非易失性存儲(chǔ)器(NVM)是廣泛用在微電子產(chǎn)業(yè)中的存儲(chǔ)器的形式。迄今為止，NVM的主要形式已經(jīng)為閃速存儲(chǔ)器(例如，NAND、NOR等等)。然而，許多替代的NVM技術(shù)在下一代器件的發(fā)展之下。對(duì)于下一代NVM技術(shù)的一種考慮是其可以多容易與CMOS邏輯電路集成。嵌入式非易失性存儲(chǔ)器(e-NVM)是與邏輯器件(例如，在CMOS技術(shù)中制造)在片上集成的非易失性存儲(chǔ)器。因此e-NVM與獨(dú)立式NVM不同，在獨(dú)立式NVM中，存儲(chǔ)器陣列在專用于存儲(chǔ)器的襯底上被制造。嵌入式NVM有利地消除了對(duì)處理器與片外存儲(chǔ)器之間的芯片間通信的需要，并因此實(shí)現(xiàn)了對(duì)在片上實(shí)現(xiàn)的任何邏輯單元以及e-NVM(例如，CPU的核、圖形處理器執(zhí)行單元等等)的高速數(shù)據(jù)訪問(wèn)和寬的總線寬度的性能。

關(guān)于各種NVM技術(shù)，電阻式存儲(chǔ)器技術(shù)針對(duì)分立和e-NVM應(yīng)用兩者繼續(xù)表明是大有前途的。在電阻式存儲(chǔ)器(例如電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ReRAM或RRAM))中，位單元通常包括可切換的相對(duì)絕緣的存儲(chǔ)器材料設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)較導(dǎo)電的電極之間的兩端器件。在位單元內(nèi)，存儲(chǔ)器材料可以在兩種不同狀態(tài)之間切換：高電阻狀態(tài)(HRS)，其可以代表關(guān)閉或0狀態(tài)；以及低電阻狀態(tài)(LRS)，其可以代表打開(kāi)或1狀態(tài)。典型地，重置過(guò)程用于使用重置電壓來(lái)將ReRAM器件切換到HRS，并且設(shè)置過(guò)程用于使用設(shè)置電壓來(lái)將ReRAM器件切換到LRS。

對(duì)于電阻式存儲(chǔ)器技術(shù)的重要度量之一是編程電壓。由于在現(xiàn)有技術(shù)CMOS中發(fā)現(xiàn)的有限的操作電壓(例如，V_cc<0.9V)，獲得足夠低的編程電壓對(duì)于e-NVM應(yīng)用是尤其具有挑戰(zhàn)性的。

針對(duì)低編程電壓的許多ReRAM器件架構(gòu)已經(jīng)被高的潛通路泄漏困擾。如果位單元關(guān)閉狀態(tài)泄漏太高，則大的縱橫制(cross-bar)陣列可能消耗太多功率。一些混合ReRAM位單元架構(gòu)還包含薄膜選擇器元件(1S)以及電阻式存儲(chǔ)器元件(1R)，以便以與選擇器元件相關(guān)聯(lián)的編程電壓開(kāi)銷的一些代價(jià)減少關(guān)閉狀態(tài)的泄漏。這種“1R1S”位單元架構(gòu)可以用許多存儲(chǔ)器元件技術(shù)中的任何技術(shù)單片集成的許多選擇器元件技術(shù)中的任何技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

針對(duì)電阻式存儲(chǔ)器技術(shù)的重要度量中的另一個(gè)是位單元可靠性?？煽啃酝ǔ１幻枋鲇卸鄠€(gè)設(shè)置/重置周期的特征。對(duì)于商業(yè)應(yīng)用，位單元可能需要在百萬(wàn)或更多的周期上顯示穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

在附圖中通過(guò)示例的方式而不是通過(guò)限制的方式示出了本文中所描述的材料。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單和清楚，附圖中所示的元件并不必須按比例繪制。例如，為了清楚，一些元件的尺寸可以相對(duì)于其它元件放大。此外，在被認(rèn)為是適當(dāng)?shù)那闆r下，已經(jīng)在附圖中重復(fù)了附圖標(biāo)記以指示對(duì)應(yīng)的或類似的元件。在附圖中：

圖1A是根據(jù)實(shí)施例的包含位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的阻擋部的薄膜1S1R位單元的電路原理圖；

圖1B是根據(jù)實(shí)施例的示出薄膜1S1R位單元的I-V響應(yīng)的圖，所述薄膜1S1R位單元包含位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的阻擋部；

圖2A是根據(jù)實(shí)施例的包含位于選擇器電介質(zhì)材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的體導(dǎo)電氧化物阻擋部材料的薄膜1S1R位單元的截面視圖；

圖2B是根據(jù)實(shí)施例的包含位于選擇器電介質(zhì)材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的非氧化物金屬化合物的薄膜1S1R位單元的截面視圖；

圖3A和圖3B是根據(jù)實(shí)施例的包含位于選擇器電介質(zhì)材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的多層阻擋部的薄膜1S1R位單元的截面視圖；

圖4是根據(jù)實(shí)施例的包含位于選擇器電介質(zhì)材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的導(dǎo)電氧化物阻擋部的非平面薄膜1S1R位單元的截面視圖；

圖5是根據(jù)實(shí)施例的示出疊置式薄膜1S1R位單元的截面視圖；

圖6是根據(jù)實(shí)施例的示出形成包含位于選擇器氧化物材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的阻擋部的薄膜1S1R位單元的方法的流程圖；

圖7是根據(jù)實(shí)施例的示出形成包含位于選擇器氧化物材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的多層阻擋部的薄膜1S1R位單元的方法的流程圖；

圖8是根據(jù)實(shí)施例的包括多個(gè)薄膜1S1R位單元的NVM的原理圖，所述多個(gè)薄膜1S1R位單元包含位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的阻擋部；

圖9示出了根據(jù)實(shí)施例的e-NVM的截面；

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示出采用包括具有1S1R位單元的e-NVM的SoC的移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)和數(shù)據(jù)服務(wù)器機(jī)器，所述1S1R位單元包括位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的阻擋部；以及

圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子計(jì)算設(shè)備的功能性框圖。

具體實(shí)施方式

參考附圖描述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。盡管詳細(xì)描繪和討論了具體構(gòu)造和布置，但應(yīng)當(dāng)理解的是，其僅用于說(shuō)明性目的。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本說(shuō)明書(shū)的精神和范圍的情況下，其它構(gòu)造和布置是可能的。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，除了本文中詳細(xì)描述的系統(tǒng)和應(yīng)用以外，本文中所描述的技術(shù)和/或布置可以用在各種其它系統(tǒng)和應(yīng)用中。

在以下具體實(shí)施方式中參考了附圖，附圖形成了本文的部分并示出了示例性的實(shí)施例。此外，將理解的是，在不脫離所要求保護(hù)的主題的范圍的情況下可以利用其它實(shí)施例并可以作出結(jié)構(gòu)和/或邏輯改變。還應(yīng)當(dāng)指出，方向和參考(例如，上、下、頂、底等等)可僅用于促進(jìn)對(duì)附圖中的特征的描述。因此，以下具體實(shí)施方式并非以限制性的意義來(lái)理解，并且所要求保護(hù)的主題的范圍僅通過(guò)所附權(quán)利要求及它們的等同形式來(lái)限定。

