電子單元和存儲(chǔ)器陣列的制作方法
1.本公開(kāi)一般涉及電子設(shè)備，并且更準(zhǔn)確地說(shuō)，涉及被布置在陣列中的集成開(kāi)關(guān)單元。本實(shí)用新型具體涉及雙向閾值開(kāi)關(guān)(ots)設(shè)備。
背景技術(shù)：
2.在硫系材料中，目前研究了兩類用于在電子設(shè)備中使用的材料，尤其是用于開(kāi)關(guān)設(shè)備和存儲(chǔ)器的制造的材料。特別是，對(duì)無(wú)記憶效應(yīng)的電子開(kāi)關(guān)材料(雙向閾值開(kāi)關(guān)(ots)材料)和相變材料進(jìn)行了區(qū)分。這兩種材料都可以用在電子集成器件的薄膜中。
3.取決于施加在單元上的電壓電位量,ots材料在“接通”和“關(guān)斷”狀態(tài)之間切換。當(dāng)通過(guò)雙向閾值開(kāi)關(guān)的電壓超過(guò)閾值電壓時(shí)，雙向閾值開(kāi)關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化。一旦達(dá)到閾值電壓，將觸發(fā)“接通”狀態(tài)，并且雙向閾值開(kāi)關(guān)處于基本導(dǎo)通狀態(tài)。如果電流或電壓降到閾值以下，則雙向閾值開(kāi)關(guān)將返回“關(guān)斷”狀態(tài)。
4.相變材料是指在熱作用下可以在晶相和非晶相之間切換的材料。由于非晶材料的電阻明顯大于晶體材料的電阻，因此這種現(xiàn)象可以用于定義兩種記憶狀態(tài)，由通過(guò)相變材料測(cè)量的電阻區(qū)分。在相變存儲(chǔ)器中最常用的相變材料是由鍺、銻和碲組成的合金。
5.由于雙向閾值開(kāi)關(guān)在“接通”狀態(tài)下的驅(qū)動(dòng)電流能力以及“接通”和“關(guān)斷”狀態(tài)之間的電流比，因此其在作為選擇設(shè)備時(shí)非常有用。然而，雙向閾值開(kāi)關(guān)在切換時(shí)會(huì)受到電流超調(diào)的影響。
6.需要改進(jìn)包含雙向閾值開(kāi)關(guān)的現(xiàn)有的集成開(kāi)關(guān)單元。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
7.本公開(kāi)的目的是提供電子單元和存儲(chǔ)器陣列，以至少部分地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
8.本公開(kāi)的一方面提供了一種電子單元，包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在第一電極下方；以及電阻器，具有固定電阻，在雙向閾值開(kāi)關(guān)層下方。
9.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電子單元還包括位于雙向閾值開(kāi)關(guān)層與電阻器之間的第二電極。
10.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中雙向閾值開(kāi)關(guān)層的下表面與第二電極的上表面接觸，并且其中上表面和下表面具有相同的尺寸。
11.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電子單元還包括存儲(chǔ)器層，存儲(chǔ)器層位于第一電極與雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。
12.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電子單元還包括阻擋層，阻擋層在存儲(chǔ)器層與雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。
13.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中存儲(chǔ)器層由相變材料制成。
14.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中存儲(chǔ)器層是電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。
15.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中存儲(chǔ)器層是磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。
16.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中第一電極的下表面與存儲(chǔ)器層的上表面接觸，并且其中上表面和下表面具有相同的尺寸。
17.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中電阻器具有l(wèi)形橫截面。
18.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中電阻器的l形橫截面與雙向閾值開(kāi)關(guān)層的形狀自對(duì)準(zhǔn)。
19.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中單元是包括字線和位線的存儲(chǔ)器的一部分，并且其中單元通過(guò)電阻器連接到字線并且通過(guò)第一電極連接到位線。
