ReRAM單元中的場聚集特征部的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及ReRAM單元中的場聚集特征部。電阻式隨機存取存儲器（ReRAM）單元（401）包括第一導電電極（107）和在所述第一導電電極之上的電介質存儲材料層。所述電介質存儲材料層（109）在將細絲形成電壓施加到所述單元期間有助于導電細絲的形成。所述單元包括在所述電介質存儲材料層之上的第二導電電極（301）以及包括不通過光刻限定的多個散置的場聚集特征部（407）的界面區(qū)域。所述界面區(qū)域位于所述第一導電電極和所述電介質存儲材料層之間或位于所述電介質存儲材料層和所述第二導電電極之間。
【專利說明】ReRAM單元中的場聚集特征部
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及ReRAM單元，并且更具體地說涉及ReRAM單元中的場聚集特征部。
【背景技術】
[0002]電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)單元是這樣的存儲器單元，在該存儲器單元中通過跨單元的電極施加足夠高的電壓，導電細絲(通路)被形成為穿過電介質存儲材料，從而將所述單元置于低電阻率狀態(tài)中。在低電阻率狀態(tài)中，所述細絲可能因施加大的電流穿過電介質材料而中斷，從而將所述單元置于高電阻率狀態(tài)。電阻率狀態(tài)的不同可以被用于在ReRAM單元中存儲值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]通過參考附圖，本發(fā)明可以更好地被理解，并且其多個目的、特征以及優(yōu)點可以對于本領域技術人員顯而易見。
[0004]圖1-5給出了根據本發(fā)明的一種實施方式來形成ReRAM存儲器的一部分的各種視圖。
[0005]圖6給出了根據本發(fā)明的另一種實施方式來形成ReRAM存儲器的一部分的視圖。
[0006]圖7-8給出了根據本發(fā)明的另一種實施方式來形成ReRAM存儲器的一部分的各種視圖。
[0007]圖9-11給出了根據本發(fā)明的另一種實施方式來形成ReRAM存儲器的一部分的各種視圖。
[0008]圖12-16給出了根據本發(fā)明的另一種實施方式來形成ReRAM存儲器的一部分的各種視圖。
[0009]圖17給出了根據本發(fā)明的另一種實施方式來形成ReRAM存儲器的一部分的視圖。
[0010]除非另有說明，在不同附圖中使用的相同參考符號表示相同的項目。附圖不一定按比例繪制。
【具體實施方式】
[0011]以下內容給出了對用于實施本發(fā)明的模式的詳細描述。該描述旨在說明本發(fā)明并且不應被當作限定。
[0012]ReRAM存儲器單元包括具有散置的場聚集特征部的區(qū)域，所述散置的場聚集特征部允許在ReRAM單元的電極之間生成數量有限并且更加一致的穿過電介質存儲材料層的電流細絲。這些場聚集特征部允許所述細絲在陣列單元中有更加有組織且一致地布置，從而實現在類似地編程的ReRAM單元之間的更加一致的電阻測量。在一些實施方式中，這些特征部包括納米團簇或由納米團簇形成的特征部。
[0013]圖1示出了用于根據本發(fā)明的實施方式來形成多個ReRAM單元的晶片101的部分截面?zhèn)纫晥D。晶片101包括襯底103以及在襯底103之上形成的電介質層105。在一種實施方式中，襯底103是包括多個層和結構的復合結構。例如，襯底103可以包括體硅基底層以及多個形成于其上的晶體管。這些晶體管可以包括由導電材料形成的電極結構(例如柵極、電流端子電極)。襯底103可以還包括將所述襯底的導電結構和半導體結構分離的電介質結構(例如側壁分離物、溝道隔離區(qū)域)。然而在其它實施方式中，襯底103可能具有其它的配置，例如由塊狀材料構成的配置。
