本公開涉及電阻式存儲器單元前體及其制造方法。還描述了包括由這樣的前體制造的電阻式存儲器單元的器件。

背景技術(shù)：

電阻式存儲器(例如電阻式隨機(jī)存取存儲器(reram或rram))通常包括多個電阻式存儲器單元。這樣的單元可以采用兩端器件的形式，其中比較絕緣的切換層或介質(zhì)設(shè)置在兩個導(dǎo)電電極之間。在一些實例中，這樣的器件包括一個晶體管(1t)或一個二極管(1d)連同一個電阻器(1r)，從而得到1t1r或1d1r構(gòu)造。rram的電阻式存儲器單元可以響應(yīng)于電壓在兩個不同的狀態(tài)之間改變，即可以表示截止或0狀態(tài)的高阻狀態(tài)(hrs)；以及可以表示導(dǎo)通或1狀態(tài)的低阻狀態(tài)(lrs)。

一些電阻式存儲器器件基于單獨(dú)電阻式存儲器單元的切換層內(nèi)的絲狀溝道(下文中為絲狀體)的形成和破壞來操作。在本文中被稱為絲狀電阻式存儲器的這種器件需要執(zhí)行初始形成過程，在該過程期間相對較高的電壓應(yīng)力(被稱為形成電壓)施加到存儲器單元前體。在施加形成電壓期間，切換層內(nèi)的至少一些空位重新分布以形成一個或多個絲狀體，其在單元的導(dǎo)電電極之間提供低阻路徑。然后，可以通過分別施加復(fù)位和置位電壓而使所得到的電阻式存儲器單元在高阻狀態(tài)與低阻狀態(tài)之間切換。

如可以因此認(rèn)識到的，通過將形成電壓施加到切換層前體來制造一些絲狀電阻式存儲器單元，所述切換層前體包括分布在其中的氧空位。雖然這樣的過程已經(jīng)顯示出是有希望的，但是它們通常依賴于使用單元前體，其對氧空位在切換層前體中的分布提供有限的控制。因此，這樣的過程也對通過施加形成和/或置位電壓而形成的絲狀體的幾何結(jié)構(gòu)或其它特性提供有限的控制。而且在一些實例中，這樣的過程依賴于包括氧交換層以與切換層前體中的氧發(fā)生反應(yīng)從而例如在退火過程中產(chǎn)生氧空位的前體。雖然對于產(chǎn)生氧空位是有效的，但是在很多實例中oel的某一部分可能在退火過程之后依然未發(fā)生反應(yīng)。殘留未反應(yīng)的oel當(dāng)存在時可能進(jìn)一步與由形成過程產(chǎn)生的切換層中的氧發(fā)生反應(yīng)，從而隨著時間而潛在地改變電阻式存儲器單元的性能特性。這在oel由與覆蓋電極(overlyingelectrode)相同的材料制造的實例中會是特別令人擔(dān)憂的。

附圖說明

在進(jìn)行以下具體實施方式以及參考附圖時，所要求保護(hù)的主題的實施例的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中類似的附圖標(biāo)記描繪類似的部件，并且在附圖中：