在以下描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在一些實(shí)例中，用框圖形式而不是詳細(xì)示出了公知的方法和設(shè)備，以避免使本發(fā)明難以理解。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中對(duì)“實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施例”的引用表示結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能、或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中的不同地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在實(shí)施例中”或“在一個(gè)實(shí)施例中”并不一定指代本發(fā)明的相同實(shí)施例。此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，特定特征、結(jié)構(gòu)、功能、或特性可以以任何適合的方式進(jìn)行組合。例如，第一實(shí)施例可以與第二實(shí)施例進(jìn)行組合，其中與這兩個(gè)實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能、或特性并不是相互排斥的。

如本發(fā)明的實(shí)施例和所附權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“所述”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指示。還將理解的是，如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”指代和包括相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的任何和所有可能的組合。

術(shù)語(yǔ)“耦合”和“連接”連同它們的派生詞可以在本文中用于描述部件之間的功能或結(jié)構(gòu)關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些術(shù)語(yǔ)并非旨在作為彼此的同義詞。相反，在具體實(shí)施例中，“連接”可以用于指示兩個(gè)或更多個(gè)元件彼此直接物理、光、或電接觸。“耦合”可以用于指示兩個(gè)或更多個(gè)元件彼此直接或間接(在它們之間具有其它中間元件)物理或電接觸，和/或兩個(gè)或更多個(gè)元件彼此協(xié)作或相互作用(例如，如在因果關(guān)系中)。

如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“在……之上”、“在……之下”、“在……之間”以及“在……上”指代一個(gè)部件或材料相對(duì)于其它部件或材料的相對(duì)位置，其中，這種物理關(guān)系是值得注意的。例如在材料的背景中，設(shè)置在另一種材料之上或之下的一種材料或材料可以與一種或多種中間材料直接接觸或可以具有一種或多種中間材料。此外，設(shè)置在兩種材料或材料之間的一種材料可以與兩層直接接觸或可以具有一個(gè)或多個(gè)中間層。相反，“在”第二材料或材料“之上”的第一材料或材料與該第二材料/材料直接接觸。將在部件組件的背景中作出類似的區(qū)分。

如本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所使用的，通過(guò)術(shù)語(yǔ)“……中的至少一個(gè)”或“……中的一個(gè)或多個(gè)”進(jìn)行連接的一列項(xiàng)可以表示所列出的項(xiàng)的任意組合。例如，短語(yǔ)“A、B或C中的至少一個(gè)”可以表示A；B；C；A和B；A和C；B和C；或A、B和C。

本文中所描述的是包含位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的阻擋部的薄膜1S1R位單元。也描述了包含這樣的位單元的器件和形成這些位單元的方法。在實(shí)施例中，選擇器元件和存儲(chǔ)器元件均為電介質(zhì)材料，并且有利地為氧化物。位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的是阻擋部，其用于減小選擇器材料和存儲(chǔ)器材料的混合和/或反應(yīng)。然而，由位單元在操作期間經(jīng)歷的熱和/或電場(chǎng)應(yīng)力用于以可能限制1S1R疊置體的可靠性的方式驅(qū)動(dòng)選擇器和存儲(chǔ)器薄膜材料的混合和/或反應(yīng)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，將具有適合的材料屬性的阻擋層添加到1S1R疊置體中會(huì)顯著延長(zhǎng)位單元的操作壽命。根據(jù)本文中所例示的實(shí)施例的NVM器件因此可以具有有利地高的持續(xù)時(shí)間(例如，設(shè)置/重置周期計(jì)數(shù))。如以下進(jìn)一步描述的，阻擋部層可以包括具有與選擇器元件和存儲(chǔ)器元件的(多種)材料組分不同的材料組分的一個(gè)或多個(gè)材料層。也如以下所描述的，本文中描述的示例性1S1R疊置體可以容易地適于各種平面和非平面NVM和e-NVM架構(gòu)。

圖1A是根據(jù)實(shí)施例的包含位于選擇器元件125與存儲(chǔ)器元件115之間的阻擋部120的薄膜1S1R位單元100的電路原理圖。薄膜選擇器元件125、薄膜存儲(chǔ)器元件115、和薄膜阻擋部120電串聯(lián)。一對(duì)電極耦合到位單元100的相對(duì)端，而阻擋部120電浮置(float)(即，不連接到地或V_單元)。存儲(chǔ)器元件115可以在高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)之間切換以儲(chǔ)存與雙穩(wěn)態(tài)位單元狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的“1”或“0”中的一個(gè)。選擇器元件125以減小包括多個(gè)位單元100的陣列內(nèi)的潛通路泄漏的方式允許對(duì)存儲(chǔ)器元件115的訪問(wèn)。選擇器元件125因此共享訪問(wèn)晶體管的功能中的一些功能，但是顯著地更加可擴(kuò)展。圖1B是根據(jù)實(shí)施例的示出薄膜1S1R位單元100的I-V響應(yīng)的圖。如示出的，1S1R位單元100是雙向的。選擇器元件125與閾值電壓V_th相關(guān)聯(lián)，當(dāng)處于“OFF”狀態(tài)時(shí)，在閾值電壓V_th下，位單元電流I處于某個(gè)額定泄漏等級(jí)。在閾值電壓V_th之上，處于“ON”狀態(tài)的選擇器元件125通過(guò)某個(gè)閾值電流I，其基本上線性地增加以實(shí)現(xiàn)在讀電壓V_r下對(duì)存儲(chǔ)器元件115的狀態(tài)的讀取，以及在較高的電壓幅度下的存儲(chǔ)器元件115的狀態(tài)(例如，設(shè)置/重置)的過(guò)渡。

在實(shí)施例中，存儲(chǔ)器元件115包括存儲(chǔ)器氧化物材料，其有利地是可以以體或薄膜形式導(dǎo)電的無(wú)定形材料，和/或能夠經(jīng)受絕緣體-金屬過(guò)渡(例如，莫特過(guò)渡、電荷感應(yīng)過(guò)渡等等)。對(duì)于其中材料以體或薄膜形式導(dǎo)電的導(dǎo)電氧化物實(shí)施例中，電阻卻在LRS與HRS之間顯著變化。在另外的實(shí)施例中，選擇器元件125包括選擇器氧化物材料，其有利地經(jīng)受絕緣體-金屬過(guò)渡。替代地，非氧化物選擇器元件的實(shí)施例是基于硫化物的。這些非氧化物電介質(zhì)材料中的一些(例如CuTe)顯示類似的IV開(kāi)關(guān)特性，雖然它們可能缺乏在由有利的選擇器氧化物材料顯示的強(qiáng)制電壓IV掃描中的明顯梯度增加I-V。