[0014]層105是在襯底103之上形成以使后續(xù)形成的ReRAM單元與襯底103隔離的電介質層。在一種實施方式中，層105由電介質材料(例如四乙基原娃酸鹽(TE0S)、Si02)形成。在一種實施方式中，層105是晶片的互連部分的層間電介質。所述互連部分包括導電互連體(未顯示)，所述導電互連體將晶體管和晶片101的其它器件電耦合到后續(xù)形成的外部導體(例如，結合焊盤)以及后續(xù)形成的ReRAM單元。互連導電結構(例如通孔、導電插塞)可以位于層105的其它部分(未顯不)中。在一種實施方式中，襯底103可能包括一個或多個導電互連層。
[0015]導電層107在層105上形成。導電層107包括將形成后續(xù)形成的ReRAM單元的底部電極的材料。層107可以由銅、鶴或其它導電材料(例如招、金、鉬、摻雜的多晶硅)或它們的組合構成。在一些實施方式中，層107可以包括多個導電材料層。在一種實施方式中,層107具有1000埃的厚度，但是在其它實施方式中可以具有其它厚度。
[0016]層109是電介質存儲材料層，在該層中可以形成導電細絲來將值存儲在ReRAM單元中。在一種實施方式中，電介質存儲材料可以是金屬氧化物，例如氧化鉿、氧化鎳、氧化銅以及氧化鈷。然而，可以使用有助于導電細絲形成的其它合適的材料。在一種實施方式中，層109具有500埃的厚度，但是在其它實施方式中可以具有其它厚度。層109可以以多種方式形成(例如被CVD、PECVD或原子層沉積的沉積、金屬的氧化、或濺射)。
[0017]電介質層111在層109上形成。層111可以具有電介質存儲材料或不同的電介質材料。層111具有的材料可以用對層109的材料有選擇性的蝕刻化學物質來蝕刻。在一種實施方式中，層111由對于選定的蝕刻化學物質具有與電介質層109不同的蝕刻速率的金屬氧化物或氧化硅構成。在一種實施方式中，層111為200埃厚，但是在其它實施方式中可以具有其它厚度。
[0018]在層111形成之后，在層111上形成納米團簇113。納米團簇是一種材料島，其在表面上形成，具有所形成的100納米或更少的尺寸(例如20納米或更少)，并且不必通過光刻限定。納米團簇的例子是硅納米晶體、鍺納米晶體、電介質納米團簇、金屬納米團簇(金、鉬、鎳、鈷)、以及娃化物納米團簇。這些納米團簇可以通過CVD處理來形成,在該CVD處理中單個團簇在表面上成核并且生長。在一個例子中，金屬納米團簇可以在退火處理之后通過派射相對薄(例如20nm)的金屬層來形成,在該退火處理中金屬被聚結到各個納米團簇。在一種實施方式中，納米團簇有20納米的高度和寬度，但是在其它實施方式中可以具有其它尺寸。
[0019]參照圖5，在一種實施方式中，所述納米團簇113被形成為使得各個納米團簇的材料接觸一些相鄰的納米團簇但是在其它相鄰的納米團簇之間包括開口(201)。在圖5的俯視圖中示出了晶片101的部分俯視圖。如圖5的視圖所示，所述納米團簇113限定了若干個使層111暴露出來的開口。在圖5的實施方式中，納米團簇113被示為具有圓形形狀，然而，其它實施方式的納米團簇也可以具有其它的形狀。在一種實施方式中，所述納米團簇有75%的覆蓋密度，但是在其它實施方式中也可以具有其它的密度。
[0020]圖2是在層111通過使用納米團簇113作為掩模圖案化之后的晶片101的部分截面?zhèn)纫晥D。圖案化層111將在層111中相互間隔地形成多個開口 201。在一種實施方式中，開口 201具有10納米或更小的寬度，但是在其它實施方式中可以具有其它寬度。在層111由二氧化硅構成、納米團簇113由硅構成、以及層109由氧化鉿構成的一種實施方式中，蝕刻化學物質SF6或NF3可以被用于對層111進行圖案化。
[0021]圖3示出了在導電層301在納米團簇113之上并在開口 201中形成之后的晶片101的部分剖面?zhèn)纫晥D。在一種實施方式中，層301由導電材料(例如銅、鎢、金、鈷、鉬、鋁、或摻雜的多晶硅或它們的組合)形成(例如通過濺射、ALD、CVD)，所述導電材料將用于為ReRAM單元形成頂部電極。在一種實施方式中，層301具有1000埃的厚度，但是在其它實施方式中可以具有其它厚度。