20.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中雙向閾值開(kāi)關(guān)層的上表面與第一電極的下表面接觸，并且其中上表面和下表面具有相同的尺寸。
21.本公開(kāi)的另一方面提供了一種電子單元，包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在第一電極下方；以及電阻器，連接到雙向閾值開(kāi)關(guān)層；其中第一電極和電阻器由難熔金屬或難熔金屬氮化物中的一種制成。
22.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電子單元還包括第二電極，第二電極位于雙向閾值開(kāi)關(guān)層與電阻器之間。
23.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中雙向閾值開(kāi)關(guān)層的下表面與第二電極的上表面接觸，并且其中上表面和下表面具有相同的尺寸。
24.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電子單元還包括存儲(chǔ)器層，存儲(chǔ)器層位于第一電極與雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。
25.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電子單元還包括阻擋層，阻擋層位于存儲(chǔ)器層與雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。
26.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中存儲(chǔ)器層由相變材料制成。
27.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中存儲(chǔ)器層是電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。
28.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中存儲(chǔ)器層是磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。
29.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中第一電極的下表面與存儲(chǔ)器層的上表面接觸，并且其中上表面和下表面具有相同的尺寸。
30.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中電阻器具有l(wèi)形橫截面。
31.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中電阻器的l形橫截面與雙向閾值開(kāi)關(guān)層的形狀自對(duì)準(zhǔn)。
32.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中單元是包括字線和位線的存儲(chǔ)器的一部分，并且其中單元通過(guò)電阻器連接到字線，并且通過(guò)第一電極連接到位線。
33.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中雙向閾值開(kāi)關(guān)層的上表面與第一電極的下表面接觸，并且其中上表面和下表面具有相同的尺寸。
34.根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中電阻器具有固定電阻。
35.本公開(kāi)的另一方面提供了一種存儲(chǔ)器陣列，包括：字線；位線；多個(gè)單元，耦合在字線與位線之間；其中，每個(gè)單元包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在第一電極下方；以及電阻器，具有固定電阻，在雙向閾值開(kāi)關(guān)層下方；其中每個(gè)單元通過(guò)電阻器連接到字線中的一個(gè)字線，并且通過(guò)第一電極連接到位線中的一個(gè)位線。
36.本公開(kāi)的另一方面提供了一種存儲(chǔ)器陣列，包括：字線；位線；多個(gè)單元，耦合在字線與位線之間；其中，每個(gè)單元包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在第
一電極下方；以及電阻器，連接到雙向閾值開(kāi)關(guān)層；其中第一電極和電阻器由難熔金屬或難熔金屬氮化物中的一種制成；其中每個(gè)單元通過(guò)電阻器連接到字線中的一個(gè)字線，并且通過(guò)第一電極連接到位線中的一個(gè)位線。
37.利用本公開(kāi)的實(shí)施例有利地增加了單元的壽命。
附圖說(shuō)明
38.上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他內(nèi)容將在以下具體實(shí)施例的描述中詳細(xì)描述，這些具體實(shí)施例是通過(guò)說(shuō)明性而非限制性附圖給出的，其中：
39.圖1a和圖1b示出了雙向閾值開(kāi)關(guān)單元實(shí)施例的兩個(gè)簡(jiǎn)化截面圖；
40.圖2a和圖2b示出了雙向閾值開(kāi)關(guān)單元的另一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)簡(jiǎn)化截面圖；