阻擋部120可以被并入到薄膜電阻式存儲(chǔ)器架構(gòu)的寬陣列中，在該架構(gòu)中，任何已知的選擇器元件材料可以與任何已知的存儲(chǔ)器元件材料合并在一起，以形成薄膜1S1R疊置體。在兩種有源(可切換的)材料鄰近、暴露于幾乎相同的操作環(huán)境的情況下，這種阻擋部是有用的，并且一個(gè)可切換元件的動(dòng)作可能隨著時(shí)間或設(shè)置/重置周期不利地影響其它可切換元件的動(dòng)作。在存儲(chǔ)器元件是氧化物材料的情況下，根據(jù)實(shí)施例的阻擋部是有利的，其中在存儲(chǔ)器和選擇器元件兩者是具有不同組分的薄膜氧化物材料的情況下，阻擋部是尤其有利的。對(duì)于這些實(shí)施例，發(fā)明者理解，氧化物薄膜將尤其受到與基于氧化物的1S1R系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的、來(lái)自由局部焦耳加熱驅(qū)動(dòng)的增強(qiáng)固態(tài)擴(kuò)散和/或來(lái)自由高峰場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的種類漂移的混合的影響。

由于一種或兩種材料的不同功能逐漸消失，或者由于寄生混合層的潛在形成隨著時(shí)間引發(fā)較大的壓降致使可用的工作電壓不足以使1S1R疊置體起作用，因此混合可能不利于基于氧化物的1S1R疊置體的穩(wěn)定性。選擇器與存儲(chǔ)器材料之間的物理接觸造成了甚至更多關(guān)注，其中第一材料(例如，存儲(chǔ)器氧化物)中的種類易受與第二材料(例如，選擇器氧化物)中的種類的化學(xué)反應(yīng)的影響。由于化合價(jià)和離子性可能在存儲(chǔ)器氧化物與選擇器電介質(zhì)之間變化，因此在器件操作期間提供的活化能可能將材料界面驅(qū)動(dòng)到較高穩(wěn)定性的狀態(tài)中。因此，盡管阻擋部引起與歸因于阻擋部的任何附加電阻相關(guān)聯(lián)的一些位單元操作開(kāi)銷，以及與歸因于阻擋部的附加薄膜疊置體復(fù)雜性相關(guān)聯(lián)的一些位單元制造開(kāi)銷，但是具有特定微結(jié)構(gòu)、厚度、和/或組分的阻擋部可以提供在基于氧化物的1S1R存儲(chǔ)器單元持續(xù)時(shí)間中的顯著提高。在某些實(shí)施例中，阻擋部層可以將1S1R單元持續(xù)時(shí)間增加至少兩個(gè)、以及有利地三個(gè)數(shù)量級(jí)。

在示例性實(shí)施例中，阻擋部120具有一種或多種薄膜材料，這些薄膜材料在位單元100的操作電壓掃描上保持基本上恒定且雙向的電阻(即，阻擋部120是鈍化的、不可切換的、非校正的)。如圖1B中所示出的，相對(duì)于僅包括直接串聯(lián)連接到選擇器元件125的存儲(chǔ)器元件115的1S1R疊置體，包括阻擋部120的1S1R疊置體的電阻額定增加了Δm。在有利的實(shí)施例中，阻擋部120的電阻貢獻(xiàn)是小的，例如小于在V_讀下的存儲(chǔ)器元件115和選擇器元件125的串聯(lián)相加的電阻。小的阻擋部電阻R_B有利地減小了跨阻擋部下降的電壓，保持位單元100的有源部分的供應(yīng)電壓。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，當(dāng)存儲(chǔ)器元件115處于線性、導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)，阻擋部120具有的對(duì)電流I的電阻R_B小于與存儲(chǔ)器元件115相關(guān)聯(lián)的電阻R_M。在另外的實(shí)施例中，R_B小于30％的R_M，并且理想地小于20％的R_M。電阻R_B是阻擋部薄膜厚度和阻擋部電阻率兩者的函數(shù)。當(dāng)在低場(chǎng)下進(jìn)行測(cè)量時(shí)，示例性阻擋部的實(shí)施例具有在0.1mOhm cm至10Ohm cm的范圍內(nèi)的材料電阻率。

在另外的實(shí)施例中，阻擋部120也是良好的固態(tài)擴(kuò)散阻擋部。為此，阻擋部120理想地是無(wú)定形的，但是如果不是無(wú)定形的，阻擋部120的晶粒結(jié)構(gòu)有利地為穿過(guò)阻擋部120的厚度的非柱狀，以較好地抵抗鄰近材料的混合。阻擋部的膜的抗混合能力通常隨著厚度增加。然而，由于低阻擋部電阻的優(yōu)點(diǎn)，因此阻擋部可能不是任意厚的。在示例性實(shí)施例中，阻擋部具有在2-20nm或更大的范圍內(nèi)的膜厚度(例如，圖2A中的z高度)，如被特定阻擋部的電阻率、位單元供應(yīng)電壓預(yù)算、以及存儲(chǔ)器元件所需的設(shè)置/重置電壓所允許的。在供應(yīng)電壓不大于1V的一個(gè)有利的實(shí)施例中，阻擋部小于20nm。

在實(shí)施例中，薄膜1S1R位單元阻擋部包括體導(dǎo)電金屬氧化物、非氧化物金屬化合物中的至少一個(gè)。圖2A是被設(shè)置在襯底205之上的薄膜1S1R位單元201的截面視圖。位單元201包含位于存儲(chǔ)器氧化物材料215與選擇器電介質(zhì)材料225之間的體導(dǎo)電氧化物阻擋部材料221。圖2B是根據(jù)替代示例的包含位于存儲(chǔ)器氧化物材料215與選擇器電介質(zhì)材料225之間的金屬氮化物、碳化物、或碳氮化物阻擋部材料222的薄膜1S1R位單元202的截面視圖。

首先參考圖2A，位單元201被設(shè)置在襯底205之上，襯底205可以是已知適于支持薄膜1S1R位單元的任何襯底，例如但不限于：晶體半導(dǎo)體材料，包括但不限于：硅、鍺、和SiGe等等；以及無(wú)定形材料，包括玻璃、有機(jī)聚合物、和塑料等等。在另外的實(shí)施例中，襯底205表示線后端(BEOL)層。例如，位單元201可以形成在集成電路(IC)的下層半導(dǎo)體器件層上或上方。如此，襯底205還可以包括一般在IC產(chǎn)業(yè)中發(fā)現(xiàn)的薄膜層壓板(例如，金屬、電介質(zhì)等等)。