[0022]在已示出的實施方式中，納米團簇113在形成層301之前未被去除。然而在其它實施方式中，納米團簇113在形成層301之前被去除。
[0023]圖4示出了在層301、111、109以及107被圖案化以形成圖4中示出的各個ReRAM單元之后的部分剖面?zhèn)纫晥D。在一種實施方式中，這些層通過使用光刻處理來圖案化，在所述光刻處理中掩模在層301之上形成并且被用于對所述層進行圖案化。在一種實施方式中，為了形成導電結構(未示出)，層107通過單獨的圖案來圖案化，該導電結構用于將所述單元耦合到所述ReRAM存儲器的其它電路(未示出)(例如讀、寫以及編程電路)。在一種實施方式中，所述單元位于ReRAM單元陣列的行和列中。在一種實施方式中，單元401和403具有200nm的寬度，但是在其它實施方式中可以具有其它寬度。
[0024]在圖4的視圖之后，電介質層在晶片101之上形成。在一種實施方式中，所述晶片接著被平坦化以停止在層301上。在另一種實施方式中，可以在后續(xù)沉積的電介質層中制作開口以使層301暴露出來。后續(xù)的互聯(lián)層可以在晶片101上形成。這些后續(xù)的層包括耦合到頂部電極(所述單元的層301的結構)以將所述單元連接到所述存儲器的其它電路的互連結構。在形成導電外部端子之后，所述晶片被劃分為多個管芯。每個管芯都包括一個ReRAM單元陣列。各個管芯可以不僅包括存儲器的其它電路，而且也包括其它器件的電路(例如處理器、邏輯、時鐘電路)。
[0025]重新參照圖4，單元401和403各自分別包括具有散置的場聚集特征部(分別為405和407)的區(qū)域409和411。在一種實施方式中，所述場聚集特征部是層301形成于層111的開口 201中的部分。在“形成”處理期間，這些特征部產生了增強的電場，所述電場促進在這些位置穿過層109到底部電極的導電細絲413的形成。因此，細絲傾向于在由特征部限定的膜的特定區(qū)域形成。注意線條示出了當所述單元被編程時形成的細絲的大概位置。直到形成電壓第一次被施加到所述電極，那些細絲才出現。
[0026]在一些實施方式中，細絲在形成處理期間被形成，在所述形成處理中，跨電極施加高的細絲形成電壓(例如，在3V以上)。在對單元的后續(xù)寫入中，低電壓(例如，大約是1-2V)可以被用來改變單元的電阻率狀態(tài)以存儲特定的值。例如，寫入電壓跨電極施加以中斷特定位置處的細絲通路，從而使單元從低電阻率狀態(tài)改變到高電阻率狀態(tài)。寫入電壓可以跨電極施加，以重新連接被中斷的細絲，從而將單元從高電阻率狀態(tài)轉換到低電阻率狀態(tài)。然而，在不同的實施方式中，細絲可以通過不同的處理形成和/或所述單元可以通過不同的處理被寫入。例如，在一些實施方式中，細絲通過第一次寫入所述單元被形成。因此，對于這些實施方式，細絲形成電壓將是跨所述電極用于第一次寫入所述單元的電壓。跨單元的電極施加電壓是被施加到所述單元的各個電極的電壓之差。
[0027]由于傳統(tǒng)的ReRAM單元沒有場增強特征部，細絲的位置和數量較少受控制。陣列的不同單元對于各個單元可以具有很大程度的不同的數量的細絲和/或具有不同形狀的細絲。因此，對傳統(tǒng)的ReRAM單元來說，對于陣列中的不同單元，特定電阻率狀態(tài)的電阻值可能顯著地不同。
[0028]提供促進數量受控制的細絲和/或形狀更加受控制的細絲的生成的場增強特征部，可以導致陣列單元的電阻值更加一致和緊密。