圖1a是電阻式存儲器單元前體結(jié)構(gòu)的一個示例的結(jié)構(gòu)的方框圖。

圖1b是圖1a的前體在熱處理過程之后的方框圖。

圖2a-2d逐步示出用于形成電阻式存儲器單元的一個示例性過程。

圖3是針對電阻式存儲器單元前體的一個示例的空位濃度相對于切換層前體深度的曲線圖。

圖4是制造與本公開一致的電阻式存儲器單元的一個示例性方法的示例性操作的流程圖。

圖5a是與本公開一致的電阻式存儲器單元前體的一個示例的結(jié)構(gòu)的方框圖。

圖5b是圖5a的前體的結(jié)構(gòu)在執(zhí)行熱處理過程之后的方框圖。

圖6是制造與圖5a和5b的結(jié)構(gòu)一致的電阻式存儲器單元前體的一個示例性方法的示例性操作的流程圖。

圖7a是與本公開一致的電阻式存儲器單元前體的另一示例的結(jié)構(gòu)的方框圖。

圖7b是圖7a的前體的結(jié)構(gòu)在執(zhí)行熱處理過程之后的方框圖。

圖8是制造與圖7a和7b的結(jié)構(gòu)一致的電阻式存儲器單元前體的一個示例性方法的示例性操作的流程圖。

圖9是與本公開一致的電阻式存儲器單元前體的另一示例的結(jié)構(gòu)的方框圖。

圖10是制造與圖9的結(jié)構(gòu)一致的電阻式存儲器單元前體的一個示例性方法的示例性操作的流程圖。

圖11a-11e是與本公開的各種實施例一致的示例性的空位濃度相對于切換層前體深度的曲線圖。

圖12a-12e逐步示出包括與本公開一致的電阻式存儲器單元的集成電路的形成。

圖13示出包括電阻式存儲器的計算系統(tǒng)的一個示例，所述電阻式存儲器包括與本公開一致的一個或多個電阻式存儲器單元。

雖然參考說明性實施例進(jìn)行以下具體實施方式，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其許多替代、修改、和變型將顯而易見。

具體實施方式

術(shù)語“在……之上”、“在……之下”、“在……之間”以及“在……上”在本文中通常用于指代一個材料層或部件相對于其它材料層或部件的相對位置。例如，設(shè)置在另一層上(例如之上或上方)或之下(下方)的一個層可以與另一層直接接觸，或可以具有一個或多個中間層。此外，設(shè)置在兩個其它層之間的一個層可以與兩個其它層直接接觸，或者可以被一個或多個其它層分隔開，例如被一個或多個中間層分隔開。類似地，除非明確指示相反情況，否則與另一個特征相鄰的一個特征可以與相鄰特征直接接觸，或者可以通過一個或多個中間特征與相鄰特征分隔開。相比之下，術(shù)語“直接在……上”或者“直接在……下方”用于表示一個材料層分別與另一材料層的上表面或下表面直接接觸。類似地，術(shù)語“直接相鄰”表示兩個特征彼此直接接觸。

如在背景技術(shù)中簡要解釋的，在使用電阻式存儲器(例如電阻式隨機(jī)存取存儲器(rram))以進(jìn)行信息的短期或長期儲存方面已經(jīng)產(chǎn)生了許多興趣。通常，電阻式存儲器包括多個電阻式存儲器單元，其可以例如響應(yīng)于施加電壓(例如置位電壓或復(fù)位電壓)而在高阻狀態(tài)(hrs)或?qū)顟B(tài)與低阻狀態(tài)(lrs)或截止?fàn)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)變。因此，可以例如通過適當(dāng)?shù)乜刂破骷械碾娮枋酱鎯ζ鲉卧臓顟B(tài)而將信息以邏輯1和0的形式儲存在這樣的器件中。

一些電阻式存儲器單元包括底部(第一)電極、形成在第一電極上的切換層以及形成在切換層上的頂部(第二)電極。第一電極可以連接到電接地，而第二電極連接到電壓源v?？梢岳缬?t1r中的晶體管或1d1r構(gòu)造中的二極管供應(yīng)電壓源。通常，切換層由可以例如響應(yīng)于所施加的電壓而在高阻狀態(tài)與低阻狀態(tài)之間切換的材料形成或包括該材料。例如，在電阻式存儲器單元是絲狀電阻式存儲器單元的實例中，其可以包括由包含多個氧化物空位的氧化物形成的切換層。在一些實施例中且如以后將描述的，切換層可以完全或部分地由亞化學(xué)計量氧化物形成，亞化學(xué)計量氧化物可以被理解為不包含氧的化學(xué)計算量的氧化物。在一些實施例中，術(shù)語亞化學(xué)計量氧化物在本文中用于指代比相應(yīng)的實質(zhì)或完全化學(xué)計量氧化物包含更多的氧空位的氧化物，如以上通常所描述的。