設(shè)置在襯底205之上的是一對(duì)第一和第二電極210、230，它們可以具有相同或不同的組分，并且還可以包括一個(gè)或多個(gè)薄膜層，如以下進(jìn)一步描述的。薄膜存儲(chǔ)器氧化物(例如，Ml_xO_y)材料215b鄰近電極210設(shè)置。在所示的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器氧化物材料215被設(shè)置為與電極210直接接觸。存儲(chǔ)器氧化物材料215是在施加相反極性的電壓時(shí)可以以非易失性方式在高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)之間改變電阻值的氧化物材料。在一些實(shí)施例中，氧化物可以經(jīng)受可逆金屬-絕緣體過(guò)渡。在一些實(shí)施例中，氧化物材料是以體和/或薄膜形式導(dǎo)電的。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，存儲(chǔ)器氧化物材料215是包括化學(xué)計(jì)量的和亞化學(xué)計(jì)量的離子氧化物AO_x的過(guò)渡金屬氧化物，其中，A是過(guò)渡金屬。在某些這樣的實(shí)施例中，氧化物存儲(chǔ)器元件材料是基于陰離子的氧化物材料?；陉庪x子的氧化物的非限制性示例包括但不限于，V的氧化物(例如，V₂O₅)、Nb的氧化物(例如，Nb₂O₅)、或Cr的氧化物(例如，Cr₂O₃)、Ta的氧化物(例如，Ta₂O₅)、Hf的氧化物(例如，HfO₂)以及諸如摻雜SnO₂的氧化銦之類的三元、四元合金、以及具有來(lái)自周期表的相鄰列的金屬(例如，摻雜Y₂O₃的ZrO₂中的Y、Zr，以及La_1-xSr_xGa_1-yMg_yO₃中的Sr和La)的氧化物合金?；陉庪x子的氧化物也可以是這些相同元素和它們的合金的非化學(xué)計(jì)量的氧化物。在其它這樣的實(shí)施例中，氧化物存儲(chǔ)器元件材料是基于陽(yáng)離子的氧化物材料，其示例可以包括但不限于LiMnO₂、Li₄TiO₁₂、LiNiO₂、以及LiNbO₃。

存儲(chǔ)器氧化物材料225可以具有根據(jù)成分、讀取、設(shè)置/重置電壓需要等等大幅變化的膜厚度。在示例性存儲(chǔ)器氧化物實(shí)施例(例如采用以上所描述的金屬氧化物材料中的任何金屬氧化物材料的那些實(shí)施例)中，存儲(chǔ)器氧化物材料具有至少2nm且有利地不大于10nm的薄膜厚度。

鄰近電極230的是薄膜選擇器電介質(zhì)(例如，M2_xO_y)材料225。在所示的實(shí)施例中，選擇器電介質(zhì)材料225被設(shè)置為與電極210直接接觸。在示例性實(shí)施例中，選擇器電介質(zhì)材料225是經(jīng)受易失性絕緣體-金屬過(guò)渡的氧化物材料，絕緣體-金屬過(guò)渡在施加足夠的偏壓時(shí)將電阻切換到低值并且在去除偏壓時(shí)回到高電阻狀態(tài)。類似于存儲(chǔ)器氧化物材料，選擇器氧化物材料可以是過(guò)渡金屬氧化物。選擇器氧化物材料的非限制性示例包括VO₂、NbO₂、Ta₂O₅、Ti₃O₅、Ti₂O₃、以及某些混合的氧化物，例如LaCoO₃和SmNiO₃。在某些實(shí)施例中，選擇器電介質(zhì)材料225具有與存儲(chǔ)器氧化物材料215的氧化物組分不同的氧化物組分。在一些這樣的實(shí)施例中，選擇器氧化物和存儲(chǔ)器氧化物材料包括相同的金屬種類，但處于不同的氧化狀態(tài)(例如，NbO₂選擇器氧化物/Nb₂O₅存儲(chǔ)器氧化物、Ti₃O₅選擇器氧化物/TiO₂存儲(chǔ)器氧化物等等)。替代地，例如基于硫化物的非氧化物選擇器實(shí)施例也是可能的。

選擇器電介質(zhì)材料225可以具有根據(jù)組分(例如，氧化物vs硫化物)、泄漏、和閾值電流限制、閾值電壓需求等等大幅變化的膜厚度。通常，較大的膜厚度將具有較小的泄漏，并且因此在一些實(shí)施例中，選擇器電介質(zhì)材料225可以比存儲(chǔ)器氧化物材料215厚。在示例性選擇器氧化物實(shí)施例(例如采用以上所描述的金屬氧化物材料中的任何材料的那些實(shí)施例)中，選擇器氧化物材料具有至少2nm且不大于50nm的薄膜厚度。

設(shè)置在存儲(chǔ)器氧化物材料215與選擇器電介質(zhì)材料225之間的是體導(dǎo)電氧化物阻擋部材料221。如以上提及的，導(dǎo)電氧化物阻擋部材料221屬于在體、非薄膜狀態(tài)中相對(duì)導(dǎo)電并且是位單元201內(nèi)的電鈍化系列元素的材料。適合的材料是至少在電阻式存儲(chǔ)器位單元201的操作范圍內(nèi)不經(jīng)受絕緣體-金屬過(guò)渡的氧化物材料。在示例性實(shí)施例中，導(dǎo)電氧化物阻擋部材料221是金紅石型過(guò)渡金屬二氧化物。適于阻擋部221的這種導(dǎo)電氧化物的非限制性示例包括：RuO₂、CrO₂、WO₂、IrO₂、PtO₂、MoO₂、或RhO₂。然而，其它選擇也是可能的，例如三元合金，包括但不限于銦錫氧化物(即，ITO)。示例性導(dǎo)電氧化物具有在經(jīng)受1S1R器件特有的電場(chǎng)和熱循環(huán)時(shí)相對(duì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。示例性導(dǎo)電氧化物還可以具有良好的擴(kuò)散阻擋部屬性(例如，無(wú)定形的、非活性的)，并且因此減小鄰近的存儲(chǔ)器氧化物215與選擇器電介質(zhì)225之間的混合比率。示例性導(dǎo)電氧化物還具有適度低的電阻率值，使得位單元201能夠在低電壓下操作(例如，<1V)。

導(dǎo)電氧化物阻擋部材料221可以具有根據(jù)所選擇的組分的電阻率和對(duì)由位單元201在給定應(yīng)用(例如，分立NVM vs e-NVM)中承受的電壓降的限制而大幅變化的膜厚度。通常，較大的導(dǎo)電氧化物阻擋部膜厚度將提供較好的擴(kuò)散阻擋部。在示例性導(dǎo)電氧化物阻擋部的實(shí)施例(例如，采用以上所描述的導(dǎo)電氧化物材料中的任何導(dǎo)電氧化物材料的那些實(shí)施例)中，導(dǎo)電氧化物阻擋部材料具有至少2nm、小于50nm、且有利地不大于20nm的薄膜厚度。

接下來(lái)參考圖2B，位單元202再次設(shè)置在襯底205之上并且是設(shè)置在兩個(gè)電極210、230之間的存儲(chǔ)器氧化物215和選擇器電介質(zhì)225的薄膜疊置體。存儲(chǔ)器氧化物215和選擇器電介質(zhì)225均可以是以上所描述的材料中的任何材料。然而，在圖2B中所示的示例性實(shí)施例中，金屬氮化物、碳化物、或碳氮化物阻擋部材料222將存儲(chǔ)器氧化物215與選擇器氧化物225物理地分隔開(kāi)。該阻擋部材料有利地是過(guò)渡金屬的化合物，并且更有利地是難熔金屬的化合物。僅對(duì)于以上所描述的導(dǎo)電氧化物阻擋部實(shí)施例，適于阻擋部的非氧化物過(guò)渡金屬化合物保持低電阻率的金屬特性，然而也是良好的擴(kuò)散阻擋部。適合的非氧化物過(guò)渡金屬化合物的非限制性示例包括：難熔金屬氮化物，例如TiN、TaN、和WN；難熔金屬碳化物，例如TiC、TaC、WC；以及難熔金屬碳氮化物，例如TaCN。