41.圖3示出了存儲(chǔ)器單元實(shí)施例的簡(jiǎn)化橫截面圖；
42.圖4示出了存儲(chǔ)器單元另一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化橫截面圖；
43.圖5顯示了存儲(chǔ)器單元陣列的簡(jiǎn)化示意圖；
44.圖6通過(guò)示意圖說(shuō)明了圖5所示的存儲(chǔ)器單元陣列的制造工藝步驟；
45.圖7通過(guò)示意圖說(shuō)明了圖5所示存儲(chǔ)器單元陣列制造工藝的另一步驟；
46.圖8通過(guò)示意圖說(shuō)明了圖5所示存儲(chǔ)器單元陣列制造工藝的另一步驟；
47.圖9通過(guò)示意圖說(shuō)明了圖5所示存儲(chǔ)器單元陣列制造工藝的另一步驟；以及
48.圖10通過(guò)示意圖說(shuō)明了圖5所示存儲(chǔ)器單元陣列制造過(guò)程的另一個(gè)步驟。
具體實(shí)施方式
49.類似特征已通過(guò)各種圖中的類似附圖標(biāo)記來(lái)指定。具體而言，各種實(shí)施例中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)和/或功能特征可以具有相同的附圖標(biāo)記，并且可以配置相同的結(jié)構(gòu)、尺寸和材料特性。
50.為清楚起見(jiàn)，僅對(duì)有助于理解本文所述實(shí)施例的操作和元件進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明和描述。具體而言，在陣列中組織的開(kāi)關(guān)單元和選擇電路之間的電連接尚未詳細(xì)說(shuō)明，所公開(kāi)的實(shí)施例與現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)陣列或存儲(chǔ)器陣列以及相應(yīng)的尋址電路兼容。
51.除非另有說(shuō)明，否則當(dāng)提及連接在一起的兩個(gè)元件時(shí)，這表示除導(dǎo)體外沒(méi)有任何中間元件的直接連接，并且當(dāng)提及耦合在一起的兩個(gè)元件時(shí)，這表示這兩個(gè)元件可以連接或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)其他元件耦合。
52.在以下公開(kāi)中，除非另有說(shuō)明，否則當(dāng)提及絕對(duì)位置限定詞，如術(shù)語(yǔ)“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等，或相對(duì)位置限定詞，如術(shù)語(yǔ)“在
…
上方”、“在
…
下方”、“更高”、“更低”等，或方位限定詞，如“水平”，“垂直”等，參考圖中所示的方向。
53.除非另有規(guī)定，否則“大約”、“大致”、“實(shí)質(zhì)上”和“以
…
量級(jí)”的表述表示在10％以內(nèi)，優(yōu)選在5％以內(nèi)。
54.所公開(kāi)的實(shí)施例旨在克服常規(guī)雙向閾值開(kāi)關(guān)在電壓回跳方面的全部或部分缺陷，該電壓回跳發(fā)生在對(duì)ots進(jìn)行閾值化之后，并且電壓回跳導(dǎo)致電流超調(diào)。因此，公開(kāi)的實(shí)施例提供與ots電串聯(lián)的電阻元件以吸收這些超調(diào)。更具體地說(shuō)，公開(kāi)的實(shí)施例提供了一種解決方案，該解決方案允許在不需要附加表面積的情況下利用ots單元集成串聯(lián)電阻器。
55.圖1a和圖1b示出了雙向閾值切換(ots)小區(qū)100實(shí)施例的兩個(gè)簡(jiǎn)化截面圖。
56.圖1的表示僅示出了一個(gè)單元或ots，但應(yīng)注意，本公開(kāi)的開(kāi)關(guān)單元是使用硫系材料、半導(dǎo)體材料、電阻材料、絕緣材料的薄膜層制造的大量集成開(kāi)關(guān)單元的一部分，導(dǎo)電材料等。
57.為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，參考各層以指定構(gòu)成開(kāi)關(guān)單元的堆疊的對(duì)應(yīng)元件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)踐中，對(duì)應(yīng)的層對(duì)應(yīng)于沉積和蝕刻的薄膜，以形成由絕緣溝槽分隔并且(例如在陣列中)布置的單個(gè)開(kāi)關(guān)元件。每個(gè)開(kāi)關(guān)單元的端子或電極可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的堆疊層互連，例如以線和列的形式。
58.單元100包括電阻器102或電阻元件(其電阻值固定，即，非可變)、雙向閾值開(kāi)關(guān)(ots)層104、頂電極105和導(dǎo)電層106，導(dǎo)電層106連接至頂電極105。ots層104位于電阻器102和頂電極105之間。
