[发明专利]存储器单元开关装置

说明书

提供了具有多个存储器单元的存储器结构，每个存储器单元包括与开关装置结合的存储器装置。每个单元的存储器装置和开关装置串联连接，并且至少包括第一电极和第二电极。第一电极具有相对较高的电阻，以在存储器装置的操作期间提供减少的突然爆发电流。具有相对较高的电阻的第一电极可包含TiAlN或完全由TiAlN组成。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月6日提交的美国优先权专利申请US15/480782的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及具有多个存储器单元的存储器结构。每个存储器单元包括开关装置和存储器装置。

背景技术

存储器装置用于广泛的领域。例如，固态存储器可用于与计算装置相关的程序指令和数据的长期或短期存储。在设计固态存储器时，存储器密度、存取速度和可靠性都是重要的考虑因素。最近的固态存储器设计包括电阻变化存储器，诸如电阻随机存取存储器(ReRAM)和相变随机存取存储器(PCRAM或PRAM)。这些可以合并到三维架构中。这样的设计可以增加存储器密度。然而，在使用现有存取晶体管的电阻变化存储器中，每单位单元的占地面积增加。结果，与闪速存储器相比，难以实现增加的存储器密度。然而，可以在以交叉点存储器阵列配置来布置存储器单元的电阻变化存储器中减少每单位单元的占地面积。在这样的配置中，存储器单元被设置在交叉布线的交叉点处。因此，可以实现存储器密度的增加。

在交叉点存储器阵列的存储器单元中，除了存储器装置之外，还设置用于单元选择的选择装置或开关装置。开关装置的示例包括PN二极管、雪崩二极管、配置有使用金属氧化物的开关装置、以及通过莫脱(Mott)转变而在特定阈值电压处切换以突然增加电流的开关装置。然而，由于对开关装置被切换的阈值电压的限制，以及因为在非选择期间的泄漏电流可能较大，所以使用现有开关装置获得用于电阻变化存储器装置的足够阈值电压是有问题的。

替选地，开关装置可以包含硫族化物材料，诸如双向阈值开关(OTS)。OTS装置的特征在于，电流在切换阈值电压或更高电压处突然增加。这使得当开关装置被置于选择(接通(ON))状态时可以获得相对较大的电流密度。此外，由硫族化物材料制成的OTS层的微观结构是非晶态的，因此可以使用物理气相沉积(PVD)方法或化学气相沉积(CVD)方法在室温条件下形成OTS层。

发明内容

在三维存储器结构或阵列中，电阻变化存储器单元可以密集地封装在存储器阵列内。然而，存储器结构的性能至少部分地取决于与存储器单元相关联的开关装置的特性。特别地，期望提供这样的开关，其中减少由开关装置的激活引起的电流尖峰或突然爆发。

本公开的实施例提供了一种用于存储器装置的开关装置，该存储器装置包括相对较高电阻的电极。与传统电极相比，使用这样的电极，可以减少峰值电流。根据本公开的实施方案，电极可以包含钛。更具体地，本公开的实施例提供了一种使用氮化铝钛(TiAlN)形成的电极，在本文中也被称为第一电极。根据本公开的其他实施例，第一电极完全由TiAlN形成。

根据本公开的实施例，提供了一种开关装置。开关装置包括第一电极，第一电极包含钛。开关装置还包括第二电极和位于第一电极与第二电极之间的开关层。根据至少一些实施例，开关层是使用一种或更多种硫族元素形成的。

根据本公开的其他实施例，提供了一种存储单元。存储单元包括多个存储器单元。每个存储器单元包括开关装置，该开关装置具有第一电极，第一电极包括钛。

根据本公开的实施例的方法包括在衬底上沉积交替的TiN层和AlN层。在已沉积了期望数量的层之后，执行NH₃退火，以获得由TiAlN形成的电极。

根据以下描述，特别是当与附图一起时，本公开的实施例的附加特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是示例性三维存储器结构的透视图。