阻擋部材料222可以具有根據(jù)所選擇的組分的電阻率和對(duì)由位單元201在給定應(yīng)用(例如，分立NVM vs e-NVM)中可以承受的電壓降的限制而大幅變化的膜厚度。通常，較大的阻擋部膜厚度將具有稍高的電阻，但也較好地作為擴(kuò)散阻擋部。在示例性實(shí)施例(例如，采用以上所描述的難熔金屬化合物中的任何難熔金屬化合物的那些實(shí)施例)中，難熔金屬氮化物/碳化物/碳氮化物阻擋部材料具有至少2nm、小于50nm、且有利地不大于20nm的薄膜厚度。

注意到對(duì)阻擋部(例如，低電阻和高混合電阻兩者)的功能約束，某些阻擋部的實(shí)施例可以采用以多層層壓板或疊置體的形式的多個(gè)薄膜。在這樣的實(shí)施例中，以上所描述的導(dǎo)電氧化物阻擋部材料中的一種或多種被層壓有以上所描述的導(dǎo)電非氧化物過(guò)渡金屬阻擋部材料中的一種或多種。圖3A和圖3B是根據(jù)實(shí)施例的薄膜1S1R位單元204、205的截面視圖，均包含位于存儲(chǔ)器氧化物材料215與選擇器電介質(zhì)材料225之間的多層阻擋部220。對(duì)于這樣的多層實(shí)施例，目標(biāo)在于在不將阻擋部的電阻增加到遠(yuǎn)超過(guò)單層阻擋部的電阻的情況下組合兩種不同的阻擋部材料的優(yōu)點(diǎn)。導(dǎo)電氧化物阻擋部材料的穩(wěn)定性例如還可以由難熔金屬氮化物/碳化物/碳氮化物阻擋部材料的擴(kuò)散阻擋部屬性、和低電阻率來(lái)增強(qiáng)。多層阻擋部的微結(jié)構(gòu)還可以具有優(yōu)于單層阻擋部的優(yōu)點(diǎn)。例如，無(wú)定形導(dǎo)電氧化物材料可以用來(lái)破壞難熔金屬氮化物/碳化物/碳氮化物阻擋部材料的柱狀微結(jié)構(gòu)。

如圖3A中所示出的，多層阻擋部220包括直接設(shè)置在導(dǎo)電氧化物阻擋部材料221上(與其接觸)的非氧化物金屬化合物阻擋部材料層222。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)電氧化物阻擋部材料可以直接設(shè)置在金屬氮化物、碳化物、或碳氮化物材料上。對(duì)于這樣的雙層實(shí)施例，其可以受益于將設(shè)置在選擇器材料或存儲(chǔ)器材料中的底部材料上的導(dǎo)電氧化物阻擋部材料的(如圖3A中所示的)制造立場(chǎng)。在選擇器和存儲(chǔ)器膜中的一個(gè)比另一個(gè)明顯薄的實(shí)施例中，其可以受益于將設(shè)置在非氧化物阻擋部材料與較薄的選擇器/存儲(chǔ)器材料之間的導(dǎo)電氧化物阻擋部材料的可靠性立場(chǎng)。

如圖3B中所示出的，多層阻擋部220包括直接設(shè)置在兩個(gè)導(dǎo)電氧化物阻擋部材料層221和223之間(與其接觸)的金屬、非氧化物阻擋部材料層222。對(duì)于這樣的實(shí)施例，導(dǎo)電氧化物阻擋部材料層223可以是以上針對(duì)導(dǎo)電氧化物阻擋部材料層221所描述的材料中的任何材料。在有利的實(shí)施例中，導(dǎo)電氧化物阻擋部材料層223具有與導(dǎo)電氧化物阻擋部材料層221相同的組分，但是組分可以不同。多層阻擋部材料220可以具有根據(jù)各種層組分和層數(shù)量大幅變化的總薄膜厚度。在示例性實(shí)施例中，圖3A和圖3B中所示的雙層和三層實(shí)施例中的任一個(gè)實(shí)施例都可以具有至少2nm、小于50nm、且有利地不大于20nm的薄膜厚度。

進(jìn)一步參考圖2A、圖2B、圖3A和圖3B中所示的位單元，電極210可以是任何數(shù)量的材料層，每層包含碳、金、鎳、鉑、鈀、釩、鉻、銥、鉭、氮化鉭、碳化鉭、錳、鋅、鉿、鈦、氮化鈦、碳化鈦、鎢、碳化鎢、氮化鎢、及其它們的合金中的一種或多種。電極230也可以具有這些材料中的任何材料，盡管在一些實(shí)施例中，電極210和220不具有相同組分。例如，鄰近存儲(chǔ)器氧化物的電極(例如，電極210)可以是鈦(或者其化合物)，而鄰近選擇器電介質(zhì)的電極(例如，電極230)是諸如W之類的另一種材料(或者其化合物)。在另外的實(shí)施例中，至少一個(gè)電極包括多層電極疊置體，例如包括具有足夠低的電阻的電極體材料(例如，銅)和體電極材料與存儲(chǔ)器/選擇器材料之間的電極阻擋部材料。

圖3B示出了根據(jù)一些實(shí)施例的多層電極。所示的多層電極當(dāng)然可以用在缺少多層阻擋部的位單元中，并且反之亦然。如圖3B中所示出的，電極210包含電極體材料206和電極阻擋部材料207。電極230類似地包含電極阻擋部材料230和電極體材料232。在示例性實(shí)施例中，電極體材料206、232具有相同組分(例如，銅)。在另外的實(shí)施例中，電極阻擋部材料231具有與電極阻擋部材料207不同的組分，雖然也可能具有相同組分。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，電極阻擋部材料207具有與設(shè)置在1S1R位單元的選擇器與存儲(chǔ)器氧化物之間的阻擋部材料相同的組分。

在實(shí)施例中，非平面1S1R位單元包括存儲(chǔ)器與選擇器元件之間的阻擋部層。盡管在平面位單元的背景中描繪了圖2A-3B中所示的示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)指出，相同的薄膜疊置體可以容易地被實(shí)施為各種非平面架構(gòu)。例如，圖4是根據(jù)非平面實(shí)施例的示出非平面薄膜1S1R位單元401的截面視圖，非平面薄膜1S1R位單元401包含位于選擇器電介質(zhì)材料225與存儲(chǔ)器氧化物材料215之間的導(dǎo)電氧化物阻擋部221。這些薄膜中的每個(gè)薄膜都已經(jīng)沉積在形貌特征側(cè)壁410上，從而使通過(guò)位單元401的電流流動(dòng)的方向基本上與襯底205成平面。為了進(jìn)一步增大位單元密度，電極的疊置體405可以形成具有設(shè)置在每個(gè)電極210之間的電介質(zhì)411的側(cè)壁410。