59.當(dāng)施加在導(dǎo)電層106和電阻器102之間的電壓超過(guò)閾值電壓vth時(shí)，ots層104具有電阻率顯著降低的特性。由施加在層的頂部和底部之間的電壓觸發(fā)的這種減少(或增加)允許考慮層在“關(guān)斷”狀態(tài)和“接通”狀態(tài)之間形成開(kāi)關(guān)。如果施加到ots層104的電壓低于ots層104的閾值vth，則ots層104保持在“關(guān)斷”或高阻狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，僅泄漏電流流過(guò)單元100。如果施加高于閾值vth的電壓，則ots層104切換到“接通”狀態(tài)并且以相對(duì)低電阻狀態(tài)操作。在“接通”狀態(tài)下，電流流過(guò)單元100。ots層104的閾值電壓vth例如包括在0.5v到5v之間。
60.ots層104例如由硫系材料制成，例如，在以下列表中選擇：鍺(ge)、碲(te)、硒(se)、鎢(w)、銻(sb)、砷(as)、銦(in)、硫(s)或這些材料的任何組合或合金。ots層104由相(晶體)在施加能量時(shí)不會(huì)發(fā)生變化的一種材料制成。
61.例如，ots層104的厚度包括在10nm和100nm之間，優(yōu)選在20nm和40nm之間。
62.可在美國(guó)專利no.8148707(對(duì)應(yīng)于歐洲專利no.2204851)中到適于形成ots層104的雙向材料的實(shí)例，其內(nèi)容通過(guò)引用在法律授權(quán)的范圍內(nèi)并入于此。
63.頂電極105通常形成單元100的電極(連接到位線)，而電阻器102形成單元100的另一電極(連接到字線)。
64.頂電極105連接至導(dǎo)電層106。導(dǎo)電層106形成位線。頂電極105和導(dǎo)電層106例如直接接觸。導(dǎo)電層106例如通過(guò)比頂電極105小的導(dǎo)電通孔連接到頂電極105，并且例如由鎢制成。
65.導(dǎo)電層106具有例如與頂電極105的尺寸之一相同或更大的寬度。
66.每個(gè)單元包括一個(gè)ots層104和一個(gè)頂電極105，它們通過(guò)絕緣層(未示出)與相鄰單元的ots層104和頂電極105分離。每個(gè)ots層104“完全受限”，這意味著每個(gè)小區(qū)的ots層104通過(guò)絕緣材料與相鄰小區(qū)的ots層104分離。ots層104和頂電極105例如具有平行六面體形狀，對(duì)于這兩個(gè)層，其例如具有相同的寬度和長(zhǎng)度。
67.電阻器102具有例如l形橫截面。電阻器102隨后具有水平部分1020和豎直部分1022。電阻器102例如被絕緣層包圍，未示出。該絕緣層的厚度使得電阻器102的豎直部分1022的上表面與絕緣層的上表面共面。在圖1中，電阻器102具有l(wèi)形橫截面，但電阻器102的形狀可以容易地在方形橫截面或任何其他形狀內(nèi)調(diào)整。電阻器102例如與ots層104接觸。
68.例如，頂電極105和電阻器102由任何難熔金屬和/或難熔金屬氮化物制成，例如碳(c)、氮化碳((cn)n)、鈦(ti)、氮化鈦(tin)、氮化鈦硅(tisin)、鎢(w)、氮化鎢(w2n、wn、wn2)、
氮化鎢碳、氮化鎢硅、鉭(ta)、氮化鉭(tan)、氮化鉭硅、鉭鎢或這些材料的任何組合或合金。頂電極105和電阻器102例如由相同的材料制成。頂電極105和電阻器102例如由兩種不同的材料制成。
69.頂電極105和導(dǎo)電層106可以由相同的導(dǎo)電材料或不同的導(dǎo)電材料制成。導(dǎo)電層106例如由銅制成。
70.圖1a、圖1b、圖2a、圖2b、圖3和圖4的實(shí)施例在遵循正交空間系統(tǒng)xyz的空間中示出，其中z軸與單元100的導(dǎo)電層106的頂面正交。
71.在圖1a和圖1b的實(shí)施例中，頂部導(dǎo)電層106沿x方向水平延伸。在圖1a的示例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選相對(duì)于單元100居中，并且沿y方向垂直延伸。在圖1b的示例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選地相對(duì)于單元100居中并且沿方向x垂直延伸。
72.因此，圖1a和圖1b之間的差異是l形電阻器的方向。圖1a稱為“自對(duì)準(zhǔn)壁”單元結(jié)構(gòu)，其中電阻器102的寬度等于導(dǎo)電層106的寬度。在圖1a中，電阻器102和導(dǎo)電層106例如使用相同的掩模層在相同方向上形成。
73.圖1b對(duì)應(yīng)于以不同方式使用“自對(duì)準(zhǔn)壁技術(shù)”，其中電阻器102的寬度不等于導(dǎo)電層106的寬度。在圖1b中，例如，電阻器102、ots層104和頂電極105使用與用于形成導(dǎo)電層106的掩模層相同的掩模層形成，但是與導(dǎo)電層106的方向相比，其定向在垂直方向上。圖1b的單元架構(gòu)允許將電阻器102集成到ots設(shè)備中而無(wú)面積損失，代價(jià)為非關(guān)鍵的附加掩模以及數(shù)個(gè)附加工藝步驟。
74.在圖1a和圖1b二者中，每個(gè)電阻器102的底部1020的互連件(未顯示)垂直于導(dǎo)電層106的互連件。換言之，如果導(dǎo)電層106以列的形式組織，則底電極以行的形式組織。
75.本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于電阻器102不在單元100的外部，而是集成到單元100的一部分。
76.圖2a和圖2b示出了雙向閾值開(kāi)關(guān)單元200的另一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)簡(jiǎn)化截面圖。