[0029]此外，通過使每個單元具有多個場增強結構而不是一個場增強結構，可以通過形成處理在單元中產生數量受控制的細絲。單元的多根細絲中的每一根均對在低電阻率狀態(tài)下的單元的平均電阻有貢獻。雖然單元的一些細絲的電阻相對于單元的其它細絲可能不同，但單元的總體平均電阻將反映細絲的平均電阻。在被設計用于改進僅僅一根細絲的一些ReRAM中，細絲的變化可能導致在單元之間電阻的變化。因此，通過在單元中提供多個場增強特征部，在單元中產生的細絲的變化將“被平均掉”，從而使得在多個單元之間單元電阻更加一致。例如，在一些實施方式中，I/ (單元的總體電阻)大約等于I/ (單元的每根細絲的電阻)的總和。
[0030]圖6示出了根據本發(fā)明的另一種實施方式的晶片的部分剖面?zhèn)纫晥D。在圖6中具有與圖4中的結構相同的參考編號的結構類似于那些相應的結構。圖6的實施方式與圖4的實施方式的不同之處在于，納米團簇615在存儲材料層109上形成。此外，所述納米團簇615是電介質材料的，而圖4的納米團簇113可以是導電、半導體、或電介質材料的。場增強特征部613是層301形成于電介質納米團簇615之間的部分。這些特征部613位于區(qū)域609和611中。在這種實施方式中，沒有位于層109上面的等效的電介質層111。在這種實施方式中，納米團簇615不用于對層進行圖案化。
[0031]電介質納米團簇由電介質材料(例如氮化硅、二氧化硅、氧化鈰、或氧氮化硅)形成。在一種實施方式中，納米團簇可以通過首先形成硅納米晶體并且氧化或氮化所述納米晶體來形成。氧化鋪納米晶體可以通過熱液合成處理形成。
[0032]圖7和圖8是在ReRAM單元的另一種實施方式的形成中在不同階段的晶片701的部分截面圖。襯底703和層705以及707分別類似于襯底103和層105以及107。在圖7和圖8的實施方式中，導電納米晶體709形成于導電層707上并且與導電層707電接觸。在一種實施方式中，導電納米團簇709具有20納米的平均寬度和高度，但是在其它實施方式中可以具有其它寬度和高度(例如，50納米或更小的平均寬度)。
[0033]在一種實施方式中，納米團簇709被間隔開，使得它們不接觸相鄰的納米團簇。例如參見示出了晶片的部分俯視圖的圖16，其中納米團簇1211被間隔開，使得它們不接觸相鄰的納米團簇。在一種實施方式中，納米團簇709與其它相鄰的納米團簇間隔20納米，但是在其它實施方式中可以以不同的量間隔開。在一種實施方式中，納米團簇709具有40%的覆蓋密度，但是在其它實施方式中可以具有其它的密度。
[0034]返回參照圖7，在納米團簇709形成之后，類似于層109的電介質存儲材料層711在層707以及納米團簇709之上形成。層711類似于層109。導電層713 (類似于層301)在層711之上形成。
[0035]圖8示出了在層713、層711、以及層707被圖案化以形成ReRAM單元之后的晶片701，單元800在圖8中示出。對于單元800來說，層713的部分形成頂部電極，層711的部分形成存儲材料，以及層707的部分形成底部電極。在圖8的實施方式中，在區(qū)域801中的導電納米團簇709充當單元800的場增強特征部。通過跨層707和713施加“形成”電壓，在納米團簇709周圍形成增強的電場，從而生成穿過層711到頂部電極的細絲803。
[0036]在另一種實施方式中，納米團簇可以由無助于細絲形成的電介質材料形成。后續(xù)形成的存儲材料在電介質材料之間的開口中形成。電介質納米晶簇將被形成為彼此接觸但在它們之間將存在開口(見圖5)。場聚集特征部是底部電極的一部分，其接觸層711位于由納米團簇限定的開口中的存儲材料。
[0037]圖9-11給出了在根據另一種實施方式的ReRAM單元的形成過程中的晶片901的部分剖面?zhèn)纫晥D。參照圖9，襯底903和層905、907以及909分別類似于襯底103和層105、107以及109。導電納米團簇911在層909上形成。在一種實施方式中，納米團簇被彼此間隔開以使得它們不接觸相鄰的納米團簇。在一種實施方式中，納米團簇911彼此之間有大約20納米的間距，但是在其它實施方式中可以具有其它的間距。