考慮到前述內(nèi)容，由包括切換層前體和氧交換層(oel)的單元前體產(chǎn)生一些絲狀電阻式存儲器單元。在圖1a中示出這樣的前體的一個示例。如所示的，前體100包括底部(第一)電極100、切換層前體102、氧交換層(oel)103和頂部(第二)電極104。切換層102形成在底部電極102上，并且可以由任何適當(dāng)?shù)那袚Q層材料形成或包括任何適當(dāng)?shù)那袚Q層材料。例如且如以后將描述的，在一些實施例中，切換層前體102可以是或包括實質(zhì)化學(xué)計量氧化物，其可以被理解為包含相關(guān)氧化物的氧的完全化學(xué)計算量的至少99％(或甚至至少99.9％)的氧化物。非限制性地，在一些實施例中，切換層前體102是完全化學(xué)計量氧化物，其可以被理解為包含氧的完全化學(xué)計算量的氧化物。

oel103通常包括氧反應(yīng)材料層或由氧反應(yīng)材料層形成。如在本文中使用的，術(shù)語“氧反應(yīng)材料”指代可以與切換層前體102(或更具體地，與包含在其中的氧)發(fā)生反應(yīng)以便將切換層前體102的至少一部分轉(zhuǎn)換為亞化學(xué)計量氧化物的材料。例如，可以通過例如利用施加熱量處理單元前體來促進(jìn)該反應(yīng)。在任何情況下且如可以認(rèn)識到的，氧反應(yīng)材料與在切換層前體102中的氧的反應(yīng)可以將氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為一個或多個相應(yīng)的氧化物，而同時將切換層102的至少一部分轉(zhuǎn)換為亞化學(xué)計量氧化物。

在圖1b中示出前述概念，圖1b示出單元前體100在其被處理(例如通過退火過程)之后以引起oel103中的氧反應(yīng)材料與在切換層前體102中的氧的反應(yīng)的結(jié)構(gòu)。如所示的，經(jīng)處理的單元前體100’包括經(jīng)處理的切換層前體102’和氧化的oel103’的區(qū)域。在整個oel103不發(fā)生反應(yīng)的實例中，經(jīng)處理的單元前體100’也可以包括在圖1b中被示為oel103的未反應(yīng)的氧反應(yīng)材料的區(qū)域。與前述討論一致，經(jīng)處理的切換層102’的全部或一部分包括多個空位(例如氧空位)，并且氧化的oel103’包括oel103中的氧反應(yīng)材料的一種或多種氧化物。如可以認(rèn)識到的，oel103’由一種或多種氧化物形成或包括一種或多種氧化物，所述氧化物在暴露于形成電壓時不形成絲狀體或至少不響應(yīng)于將引起切換層中的絲狀體的形成的形成電壓而形成絲狀體。

注意，雖然氧化的oel103’在圖1b中被示為與oel103不同的區(qū)域，但這樣的結(jié)構(gòu)不是必需的。實際上在一些實施例中，氧化的oel103’可以采用oel103的氧反應(yīng)材料的一種或多種氧化物的形式，其中這樣的氧化物分布(例如隨機(jī)地、均勻地、非均勻地等)在oel103的未反應(yīng)的氧反應(yīng)材料內(nèi)。實際上，本公開預(yù)見到通過oel130的氧反應(yīng)材料與切換層102中的氧的反應(yīng)而形成的亞化學(xué)計量氧化物的全部或一部分被限于經(jīng)處理的切換層102’的一個或多個預(yù)定部分(例如其內(nèi)部區(qū)域)的實施例。還要注意，在對單元前體100進(jìn)行處理期間不需要將全部切換層前體102轉(zhuǎn)換為亞化學(xué)計量氧化物。在圖2a中示出這個概念，圖2a將經(jīng)處理的切換層前體102’示為包括基底材料202，其中基底材料202可以采用切換層前體102的未反應(yīng)的氧化物的形式。