圖5是根據(jù)實(shí)施例的示出疊置式薄膜1S1R位單元的截面視圖?？梢酝ㄟ^(guò)(豎直地)疊置1S1R位單元來(lái)增大電阻式存儲(chǔ)器陣列密度。在圖5中所示的示例性實(shí)施例中，第一1S1R位單元202與第二1S1R位單元202在兩條字線505之間背對(duì)背疊置。位單元510耦合到電極210，其對(duì)于兩個(gè)位單元是共用的。每個(gè)位單元202都包括如以上所描述的金屬氮化物、碳化物、或碳氮化物阻擋部材料222。

以上所描述的位單元架構(gòu)可以通過(guò)許多技術(shù)來(lái)制造。圖6是根據(jù)實(shí)施例的示出形成薄膜1S1R位單元的方法601的流程圖，薄膜1S1R位單元包含位于選擇器氧化物材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的阻擋部。方法601可以例如用于形成圖3B中所示的位單元201。圖7是根據(jù)實(shí)施例的示出形成薄膜1S1R位單元的方法701的流程圖，薄膜1S1R位單元包含位于選擇器氧化物材料與存儲(chǔ)器氧化物材料之間的多層阻擋部。方法701可以例如用于形成圖3B中所示的位單元205。

首先參考圖6，方法601在操作605開(kāi)始在襯底之上沉積第一(底部)電極材料?？梢栽诓僮?05利用適于特定電極組分的本領(lǐng)域中已知的任何沉積工藝，例如但不限于：物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、電鍍和無(wú)電鍍、以及旋涂技術(shù)。

在操作610，薄膜存儲(chǔ)器元件或薄膜選擇器元件沉積在第一電極材料之上?？梢栽诓僮?10利用適于特定存儲(chǔ)器/選擇器元件的本領(lǐng)域中已知的任何沉積工藝，例如但不限于PVD、CVD、和ALD技術(shù)。在一個(gè)示例性平面實(shí)施例中，在操作610采用活性PVD。在一個(gè)示例性非平面實(shí)施例中，在操作610采用ALD。

在操作620，薄膜阻擋部沉積在操作610所沉積的元件(例如，存儲(chǔ)器元件或薄膜選擇器元件)之上?？梢栽诓僮?10利用適于特定阻擋部層的本領(lǐng)域中已知的任何沉積工藝，例如但不限于PVD、CVD、和ALD技術(shù)。在一個(gè)示例性平面實(shí)施例中，在操作620采用活性PVD。在一個(gè)示例性非平面實(shí)施例中，在操作620采用ALD。

方法601繼續(xù)操作630，在操作630中存儲(chǔ)器元件和選擇器元件中的另一個(gè)元件(即，未在操作610沉積的元件)沉積在操作620所沉積的阻擋部材料之上?？梢栽诓僮?30利用適于特定存儲(chǔ)器/選擇器元件的本領(lǐng)域中已知的任何沉積工藝，例如但不限于PVD、CVD、和ALD技術(shù)。在一個(gè)示例性平面實(shí)施例中，在操作630采用活性PVD。在一個(gè)示例性非平面實(shí)施例中，在操作630采用ALD。方法601以使用任何常規(guī)技術(shù)來(lái)在操作630所沉積的存儲(chǔ)器/選擇器元件之上沉積第二電極材料來(lái)完成。對(duì)于疊置式位單元實(shí)施例，可以重復(fù)方法601，其中各種操作以相同或相反的順序執(zhí)行。

參考針對(duì)多層阻擋部實(shí)施例的圖7，方法701從在操作710接收具有沉積在電極上的選擇器/存儲(chǔ)器元件的襯底開(kāi)始。在操作715，沉積體導(dǎo)電氧化物。可以在操作715利用適于所選擇的特定導(dǎo)電氧化物阻擋部材料的本領(lǐng)域中已知的任何沉積工藝，例如但不限于PVD、CVD、和ALD技術(shù)。在一個(gè)示例性平面實(shí)施例中，在操作715采用活性PVD。在一個(gè)示例性非平面實(shí)施例中，在操作715采用ALD。在操作720，包括難熔金屬的氮化物、碳化物、或碳氮化物的阻擋層直接沉積在操作715處沉積的導(dǎo)電氧化物上。方法701從在操作725進(jìn)一步沉積的第二體導(dǎo)電氧化物繼續(xù)，如在圖7中用虛線所指示的，該操作725是可選的。隨后在操作730沉積存儲(chǔ)器/選擇器氧化物材料，并且方法701以通過(guò)任何常規(guī)的技術(shù)在操作740沉積第二(頂部)電極來(lái)完成。

圖8是根據(jù)實(shí)施例的包括多個(gè)薄膜1S1R位單元802的NVM 801的原理圖，每個(gè)薄膜1S1R位單元802都包括位于選擇器元件S與存儲(chǔ)器元件M之間的阻擋部B。每個(gè)位單元802都包括雙向存儲(chǔ)器元件和選擇器，它們與設(shè)置在它們之間的本文中其它地方所描述的阻擋部實(shí)施例中的任何實(shí)施例串聯(lián)連接。陣列805是包括任何數(shù)量的位單元802的雙向交叉點(diǎn)陣列。每列都與由列選擇電路825中的列選擇電路驅(qū)動(dòng)的位線相關(guān)聯(lián)。每行都與由行選擇電路830中的行選擇電路驅(qū)動(dòng)的字線相關(guān)聯(lián)。在操作狀態(tài)中，R/W控制電路820接收存儲(chǔ)器訪問(wèn)請(qǐng)求(例如，來(lái)自嵌入存儲(chǔ)器的本地處理器或通信芯片)，基于請(qǐng)求生成需要的控制信號(hào)(例如，讀、寫(xiě)1、或?qū)?)，并控制行和列選擇電路825、830。供應(yīng)電壓810、815被控制以提供偏置陣列所需的電壓，以有助于對(duì)一個(gè)或多個(gè)位單元802所請(qǐng)求的動(dòng)作。行和列選擇電路825、830跨陣列805施加供應(yīng)的電壓，以訪問(wèn)所選擇的(多個(gè))位單元。行選擇電路825、列選擇電路830、和R/W控制電路820可以用任何已知的技術(shù)來(lái)實(shí)施。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可用于電壓電源810、815以進(jìn)行寫(xiě)操作的最大供應(yīng)電壓小于1伏特。

圖9示出了根據(jù)示例性嵌入電阻式存儲(chǔ)器實(shí)施例的e-NVM 901的截面。如所示的，e-NVM 901包括在襯底205之上與CMOS邏輯單元905單片集成的NVM 801。在該示例性實(shí)施例中，NVM 701(包括多個(gè)薄膜1S1R位單元，每個(gè)都包含位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的一個(gè)或多個(gè)阻擋部材料)設(shè)置在CMOS邏輯單元905之上，例如作為BEOL膜疊置體的部分。CMOS邏輯單元905可以包括任何已知的金屬-氧化物-半導(dǎo)體晶體管(例如，MOSFET)，其中的一個(gè)或多個(gè)電耦合到NVM 701。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的采用具有帶1S1R位單元的e-NVM的SoC的移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)和數(shù)據(jù)服務(wù)器機(jī)器，所述1S1R位單元包含位于選擇器元件與存儲(chǔ)器元件之間的阻擋部。服務(wù)器機(jī)器1006可以是任何商業(yè)服務(wù)器，例如包括設(shè)置在機(jī)架內(nèi)并聯(lián)網(wǎng)在一起以用于電子數(shù)據(jù)處理的任何數(shù)量的高性能計(jì)算平臺(tái)，在示例性實(shí)施例中，其包括封裝的單片IC 1050。移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)1005可以是被配置用于電子數(shù)據(jù)顯示、電子數(shù)據(jù)處理、無(wú)線電子數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊戎忻恳粋€(gè)的任何便攜式設(shè)備。例如，移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)1005可以是平板電腦、智能手機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)等等中的任何一個(gè)，并可以包括顯示屏(例如，電容式、電感式、電阻式、或光觸摸屏)、芯片級(jí)或封裝級(jí)集成系統(tǒng)1010、以及電池1015。