[0038]電介質材料(例如，氮化硅、氧化硅)層在納米團簇之上形成，使得層913的最低頂部部分比納米團簇911的頂部高。層913可以具有與層909相同的材料，但是在其它實施方式中可以具有其它的電介質材料。在一種實施方式中，層913通過化學氣相沉積(CVD)處理來形成，但是在其它實施方式中可以通過其它處理來形成。
[0039]圖10示出了在晶片901被平坦化(例如，采用CMP處理)以形成平坦化的表面1001從而暴露部分納米團簇911之后的晶片901。在一種實施方式中，所述晶片901被平坦化以檢測納米團簇911的材料并且之后持續(xù)一段短的時間以確保納米團簇911的相當一部分的表面被暴露。之后，導電層1003在平坦化的表面1001之上形成并且電接觸納米團簇911。層1003與層301類似。
[0040]圖11示出了在層907、909、913以及1003被圖案化以形成單元1101之后的晶片901。在示出的實施方式中，位于區(qū)域1105中的導電納米團簇911充當用于單元1101的場增強特征部。隨著細絲形成電壓的施加，納米團簇911產生增強的電場，該電場促進細絲1103在特定位置上形成。
[0041]圖12-16示出了在根據本發(fā)明的另一種實施方式的ReRAM單元形成中的晶片1201的各種視圖。在圖12的實施方式中，襯底1203和電介質層1205、導電層1207以及存儲材料層1209分別地類似于襯底103、電介質層105、導電層107以及電介質存儲材料層109。然而，在圖12的實施方式中，由于層1209的頂部部分之后被圖案化，因而層1209可以形成為比層109厚。在存儲材料層1209形成之后，導電納米團簇在層1209上形成。在一種實施方式中，納米團簇具有20納米的平均寬度并且與其它的相鄰納米團簇間隔開20納米，但是在其它的實施方式中可以具有其它的平均寬度或其它的間距。圖16是示出了納米團簇1211的間距的晶片1201的俯視圖。在一種實施方式中，納米團簇1211具有在30-50%(例如40%)范圍內的覆蓋密度，但是在其它實施方式中可以具有其它密度。
[0042]在納米團簇1211形成之后，存儲材料層1209通過使用納米團簇1211作為蝕刻掩模來進行蝕刻，以形成開口 1213。在一種實施方式中，層1209通過利用對納米團簇材料有選擇性的蝕刻化學物質使用計時蝕刻來進行蝕刻。在一種實施方式中，開口 1213具有20納米的深度，但是在其它實施方式中可以具有其它深度。在圖12的實施方式中，層1209可以被形成為比圖4的實施方式的層109厚開口 1213的深度。
[0043]圖13示出了在電介質材料層1301在晶片1201之上形成之后的晶片1201。在一種實施方式中，層1301具有一定的厚度使得層1301的頂部的最低點比納米團簇1211的頂部高。在一種實施方式中，層1301由以下的電介質材料(例如TE0S、Si02)構成，該電介質材料無助于或相對較少地在施加到ReRAM單元的電極的細絲形成電壓下幫助細絲形成。這樣的電介質的一個例子是氮化硅。
[0044]圖14是在晶片1201被平坦化以形成平坦化的表面1401之后的晶片1202的部分截面?zhèn)纫晥D。在形成平坦化的表面1401的過程中，晶片1201被向下平坦化達到一定水平，使得納米團簇1211的相當一部分的表面被暴露。然后，導電層1403在晶片1201之上形成，使得層1403電接觸納米團簇1211。層1403類似于導電層301。
[0045]圖15是在層1403、1301、1209、以及1207被圖案化以形成ReRAM單元之后的晶片1201的部分側視圖，單元1500在圖15中被示出。在圖15的實施方式中，納米團簇1211在區(qū)域1501中形成場聚集特征部1507。特征部1507通過電介質層1301彼此隔離。當形成電壓被施加于層1403和1207之間的時候，在支柱1215與納米團簇1211的界面處生成電場以生成細絲1503。在一種實施方式中，使用支柱1205使得支柱之間的空間的深度能夠被選擇用于優(yōu)化細絲的形成。