還要注意，雖然oel103和頂部電極104被示為前體100的不同區(qū)域，但這樣的結(jié)構(gòu)不是必需的。實際上在一些實施例中，頂部電極和oel103可以由導(dǎo)電的且與切換層前體102中的氧發(fā)生反應(yīng)的單層材料形成。這樣的材料的一個非限制性示例是鈦，盡管當(dāng)然可以使用其它材料。

如在圖2a中進(jìn)一步示出和在以上簡要描述的，oel103的氧反應(yīng)材料與切換層前體102中的氧的反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生包含多個空位201的經(jīng)處理的單元切換層前體102’。在這種情況下，因為在處理之前oel103設(shè)置在切換層前體102的上表面的整個寬度之上(如圖1a所示)，所以oel103中的氧反應(yīng)材料與切換層前體102中的氧的反應(yīng)可能被限于鄰近切換層前體102的上表面的區(qū)域。因此，空位201的濃度可以鄰近經(jīng)處理的切換層前體102’與oel103(或其氧化物103’)的界面相對較高，但可以隨著離這樣的界面的距離的增加、即在經(jīng)處理的切換層前體102’中的越來越鄰近經(jīng)處理的切換層前體102’與底部電極101的界面的區(qū)域內(nèi)而降低。換言之，空位201可以以梯度分布存在于經(jīng)處理的切換層前體102’內(nèi)，其中空位的濃度隨著離切換層前體102’與oel103(或其氧化物103’)的界面的距離的增加而降低。

在圖3中示出前述概念，圖3示出空位的濃度相對于(經(jīng)處理的)切換層前體深度的示例性曲線圖，假設(shè)oel103由高氧反應(yīng)材料或中等氧反應(yīng)材料制造。在該環(huán)境下，“(經(jīng)處理的)切換層深度”指代在施加形成電壓之前離切換層前體(或經(jīng)處理的切換層前體)的上表面的相對距離。如可以因此理解的，(經(jīng)處理的)切換層深度可以指代本文中所描述的切換層前體的厚度內(nèi)的特定區(qū)域。還要注意，圖3示出在oel形成在切換層前體的整個上表面之上(例如，如以上關(guān)于圖1a、1b和2a所示和所述的)的假設(shè)下的示例性分布。

如圖3所示，當(dāng)oel(例如oel103)由展現(xiàn)出相對高的氧反應(yīng)性的材料形成且對所得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理(例如通過退火)時，所得到的經(jīng)處理的單元前體可以包括包含多個空位的經(jīng)處理的切換層前體，其中空位存在于其中的分布330中。相比之下，當(dāng)oel(103)由展現(xiàn)出與氧的相對中等的反應(yīng)性的材料形成并被處理時，所得到的經(jīng)處理的單元前體可以包括存在于其中的分布340中的多個空位。雖然空位的數(shù)量可以在分布330和340之間改變，但這樣的分布中的空位的總分布是基本類似的。也就是說，分布330、340都指示在經(jīng)處理的切換層前體內(nèi)的空位梯度的存在，其中這樣的空位的濃度隨著(經(jīng)處理的)切換層深度的增加而降低。

