍繞側(cè)壁的間隔物材料(例如344、453、661、761)包括形成從第一電極(例如334、434、634、734)垂直延伸(例如344、453)到至少一種憶阻材料(例如337、451、637、737)的上部的高度或圖案化的第一部分(例如335、435、635、735)的硬膜材料(例如341、441、643、743)的剩余部分的上部的高度。即，根據(jù)針對(duì)特定應(yīng)用所選擇的，圍繞側(cè)壁的間隔物材料(例如344、453、661、761)可從第一電極延伸到上部憶阻材料(例如低價(jià)氧化物或開(kāi)關(guān)元件)的上部或硬膜材料的剩余部分的上部。在各種示例中，形成垂直延伸的憶阻材料(例如344、453)包括形成不比圖案化的第一部分(例如335、435、635、735)的至少一種憶阻材料的最小電阻率更小的電阻率的憶阻材料。
[0069]在各種示例中，溝槽(例如346、446、662、665、762)可被形成在ILD材料(例如347、447、647、737)中，以暴露該至少一種憶阻材料(例如637、737)的上部的表面的至少一部分或該硬膜材料(例如341、441)的剩余部分的上部的表面的至少一部分，并且在各種示例中，非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分可被形成為開(kāi)關(guān)元件(例如663、771)，以覆蓋該暴露的表面和溝槽的側(cè)壁，來(lái)形成第一腔(例如564)。在各種不例中,第二電極的至少一部分可被形成為第一腔(例如564)中的通孔。在各種示例中，第二電極(例如773)的至少一部分可被形成為覆蓋第一腔的表面，以形成第二腔(例如568)。
[0070]本公開(kāi)的示例可包括非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其包括便于制造和/或運(yùn)行非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)、設(shè)備和系統(tǒng)的可執(zhí)行指令和/或邏輯。處理資源可包括能夠訪問(wèn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)以執(zhí)行如本文所描述的信息、動(dòng)作、功能等的一個(gè)或多個(gè)處理器。正如本文使用的，“邏輯”是可替換的或附加的處理資源，以執(zhí)行本文描述的信息、動(dòng)作、功能等，其包括硬件(例如晶體管邏輯、專用集成電路(ASIC)等的各種形式)，與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并可由處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令(例如軟件、固件等)不同。
[0071]應(yīng)當(dāng)理解，本文呈現(xiàn)的說(shuō)明書(shū)以圖示的方式和非限制的方式做出。盡管非易失性電阻存儲(chǔ)單元(例如憶阻器)、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、計(jì)算設(shè)備和指令的特殊示例已被圖示和描述本文，但是在沒(méi)有脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，其它等效元件排列、指令、和/或器件邏輯可以替代本文呈現(xiàn)的特殊示例。
【權(quán)利要求】
1.一種非易失性電阻存儲(chǔ)單元，包括: 所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分，被形成為位于第一電極上的垂直延伸結(jié)構(gòu)，其中所述第一部分包括跨所述垂直延伸結(jié)構(gòu)的寬度的至少一種憶阻材料；以及 所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分，被形成為位于所述第一部分的至少一個(gè)側(cè)壁上的垂直延伸的憶阻材料結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述憶阻材料由至少一種過(guò)渡金屬氧化物形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述第一部分包括第一憶阻材料，所述第二部分包括作為開(kāi)關(guān)元件的第二憶阻材料，其中所述第二憶阻材料的電阻率高于所述第一憶阻材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的存儲(chǔ)單元，包括位于所述第一憶阻材料與第二電極之間的絕緣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述第一部分包括第一憶阻材料和第二憶阻材料，其中所述第二憶阻材料是開(kāi)關(guān)元件并且電阻率高于所述第一憶阻材料，并且所述第二部分包括電阻率不小于所述第二憶阻材料的第三憶阻材料。
6.一種非易失性電阻存儲(chǔ)單元，包括: 所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分，被形成為位于第一電極上的垂直延伸的第一憶阻材料結(jié)構(gòu)；以及 所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第二部分，被形成為位于溝槽的至少一個(gè)側(cè)壁上的垂直延伸的第二憶阻材料結(jié)構(gòu)，以接觸所述垂直延伸的第一憶阻材料結(jié)構(gòu)的被暴露的上表面，其中所述第二憶阻材料是開(kāi)關(guān)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)單元，其中所述第二部分覆蓋所述垂直延伸的第一憶阻材料結(jié)構(gòu)的被暴露的上表面和所述溝槽的側(cè)壁，以形成第一腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)單元，包括被形成為所述第一腔中的通孔的第二電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)單元，包括覆蓋所述第一腔的表面以形成第二腔的第二電極。
10.一種用于形成非易失性電阻存儲(chǔ)單元的方法，包括: 在第一電極上將所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分的前體形成為垂直延伸結(jié)構(gòu)，其中所述第一部分包括跨所述垂直延伸結(jié)構(gòu)的寬度的至少一種憶阻材料和位于所述至少一種憶阻材料之上的硬膜材料； 蝕刻所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的第一部分的所述前體，以形成所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的經(jīng)圖案化的第一部分；以及 通過(guò)形成圍繞所述經(jīng)圖案化的第一部分的側(cè)壁的間隔物材料，鈍化所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的所述經(jīng)圖案化的第一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成圍繞側(cè)壁的間隔物材料包括:形成從所述第一電極垂直延伸到所述至少一種憶阻材料的上部的高度或所述經(jīng)圖案化的第一部分的所述硬膜材料的剩余部分的上部的高度的憶阻材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中形成垂直延伸的憶阻材料包括:形成不比所述經(jīng)圖案化的第一部分的至少一種憶阻材料的最小電阻率更小的電阻率的憶阻材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括在層間介電材料中形成溝槽，以暴露所述至少一種憶阻材料的上部表面的至少一部分或所述硬膜材料的所述剩余部分的上部表面的至少一部分，并且形成所述非易失性電阻存儲(chǔ)單元的、作為開(kāi)關(guān)元件的第二部分，以覆蓋被暴露的表面和所述溝槽的側(cè)壁，以形成第一腔。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括形成作為所述第一腔中的通孔的第二電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括形成覆蓋所述第一腔的表面以形成第二腔的第二電極。
【文檔編號(hào)】H01L27/115GK104303300SQ201280072903
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】漢斯·塞-揚(yáng)·肖, 賈尼斯·H·尼克爾, R·斯坦利·威廉姆斯, 魯在星, 樸金元, 崔恩晶, 朱文石, 文智元, 李昌久, 孫英順, 金正太 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)