[0046]圖17是示出了根據本發(fā)明的另一種實施方式的ReRAM單元的晶片的部分側視圖。除了納米團簇1211在形成層1403之前被去除之外，單元1700與單元1500類似。在一種實施方式中，晶片在層1301形成之后被平坦化。在這種實施方式中，納米團簇1211不必是導電的。在這種實施方式中，場聚集特征部是位于區(qū)域1701中的、支柱1215與頂部電極(層1403的)之間的界面。
[0047]在其它實施方式中，薄的導電層可以在頂部電極層(例如，301)之前在層109上形成，或者可以在存儲材料層109之前在層107上形成。該導電層可以利用其上形成的納米團簇來圖案化，以形成充當場聚集特征部的支柱。如果在底部電極上形成，存儲材料層可以在圖案化的特征部上形成。如果導電支柱在頂部電極層下面形成，電介質層將在支柱之上形成并且接著被平坦化以暴露支柱。然后，頂部導電層301將被形成為接觸導電支柱。
[0048]在一些實施方式中，在細絲形成過程中，較高的電壓被施加到單元的頂部電極。然而，在其它實施方式中，較高的電壓被施加到底部電極。在一些實施方式中，較低的電壓為地(OV)，但是在其它實施方式中，較低的電壓可以是-VDD (或施加到頂部電極的電壓的負數)。
[0049]對于一種實施方式所描述的特定特征可以與這里描述的其它實施方式的其它特征組合。例如，場聚集特征部可以針對單元的底部電極和頂部電極兩者而形成。例如，單元可以包括納米團簇911和709 二者。
[0050]為形成每個單元的多個場聚集特征部而使用納米團簇，可以允許形成多個可以比那些由光刻限定的特征部小的特征部。因此，相對于通過光刻限定特征部的單元，更多特征部可以位于單元中。[0051]在一種實施方式中，一種電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)單兀包括第一導電電極和在所述第一導電電極之上的電介質存儲材料層。所述電介質存儲材料層在將細絲形成電壓施加到所述ReRAM單元期間有助于導電細絲的形成。所述ReRAM單元包括在所述電介質存儲材料層之上的第二導電電極以及包括多個不通過光刻限定的散置的場聚集特征部的界面區(qū)域。所述界面區(qū)域位于所述第一導電電極與所述電介質存儲材料層之間或位于所述電介質存儲材料層和所述第二導電電極之間。
[0052]在另一種實施方式中，一種用于形成電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)單元的方法包括形成第一導電層和在所述第一導電層之上形成電介質存儲材料層。所述電介質存儲材料層在對所述單元施加細絲形成電壓期間有助于導電細絲的形成。所述方法包括在所述電介質存儲材料層之上形成第二導電層以及形成具有多個散置的場聚集特征部的界面區(qū)域的單元區(qū)。所述界面區(qū)域的單元區(qū)形成于所述第一導電層與所述電介質存儲材料層之間或形成于所述電介質存儲材料層和所述第二導電層之間。形成所述界面區(qū)域的單元區(qū)包括使用納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部。
[0053]在另一種實施方式中，一種電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)單兀包括第一導電電極和在所述第一導電電極之上的電介質存儲材料層。所述電介質存儲材料層在將細絲形成電壓施加到所述ReRAM單元期間有助于導電細絲的形成。所述ReRAM單元包括在所述電介質存儲材料層上的納米團簇層。所述納米團簇層的每個納米團簇包括電介質材料。所述ReRAM單元包括在所述電介質存儲材料層之上的第二導電電極。第二導電電極的部分在所述納米團簇層的所述納米團簇之間延伸并且接觸所述電介質存儲材料層。在所述納米團簇層的所述納米團簇之間延伸的所述第二導電電極的所述部分形成場聚集特征部。