不管設(shè)置在擴(kuò)展視圖1020中所示的集成系統(tǒng)1010內(nèi)，還是作為服務(wù)器機(jī)器1006內(nèi)的獨(dú)立式封裝芯片，封裝式單片IC 1050都包括存儲(chǔ)器芯片(例如，RAM)、或包括具有包括阻擋部的1S1R位單元的至少一個(gè)NVM(例如，如本文中其它地方所描述的)的處理器芯片(例如，微處理器、多核微處理器、圖形處理器等等)。單片IC 1050還可以耦合到板、襯底、或內(nèi)插器1060、連同功率管理集成電路(PMIC)1030、RF(無(wú)線)集成電路(RFIC)1025中的一個(gè)或多個(gè)、以及它們的控制器1035，該RF集成電路包括寬帶RF(無(wú)線)發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)(TX/RX)(例如，包括數(shù)字基帶和模擬前端模塊，該模擬前端模塊還包括發(fā)射路徑上的功率放大器和接收路徑上的低噪聲放大器)。

功能性地，PMIC 1030可以執(zhí)行電池功率調(diào)節(jié)、DC至DC轉(zhuǎn)換等等，并因此具有耦合至電池1015的輸入并具有向其它功能模塊提供電流供應(yīng)的輸出。如進(jìn)一步示出的，在示例性實(shí)施例中，RFIC 1025具有耦合至天線(未示出)的輸出端，以實(shí)現(xiàn)多種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議中的任何標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，這些標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議包括但不限于Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍(lán)牙、及其衍生物，以及被命名為3G、4G、5G及更高代的任何其它無(wú)線協(xié)議。在替代的實(shí)施方式中，這些板級(jí)模塊中的每個(gè)模塊都可以被集成到耦合至單片IC 1050的封裝襯底的單獨(dú)IC上或者集成在耦合至單片IC 1050的封裝襯底的單個(gè)IC內(nèi)。

圖11是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的至少一些實(shí)施方式進(jìn)行布置的、計(jì)算設(shè)備1100的功能性框圖。例如，可以在平臺(tái)1005或服務(wù)器機(jī)器1006內(nèi)部找到計(jì)算設(shè)備1100。設(shè)備1100還包括承載多個(gè)部件的母板1102，這些部件例如但不限于處理器1104(例如，應(yīng)用處理器)，其還可以包含具有包括阻擋部的1S1R位單元的至少一個(gè)NVM(例如，如本文中其它地方所描述的)。處理器1104可以物理和/或電氣地耦合到母板1102。在一些示例中，處理器1104包括封裝在處理器1104內(nèi)的集成電路管芯。通常，術(shù)語(yǔ)“處理器”或“微處理器”可以指代對(duì)來(lái)自寄存器和/或存儲(chǔ)器的電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以便將該電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以進(jìn)一步儲(chǔ)存在寄存器和/或存儲(chǔ)器中的其它電子數(shù)據(jù)的任何器件或器件的一部分。

盡管已經(jīng)參考各種實(shí)施方式描述了本文中所闡述的某些特征，但該描述并非旨在以限制性的意義來(lái)理解。因此，對(duì)本文中所描述的實(shí)施方式以及其它實(shí)施方式(其對(duì)于本公開(kāi)內(nèi)容涉及的領(lǐng)域中的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的)的各種修改被認(rèn)為落在本公開(kāi)內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)。

將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并不限于如此描述的實(shí)施例，但是在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可以利用修改和改變來(lái)實(shí)踐。例如，以上實(shí)施例可以包括如以下進(jìn)一步提供的特征的特定組合。

在一個(gè)或多個(gè)第一實(shí)施例中，一種電阻式存儲(chǔ)器單元包括：襯底、設(shè)置在襯底之上的第一電極材料和第二電極材料、以及設(shè)置在第一電極材料與第二電極材料之間的薄膜存儲(chǔ)器元件和薄膜選擇器元件。電阻式存儲(chǔ)器單元還包括設(shè)置在存儲(chǔ)器元件與選擇器元件之間的電浮置的導(dǎo)電薄膜阻擋部。

進(jìn)一步根據(jù)第一實(shí)施例，選擇器元件還包括第一組分的選擇器氧化物材料，該第一組分的選擇器氧化物材料在閾值電壓下經(jīng)受低電阻狀態(tài)與高電阻狀態(tài)之間的易失性過(guò)渡。存儲(chǔ)器元件還包括第二組分的存儲(chǔ)器氧化物材料，該第二組分的存儲(chǔ)器氧化物材料在設(shè)置/重置電壓下經(jīng)受低電阻狀態(tài)與高電阻狀態(tài)之間的非易失性過(guò)渡。薄膜阻擋部包括以下各項(xiàng)的至少其中之一：體導(dǎo)電金屬氧化物層、或者包括難熔金屬氮化物、碳化物、或碳氮化物的非氧化物金屬化合物層。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，難熔金屬氮化物、碳化物、或碳氮化物包括以下各項(xiàng)的至少其中之一：TiN、TaN、WN、TiC、TaC、WC、或TaCN。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，難熔金屬氮化物、碳化物、或碳氮化物是以下各項(xiàng)的至少其中之一：TiN、TaN、WN、TiC、TaC、WC、或TaCN。

進(jìn)一步根據(jù)以上實(shí)施例，阻擋部是體導(dǎo)電金屬氧化物層，該體導(dǎo)電金屬氧化物層包括以下各項(xiàng)的至少其中之一：RuO₂、CrO₂、WO₂、IrO₂、MoO₂、PtO₂、或RhO₂。

進(jìn)一步根據(jù)以上實(shí)施例，阻擋部是體導(dǎo)電金屬氧化物層，該體導(dǎo)電金屬氧化物層是以下各項(xiàng)的至少其中之一：RuO₂、CrO₂、WO₂、IrO₂、MoO₂、PtO₂、或RhO₂。

進(jìn)一步根據(jù)以上實(shí)施例，阻擋部是包括非氧化物金屬化合物層、以及體導(dǎo)電氧化物層的疊置體，該體導(dǎo)電氧化物層設(shè)置在非氧化物金屬化合物層與選擇器氧化物材料和存儲(chǔ)器氧化物材料的至少其中之一之間。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，選擇器氧化物材料設(shè)置在存儲(chǔ)器氧化物材料之上，并且阻擋部是包括設(shè)置在存儲(chǔ)器氧化物材料之上的體導(dǎo)電氧化物層的疊置體，并且非氧化物金屬化合物層設(shè)置在體導(dǎo)電氧化物層之上，或者存儲(chǔ)器氧化物材料設(shè)置在選擇器氧化物材料之上，并且阻擋部是包括設(shè)置在選擇器氧化物材料之上的體導(dǎo)電氧化物層的疊置體，并且非氧化物金屬化合物層設(shè)置在體導(dǎo)電氧化物層之上。