77.圖2a、圖2b中所示的單元200與圖1a、圖1b中所示的單元100相似，不同之處在于單元200包括局部底電極202。例如，底電極202位于ots層104下方，這意味著底電極202位于電阻器102和ots層104之間。底電極202例如延伸到ots層104的整個(gè)表面之下，這意味著底電極202具有與ots層104的長(zhǎng)度和寬度相同的長(zhǎng)度和寬度。電阻器102例如與底電極202接觸，底電極202與ots層104接觸。
78.局部底電極202提供ots層104所有表面中電流的均勻化。
79.例如，底電極202由任何導(dǎo)電材料制成，例如碳(c)或氮化碳((cn)n)。例如，底電極202不是由金屬或金屬組合制成。
80.例如，底電極202的厚度包括在1nm和10nm之間，優(yōu)選在4nm和6nm之間。
81.在圖2a的示例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選相對(duì)于單元200居中，并且沿y方向垂直延伸。
82.在圖2b的示例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選相對(duì)于單元200居中，并且沿x方向垂直延伸。
83.與ots單元集成的電阻器102的提供為各種設(shè)備提供了新的集成機(jī)會(huì)。特別是，這允許在不增加額外面積的情況下將開(kāi)關(guān)與存儲(chǔ)器單元集成。
84.圖3示出了存儲(chǔ)器單元300實(shí)施例的橫截面圖。
85.圖4示出了存儲(chǔ)器單元400的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。
86.圖3所示的存儲(chǔ)器單元300和圖4所示的存儲(chǔ)器單元400分別類似于圖1b所示的單元100和圖2b所示的單元200，不同之處在于存儲(chǔ)器單元300、400包括存儲(chǔ)器層302。存儲(chǔ)器層302位于ots層104上方以及ots層104和頂電極105之間。
87.當(dāng)施加到單元的電壓高于ots層104的閾值電壓(vth)時(shí)，電流可以流過(guò)存儲(chǔ)器單元300、400中的ots層104和存儲(chǔ)器層302，并且可能導(dǎo)致層302的電阻率發(fā)生變化。該改變可以改變層302的存儲(chǔ)器狀態(tài)，從而改變存儲(chǔ)器單元300、400的電特性。
88.高阻狀態(tài)可以與“重置”狀態(tài)或邏輯“0”值相關(guān)，而低阻狀態(tài)可以與“設(shè)置”狀態(tài)或邏輯“1”值相關(guān)。
89.根據(jù)圖3和圖4的實(shí)施例，存儲(chǔ)器單元300、400包括存儲(chǔ)器層302和ots層104之間的阻擋層304。
90.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器層302由相變材料(pcm)制成，該相變材料在施加諸如熱、光、電壓電勢(shì)或電流等能量時(shí)從高電阻狀態(tài)(通常為非晶態(tài))切換到低電阻狀態(tài)(通常為晶態(tài))。相變材料可以從完全非晶態(tài)切換到完全晶態(tài)，或者在完全非晶態(tài)和完全晶態(tài)之間的整個(gè)頻譜中在局部有序的不同可檢測(cè)狀態(tài)之間切換。在存儲(chǔ)器層302是pcm層的情況下，電阻器102例如是加熱化合物。存儲(chǔ)器層302例如由諸如相變硫系化合物的任何相變材料制成。例如，存儲(chǔ)器層302由鍺、銻、碲或所有或部分這些化合物的任何合金制成。
91.根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器層302是電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(rram)層。存儲(chǔ)器層302例如由一種或多種電介質(zhì)材料制成，其中在施加相對(duì)高的電壓時(shí)形成傳導(dǎo)路徑。存儲(chǔ)器層302更精確地由硫系化合物(例如ge2sb2te5合金或aginsbte合金)、二元過(guò)渡金屬氧化物(例如氧化鎳和二氧化鈦)、鈣鈦礦(例如sr(zr)tio3和pr
0.7
ca
0.3
mno3)、固態(tài)電解質(zhì)(如單硫化鍺、硒化鍺、氧化硅、硫化銅)、有機(jī)電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物(如cutcnq)、有機(jī)施主-受主系統(tǒng)(如al-aidcn)和/或二維絕緣材料(如六角氮化硼)組成。
92.根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器層302是磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(mram)層，這意味著層302的電阻在施加電子電流時(shí)改變。存儲(chǔ)器層302由兩個(gè)鐵磁層形成，每個(gè)鐵磁層可保持磁化，由薄絕緣層隔開(kāi)。兩個(gè)鐵磁層中的一個(gè)鐵磁層稱為“固定層”，具有固定(不可變)的磁化方向，并且充當(dāng)電子自旋極化器。另一個(gè)鐵磁層稱為“自由層”，其方向可以被相對(duì)較高的編程電流翻轉(zhuǎn)(即，它是可變的)。通過(guò)改變編程電流的方向，可以改變自由層的磁化方向。