[0054]雖然已經示出和描述了本發(fā)明的特定實施方式，但本領域技術人員應認識到基于本發(fā)明的教導，可以做出進一步的改變和修改而不脫離本發(fā)明及其較寬的范圍，因此，所附權利要求在其范圍內包括所有這樣的落入本發(fā)明真正的主旨和范圍內的改變和修改。
【權利要求】
1.一種電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)單元，包括: 第一導電電極； 在所述第一導電電極之上的電介質存儲材料層，所述電介質存儲材料層在將細絲形成電壓施加到所述ReRAM單元期間有助于導電細絲的形成； 在所述電介質存儲材料層之上的第二導電電極；以及 包括多個不通過光刻限定的散置的場聚集特征部的界面區(qū)域，所述界面區(qū)域位于所述第一導電電極和所述電介質存儲材料層之間或位于所述電介質存儲材料層和所述第二導電電極之間。
2.根據權利要求1所述的ReRAM單元，其中第一界面區(qū)域在所述電介質存儲材料層之上，以及所述第二導電電極在該界面區(qū)域之上。
3.根據權利要求2所述的ReRAM單元，其中所述第一界面區(qū)域的多個散置的場聚集特征部中的每一個是從所述第二導電電極延伸通過所述第一界面區(qū)域并且接觸所述電介質存儲材料層的所述第二導電電極的延伸部分，以及其中所述第一界面區(qū)域包括圍繞所述多個散置的場聚集特征部中的每一個的電介質材料。
4.根據權利要求3所述的ReRAM單元，其中所述第一界面區(qū)域的電介質材料被進一步表征為多個電介質納米團簇，其中所述多個電介質納米團簇限定了從所述第二導電電極延伸的所述多個散置的場聚集特征部。
5.根據權利要求2所述 的ReRAM單元，其中所述多個散置的場聚集特征部中的每一個包括導電納米團簇。
6.根據權利要求2所述的ReRAM單元，其中所述第一界面區(qū)域的所述多個散置的場聚集特征部中的每一個是從所述第二導電電極延伸通過所述第一界面區(qū)域并且接觸所述電介質存儲材料層的所述第二導電電極的延伸部分，其中所述電介質存儲材料層包括第一金屬氧化物，以及其中所述第一界面區(qū)域包括圍繞所述多個散置的場聚集特征部中的每一個的電介質材料。
7.根據權利要求6所述的ReRAM單元，其中所述電介質材料能夠相對于所述第一金屬氧化物被選擇性地蝕刻。
8.根據權利要求2所述的ReRAM單元，其中所述電介質存儲材料層包括接觸所述第二導電電極的金屬氧化物的多個散置列，其中所述多個散置的場聚集特征部中的每一個位于在金屬氧化物的多個散置列中的相應的列與所述第二導電電極之間的界面上。
9.根據權利要求8所述的ReRAM單元，還包括圍繞所述電介質存儲材料層的金屬氧化物的多個散置列的電介質材料。
10.根據權利要求1所述的ReRAM單元，其中所述界面區(qū)域在所述第一導電電極之上以及所述電介質存儲材料層在所述界面區(qū)域之上。
11.根據權利要求10所述的ReRAM單元，其中所述多個散置的場聚集特征部中的每一個包括在所述第一導電電極上并且與所述第一導電電極電接觸的導電納米團簇。
12.一種用于形成電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)單元的方法，包括: 形成第一導電層； 在所述第一導電層上形成電介質存儲材料層，所述電介質存儲材料層在將細絲形成電壓施加到所述單元期間有助于導電細絲的形成；在所述電介質存儲材料層上形成第二導電層；以及 形成具有多個散置的場聚集特征部的界面區(qū)域的單元區(qū)，其中所述界面區(qū)域的單元區(qū)形成于所述第一導電層與所述電介質存儲材料層之間或形成于所述電介質存儲材料層與所述第二導電層之間，以及其中形成所述界面區(qū)域的單元區(qū)包括使用納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述使用納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部包括: 在所述電介質存儲材料層上形成納米團簇層；以及 在所述納米團簇層之上形成所述第二導電層，其中所述第二導電層的部分在所述納米團簇層的納米團簇之間延伸以接觸所述電介質存儲材料層，以及其中所述多個散置的場聚集特征部包括所述第二導電層在所述納米團簇層的納米團簇之間延伸以接觸所述電介質存儲材料層的所述部分。