進(jìn)一步根據(jù)第一實(shí)施例，阻擋部是包括設(shè)置在第一體導(dǎo)電金屬氧化物層與第二體導(dǎo)電金屬氧化物層之間的非氧化物金屬化合物層的疊置體。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，非氧化物金屬化合物層包括以下各項(xiàng)的至少其中之一：TiN、TaN、WN、TiC、TaC、WC、或TaCN。第一體導(dǎo)電金屬氧化物層和第二體導(dǎo)電金屬氧化物層包括以下各項(xiàng)的至少其中之一：RuO₂、CrO₂、WO₂、IrO₂、MoO₂、PtO₂、或RhO₂。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，非氧化物金屬化合物層是以下各項(xiàng)的至少其中之一：TiN、TaN、WN、TiC、TaC、WC、或TaCN。第一體導(dǎo)電金屬氧化物層和第二體導(dǎo)電金屬氧化物層是以下各項(xiàng)的至少其中之一：RuO₂、CrO₂、WO₂、IrO₂、MoO₂、PtO₂、或RhO₂。

進(jìn)一步根據(jù)第一實(shí)施例，第一電極材料和第二電極材料的至少其中之一還包括具有位于體電極材料與選擇器元件或存儲(chǔ)器元件之間的第二薄膜阻擋部的疊置體。

進(jìn)一步根據(jù)第一實(shí)施例，選擇器氧化物材料包括主要處于第一氧化狀態(tài)的過(guò)渡金屬；并且選擇器氧化物材料包括主要處于第二氧化狀態(tài)的過(guò)渡金屬，第二氧化狀態(tài)與第一氧化狀態(tài)不同。

進(jìn)一步根據(jù)第一實(shí)施例，選擇器氧化物材料為以下各項(xiàng)的至少其中之一：VO₂、Ta₂O₅、NbO₂、Ti₃O₅、Ti₂O₃、LaCoO₃、或SmNiO₃；并且存儲(chǔ)器氧化物材料是選自于由以下各項(xiàng)組成的組的基于陰離子的導(dǎo)電氧化物材料：釩(V)的氧化物、鉻(Cr)的氧化物、鈮(Nb)的氧化物、鉭(Ta)的氧化物、鉿(Hf)的氧化物、或選自于由以下各項(xiàng)組成的組的基于陽(yáng)離子的導(dǎo)電氧化物材料：LiMnO₂、Li₄TiO₁₂、LiNiO₂、LiNbO₃、Li₃N:H、LiTiS₂、Na b-氧化鋁、AgI、RbAg₄I₅、以及AgGeAsS₃。

在一個(gè)或多個(gè)第二實(shí)施例中，一種片上系統(tǒng)(SoC)包括電阻式存儲(chǔ)器陣列，該電阻式存儲(chǔ)器陣列包括多個(gè)電阻式存儲(chǔ)器位單元，每個(gè)位單元還包括設(shè)置在襯底之上的第一電極材料和第二電極材料、設(shè)置在第一電極材料與第二電極材料之間的薄膜存儲(chǔ)器元件和薄膜選擇器元件、以及設(shè)置在存儲(chǔ)器元件與選擇器元件之間的電浮置的導(dǎo)電薄膜阻擋部，其中第一電極材料和第二電極材料還耦合到字線和位線。SoC還包括設(shè)置在襯底之上的多個(gè)MOS晶體管，多個(gè)晶體管中的一個(gè)或多個(gè)晶體管電耦合到電阻式存儲(chǔ)器陣列。

在一個(gè)或多個(gè)第三實(shí)施例中，一種制造電阻式存儲(chǔ)器單元的方法包括在襯底之上沉積第一電極材料。該方法還包括在第一電極材料之上沉積薄膜存儲(chǔ)器元件和薄膜選擇器元件的其中之一。該方法還包括在存儲(chǔ)器元件或選擇器元件之上沉積導(dǎo)電薄膜阻擋部。該方法還包括在阻擋部之上沉積存儲(chǔ)器元件和選擇器元件中的另一個(gè)元件。該方法還包括在存儲(chǔ)器元件和選擇器元件中的另一個(gè)元件之上沉積第二電極材料。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，沉積存儲(chǔ)器元件還包括沉積第一組分的存儲(chǔ)器氧化物，該第一組分的存儲(chǔ)器氧化物在設(shè)置/重置電壓下經(jīng)受低電阻狀態(tài)與高電阻狀態(tài)之間的非易失性過(guò)渡，沉積選擇器元件還包括沉積第二組分的選擇器氧化物材料，該第二組分的選擇器氧化物材料在閾值電壓下經(jīng)受低電阻狀態(tài)與高電阻狀態(tài)之間的易失性過(guò)渡，并且沉積阻擋部還包括沉積非氧化物金屬化合物層，該非氧化物金屬化合物層包括難熔金屬的氮化物、碳化物、或碳氮化物。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，沉積非氧化物金屬化合物層還包括沉積以下各項(xiàng)的至少其中之一：TiN、TaN、WN、TiC、TaC、WC、和TaCN。

進(jìn)一步根據(jù)第三實(shí)施例，沉積阻擋部還包括在選擇器元件的存儲(chǔ)器之上沉積體導(dǎo)電氧化物，以及在體導(dǎo)電氧化物之上沉積非氧化物金屬化合物層。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，沉積體導(dǎo)電氧化物還包括沉積以下各項(xiàng)的至少其中之一：RuO₂、CrO₂、WO₂、IrO₂、MoO₂、PtO₂、或RhO₂。

進(jìn)一步根據(jù)以上緊鄰的實(shí)施例，沉積阻擋部還包括在非氧化物金屬化合物層之上沉積第二體導(dǎo)電氧化物層。

進(jìn)一步根據(jù)第三實(shí)施例，沉積存儲(chǔ)器氧化物材料和選擇器氧化物材料的至少其中之一還包括利用原子層沉積(ALD)工藝在形貌特征的側(cè)壁上沉積氧化物材料，并且沉積阻擋部還包括利用ALD工藝沉積非氧化物金屬化合物。

進(jìn)一步根據(jù)第三實(shí)施例，沉積選擇器元件還包括沉積VO₂、Ta₂O₅、NbO₂、Ti₃O₅、Ti₂O₃、LaCoO₃、或SmNiO₃。

然而，上述實(shí)施例在這方面不受限制，并且在各個(gè)實(shí)施方式中，上述實(shí)施例可以包括：僅采取這些特征的子集；采取這些特征的不同順序；采取這些特征的不同的組合；和/或采取除明確列出的那些特征以外的附加特征。因此，應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求以及為這種權(quán)利要求賦予權(quán)利的等同物的全部范圍來(lái)確定本發(fā)明的范圍。