93.例如，存儲(chǔ)器層302延伸到ots層104的整個(gè)表面上方，這意味著存儲(chǔ)器層302的長(zhǎng)度和寬度與ots層104的長(zhǎng)度和寬度相同。例如，存儲(chǔ)器層302的厚度包括在10nm和100nm之間，優(yōu)選在30nm和60nm之間。
94.例如，阻擋層304是限制存儲(chǔ)器層302擴(kuò)散到ots層104的層，反之亦然。例如，阻擋層304用于限制存儲(chǔ)器層302的材料和ots層104的材料的混合。
95.阻擋層304例如由任何導(dǎo)電材料和/或擴(kuò)散材料制成，例如碳(c)和氮化碳((cn)n)。例如，由于金屬材料在ots層104中的擴(kuò)散，阻擋層304不是由金屬制成的。
96.例如，阻擋層304延伸到ots層104的整個(gè)表面上方，這意味著阻擋層304的長(zhǎng)度和寬度與ots層104和存儲(chǔ)器層302的長(zhǎng)度和寬度相同。阻擋層304具有例如包括在5nm和30nm之間、優(yōu)選在15nm和25nm之間的厚度。
97.在圖3的示例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選相對(duì)于存儲(chǔ)器單元300居中，并且
沿x方向垂直延伸。在另一個(gè)實(shí)施例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選地相對(duì)于存儲(chǔ)器單元300居中并且沿y方向垂直延伸。
98.在圖4的示例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選相對(duì)于存儲(chǔ)器單元400居中，并且沿x方向垂直延伸。在另一個(gè)實(shí)施例中，電阻器102的豎直部分1022優(yōu)選地相對(duì)于存儲(chǔ)器單元400居中，并且沿著方向y垂直延伸。
99.圖5示出了存儲(chǔ)器單元陣列500的簡(jiǎn)化示意圖。
100.存儲(chǔ)器單元陣列500包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元，如圖3所示的存儲(chǔ)器單元300。
101.在圖5中，存儲(chǔ)器單元300位于多條位線501和字線503之間。在圖5中，位線501用垂直線表示，字線503用水平線表示。
102.每個(gè)存儲(chǔ)器單元300包括電阻器102、ots層104(或ots化合物)和存儲(chǔ)器層302(或模塊化電阻率化合物)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)存儲(chǔ)器單元300通過(guò)頂電極105連接到由導(dǎo)電層106構(gòu)成的位線501，并且通過(guò)電阻器102連接到字線503。
103.存儲(chǔ)器單元500的陣列已經(jīng)用存儲(chǔ)器單元300示出，然而存儲(chǔ)器單元500的陣列可以容易地適配于單元100、200或存儲(chǔ)器單元400。
104.圖6至圖10通過(guò)示意圖說(shuō)明了圖5所示的存儲(chǔ)器單元陣列500的制造工藝步驟。
105.在本實(shí)施例中，例如，沿著第一方向使用掩模601(圖6)形成激活區(qū)域，以便創(chuàng)建字線(503，圖5)。一些接觸件701然后形成在激活區(qū)域的頂部(圖7)。
106.例如，電阻器102例如，沿著與第一方向正交的第二方通過(guò)掩模801(圖8)形成。在形成電阻器102之后，形成ots層104和頂電極105。然后使用掩模901的“自對(duì)準(zhǔn)壁”技術(shù)對(duì)頂電極105、ots層104和電阻器102進(jìn)行圖案化。在沉積絕緣層并且通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光將其去除以便暴露頂電極之后，沉積導(dǎo)電層106以便形成位線(501，圖5)。
107.例如，導(dǎo)電層106、頂電極105和ots層104由掩模1001形成。導(dǎo)電層106形成位線(501，圖5)。
108.掩模是臨時(shí)掩模，其用于為相關(guān)步驟定位，然后按照微電子行業(yè)的慣例被移除。
109.在陣列的每個(gè)單元中包括電阻器102的優(yōu)點(diǎn)是，它允許限制電流的超調(diào)，該電流通常出現(xiàn)在閾值期間，并且干擾單元。
110.本技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是增加了單元的壽命。
111.一個(gè)實(shí)施例旨在克服集成設(shè)備中現(xiàn)有開(kāi)關(guān)單元的全部或部分缺點(diǎn)。
112.一個(gè)實(shí)施例提供了一種包含集成堆疊的電子單元，該集成堆疊依次具有：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層；以及電阻器。
113.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電子單元包括位于雙向閾值開(kāi)關(guān)層與電阻器之間的第二電極。
114.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電子單元包括在第一電極與雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間的存儲(chǔ)器層。