一旦氧空位存在于切換層前體中(如在經(jīng)處理的切換層前體102’的情況下)，就可以執(zhí)行形成過程以使其中的空位的至少一部分重新組織成一個或多個絲狀體，導(dǎo)致切換層的產(chǎn)生。如在本文中使用的，術(shù)語“形成過程”指代期間將(相對高的)電壓施加到電阻式單元前體(或更具體地，其切換層前體)以便使切換層前體內(nèi)的空位形成一個或多個絲狀溝道的過程。在電阻式存儲器的環(huán)境下執(zhí)行形成過程的參數(shù)和方式在本領(lǐng)域中得到了很好的理解，并且因此不在本文中詳細(xì)討論。在任何情況下，形成過程的結(jié)果可以被理解為形成包括切換層的電阻式存儲器單元，所述切換層包含一個或多個絲狀體。在圖2b中最好地示出這個概念，圖2b示出響應(yīng)于對前體200執(zhí)行形成過程而在切換層102”中產(chǎn)生空位201的絲狀體203。如可以被理解的，形成這樣的絲狀體可以在電阻式存儲器單元的底部電極與頂部電極之間提供低阻路徑，因此降低單元的電阻并將單元置于低阻(例如導(dǎo)通)狀態(tài)。

在執(zhí)行形成過程之后，電阻式存儲器單元可以分別通過施加復(fù)位和置位電壓而在截止?fàn)顟B(tài)(hrs)和導(dǎo)通狀態(tài)(lrs)之間切換。如圖2c所示，將復(fù)位電壓施加到切換層102”可以破壞絲狀體203，從而增加切換層102”的電阻并將電阻式存儲器單元置于截止(hrs)狀態(tài)。隨后且如圖2d所示，將置位電壓施加到切換層102”可以導(dǎo)致絲狀體203的形成，從而減小切換層102”的電阻并將電阻式存儲器單元置于導(dǎo)通(lrs)狀態(tài)。置位電壓可以與復(fù)位電壓相同或不同，并且可以是與復(fù)位電壓相同或不同的極性，如在本領(lǐng)域中理解的。在任何情況下，在電阻式存儲器的環(huán)境下施加置位或復(fù)位電壓的參數(shù)和方式在本領(lǐng)域中得到很好的理解，并且因此不在本文中詳細(xì)討論。

接下來，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行形成過程之前空位在切換層前體內(nèi)的分布可以影響由其產(chǎn)生的電阻式存儲器單元的物理和/或電特性。例如，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，空位在(經(jīng)處理的)切換層前體中的分布可以影響形成在切換層中的通過將形成電壓施加到其而產(chǎn)生的絲狀體的數(shù)量、輪廓和/或尺寸。在這方面且如將從前述討論認(rèn)識到的，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，圖1a的結(jié)構(gòu)的單元前體在施加形成電壓之前對空位在其中的分布提供相對有限的控制。因此，它們也對可以響應(yīng)于形成電壓的施加而形成的絲狀體的特性提供相對有限的控制。

此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用圖1a的結(jié)構(gòu)的前體時，在很多實例中在前體受到熱處理過程(例如退火)之后oel103的某一部分將依然未發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致圖1b的結(jié)構(gòu)。在oel103和頂部電極104由相同的材料形成的實例中尤其如此。在任何情況下，殘留(未反應(yīng)的)oel103的材料的存在可能是不期望的，因為其稍后可能與其所并入的電阻式存儲器單元的切換層中的氧發(fā)生反應(yīng)，因此隨著時間而潛在地改變單元的電特性。

考慮到前述內(nèi)容，本公開通常涉及電阻式存儲器單元、器件及其形成方法，其中在執(zhí)行形成過程之前控制空位在切換層前體內(nèi)的分布。如將通過以下討論變得顯而易見的，控制空位在切換層前體中的分布可以實現(xiàn)有利于在切換層內(nèi)形成可預(yù)測數(shù)量的絲狀體且在一些情況下有利于形成具有期望物理和/或電特性(例如寬度、輪廓、置位電壓、復(fù)位電壓、其組合等)的絲狀體的形成過程。如下面將詳細(xì)描述的，本文所述的方法對氧化物空位在切換層前體中的分布，即在執(zhí)行形成過程之前，提供相當(dāng)大的控制，并且因此可以對包括具有期望物理或電特性的一個或多個絲狀體的切換層的產(chǎn)生打開通途。而且在一些實施例中，本文所述的方法實現(xiàn)前體的產(chǎn)生，其中一旦制造出前體空位在其中的分布就被保持和/或鎖定，從而限制或甚至防止切換層的物理和/或電特性的短期或長期修改。