14.根據權利要求13所述的方法，其中使用所述納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部還包括: 在于所述納米團簇層之上形成所述第二導電層之前，使用所述納米團簇層作為掩模在層中形成開口，其中所述第二導電層在所述納米團簇層的納米團簇之間延伸的所述部分延伸進入到所述開口中以接觸所述電介質存儲材料層。
15.根據權利要求13所述的方法，其中形成所述納米團簇層的進一步的特征在于所述納米團簇包括電介質材料。
16.根據權利要求12所述的方法，其中使用所述納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部包括: 在所述電介質存儲材料層上形成所述納米團簇層，其中所述納米團簇層的納米團簇是導電的； 在所述納米團簇層之上形成電介質層，其中所述電介質層形成在所述納米團簇層的納米團簇之間； 將所述電介質層平坦化以至少暴露所述納米團簇層的頂部部分；以及 在所述電介質層以及納米團簇層之上形成所述第二導電層，其中所述第二導電層與所述納米團簇層的所述暴露的頂部部分電接觸，以及其中所述多個散置的場聚集特征部中的每一個包括所述納米團簇層的納米團簇。
17.根據權利要求16所述的方法，其中使用所述納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部包括: 在于所述納米團簇層之上形成所述電介質層之前，使用所述納米團簇層作為掩模在所述電介質存儲材料層中形成開口，其中所述電介質層的部分延伸到所述開口中。
18.根據權利要求12所述的方法，其中使用所述納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部包括: 在所述電介質存儲材料層上形成所述納米團簇層； 使用所述納米團簇層作為掩模在所述電介質存儲材料層中形成開口； 去除所述納米團簇層； 在所述開口內形成電介質層，其中所述電介質層的頂面與所述電介質存儲材料層的頂面對齊； 在所述電介質層之上形成所述第二導電層，其中所述多個散置的場聚集特征部中的每一個包括所述電介質存儲材料層與所述第二導電層直接接觸的界面。
19.根據權利要求12所述的方法，其中使用所述納米團簇層來限定所述多個散置的場聚集特征部包括: 在所述第一導電層上形成所述納米團簇層，其中所述納米團簇層的納米團簇是導電的，其中所述電介質存儲材料層形成于所述納米團簇層之上，其中所述電介質存儲材料層的部分在所述納米團簇層的納米團簇之間延伸以接觸所述第一導電層，以及其中所述多個散置的場聚集特征部中的每一個均包括所述納米團簇層的納米團簇。
20.一種電阻式隨機存取存儲器(ReRAM)單元，包括: 第一導電電極； 在所述第一導電電極之上的電介質存儲材料層，所述電介質存儲材料層在將細絲形成電壓施加到所述ReRAM單元期間有助于導電細絲的形成； 在所述電介質存儲材料層上的納米團簇層，其中所述納米團簇層的每個納米團簇均包括電介質材料；以及 在所述電介質存儲材料層之上的第二導電電極，其中所述第二導電電極的部分在所述納米團簇層的納米團簇之間延伸并且接觸所述電介質存儲材料層，其中所述第二導電電極在所述納米團簇層的納米團簇之間延伸的所述部分形成場聚集特征部。
【文檔編號】H01L45/00GK103456883SQ201310205005
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權日:2012年6月1日
【發(fā)明者】F·K·小貝克爾, 周鋒, 張克民, 洪全敏 申請人:飛思卡爾半導體公司