115.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電子單元包括在存儲(chǔ)器層和雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間的阻擋層。
116.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器層由相變材料制成。
117.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電子單元是電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
118.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電子單元是磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
119.根據(jù)實(shí)施例，電阻器具有l(wèi)形橫截面。
120.根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電阻器的l形橫截面與雙向閾值開(kāi)關(guān)層的形狀自對(duì)準(zhǔn)。
121.一個(gè)實(shí)施例提供了一種包括所述多個(gè)單元的陣列，其中單元通過(guò)其相關(guān)電阻器連
接到字線，并且通過(guò)其相關(guān)第一電極連接到位線。
122.已經(jīng)描述了各種實(shí)施例和變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以組合這些實(shí)施例的某些特征，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易出現(xiàn)其他變型。
123.最后，基于上文提供的功能描述，本文描述的實(shí)施例和變型的實(shí)際實(shí)現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種電子單元，其特征在于，包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在所述第一電極下方；以及電阻器，具有固定電阻，在所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層下方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子單元，其特征在于，還包括位于所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層與所述電阻器之間的第二電極。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子單元，其特征在于，所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層的下表面與所述第二電極的上表面接觸，并且其中所述上表面和所述下表面具有相同的尺寸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子單元，其特征在于，還包括存儲(chǔ)器層，所述存儲(chǔ)器層位于所述第一電極與所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子單元，其特征在于，還包括阻擋層，所述阻擋層在所述存儲(chǔ)器層與所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子單元，其特征在于，所述存儲(chǔ)器層由相變材料制成。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子單元，其特征在于，所述存儲(chǔ)器層是電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子單元，其特征在于，所述存儲(chǔ)器層是磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子單元，其特征在于，所述第一電極的下表面與所述存儲(chǔ)器層的上表面接觸，并且其中所述上表面和所述下表面具有相同的尺寸。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子單元，其特征在于，所述電阻器具有l(wèi)形橫截面。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子單元，其特征在于，所述電阻器的l形橫截面與所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層的形狀自對(duì)準(zhǔn)。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子單元，其特征在于，所述單元是包括字線和位線的存儲(chǔ)器的一部分，并且其中所述單元通過(guò)所述電阻器連接到所述字線并且通過(guò)所述第一電極連接到所述位線。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子單元，其特征在于，所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層的上表面與所述第一電極的下表面接觸，并且其中所述上表面和所述下表面具有相同的尺寸。14.一種電子單元，其特征在于，包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在所述第一電極下方；以及電阻器，連接到所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層；其中所述第一電極和所述電阻器由難熔金屬或難熔金屬氮化物中的一種制成。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子單元，其特征在于，還包括第二電極，所述第二電極位于所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層與所述電阻器之間。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子單元，其特征在于，所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層的下表面與所述第二電極的上表面接觸，并且其中所述上表面和所述下表面具有相同的尺寸。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子單元，其特征在于，還包括存儲(chǔ)器層，所述存儲(chǔ)器層位
于所述第一電極與所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子單元，其特征在于，還包括阻擋層，所述阻擋層位于所述存儲(chǔ)器層與所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層之間。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子單元，其特征在于，所述存儲(chǔ)器層由相變材料制成。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子單元，其特征在于，所述存儲(chǔ)器層是電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子單元，其特征在于，所述存儲(chǔ)器層是磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器層。22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子單元，其特征在于，所述第一電極的下表面與所述存儲(chǔ)器層的上表面接觸，并且其中所述上表面和所述下表面具有相同的尺寸。23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子單元，其特征在于，所述電阻器具有l(wèi)形橫截面。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電子單元，其特征在于，所述電阻器的l形橫截面與所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層的形狀自對(duì)準(zhǔn)。25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子單元，其特征在于，所述單元是包括字線和位線的存儲(chǔ)器的一部分，并且其中所述單元通過(guò)所述電阻器連接到所述字線，并且通過(guò)所述第一電極連接到所述位線。26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子單元，其特征在于，所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層的上表面與所述第一電極的下表面接觸，并且其中所述上表面和所述下表面具有相同的尺寸。27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子單元，其特征在于，所述電阻器具有固定電阻。28.一種存儲(chǔ)器陣列，其特征在于，包括：字線；位線；多個(gè)單元，耦合在所述字線與所述位線之間；其中，每個(gè)單元包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在所述第一電極下方；以及電阻器，具有固定電阻，在所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層下方；其中每個(gè)單元通過(guò)所述電阻器連接到所述字線中的一個(gè)字線，并且通過(guò)所述第一電極連接到所述位線中的一個(gè)位線。29.一種存儲(chǔ)器陣列，其特征在于，包括：字線；位線；多個(gè)單元，耦合在所述字線與所述位線之間；其中，每個(gè)單元包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在所述第一電極下方；以及電阻器，連接到所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層；
其中第一電極和所述電阻器由難熔金屬或難熔金屬氮化物中的一種制成；其中每個(gè)單元通過(guò)所述電阻器連接到所述字線中的一個(gè)字線，并且通過(guò)所述第一電極連接到所述位線中的一個(gè)位線。
技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)的實(shí)施例涉及電子單元和存儲(chǔ)器陣列。一種電子單元，包括：集成堆疊，依次包括：第一電極；雙向閾值開(kāi)關(guān)層，在所述第一電極下方；以及電阻器，具有固定電阻，在所述雙向閾值開(kāi)關(guān)層下方。利用本公開(kāi)的實(shí)施例有利地增加了單元的壽命。元的壽命。元的壽命。