考慮到前述內(nèi)容，本公開的一個方面涉及單元前體和由這樣的前體形成電阻式存儲器單元的方法。在這方面參考圖4，其為由與本公開一致的單元前體制造電阻式存儲器單元的一般方法的示例性操作的流程圖。如所示的，方法400開始于塊401。然后，該方法可以繼續(xù)進(jìn)行到塊402，其中可以形成單元前體。如將討論的，本文所述的單元前體的結(jié)構(gòu)以及可以用于制造這樣的前體的方法可以有相當(dāng)大的變化。例如，在一些實施例中，前體可以具有在圖5a-5b、7a-7b或9a-9b中所示的結(jié)構(gòu)，稍后將對其中的每一個進(jìn)行詳細(xì)描述。

一旦提供了單元前體，該方法就繼續(xù)進(jìn)行到塊403，其中可以執(zhí)行形成過程以將單元前體中的切換層前體轉(zhuǎn)換為包含一個或多個絲狀體的切換層。如以上簡要討論的，執(zhí)行形成過程通常涉及將電壓(形成電壓)施加到前體(或其切換層前體)。切換層前體可以被配置成使得響應(yīng)于形成電壓的施加而使包含在其中的空位的至少一部分形成一個或多個絲狀體。在形成過程之后，該方法可以結(jié)束，或可以分別按照可選的塊404和405來執(zhí)行可選的復(fù)位和/或置位過程，以破壞或重新形成通過執(zhí)行形成過程而產(chǎn)生的絲狀體。在很多情況下，該方法可按照塊406結(jié)束。

考慮到前述內(nèi)容，關(guān)注圖5a，其示出與本公開一致的單元前體的一個示例。如所示的，單元前體500包括第一(底部)電極501、形成在底部電極501上的切換層前體502、切換層前體502上的氧交換層(oel)503和頂部電極504。在該示例中，底部電極501被示為連接到電接地，并且頂部電極504被示為連接到電壓源v。應(yīng)當(dāng)理解的是，這個圖示僅僅是為了舉例，以及至單元前體500的電連接可以用任何適當(dāng)?shù)姆绞絹硇纬?。此外，雖然圖5a和b示出單元前體的實施例，其中oel503形成在切換層前體502的上表面上，但應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣的結(jié)構(gòu)是不必需的，并且可以在任何適當(dāng)?shù)奈恢锰幮纬蒾el503。實際上，本公開預(yù)見到oel503形成在切換層前體502之下的實施例。

底部電極501和頂部電極504的這個厚度可以是相同的或不同的，并且可以使用任何適當(dāng)厚度的電極。在一些實施例中，底部電極和頂部電極的厚度均在從大約5到大約100nm(例如從大約50到大約50nm)的范圍內(nèi)。同樣，oel503可具有任何適當(dāng)?shù)暮穸龋⑶以谝恍嵤├芯哂性趶拇蠹s大于0到大約30nm(例如大約2到大約10nm)的范圍內(nèi)的厚度。最后，切換層前體502可以具有任何適當(dāng)?shù)暮穸?，并且一些實施例中具有在從大約2到大約20nm(例如大約2到大約10nm)的范圍內(nèi)的厚度。

底部電極501可以由第一電極材料形成，所述第一電極材料可以是任何適當(dāng)?shù)碾姌O材料。作為可以使用的適當(dāng)?shù)牡谝浑姌O材料的非限制性示例，要提到諸如鋁、銅、鈦、鎢、釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉑和金的金屬、諸如氮化鈦、氮化鉭的金屬氮化物、其組合等。非限制性地，底部電極502在一些實施例中由與切換層前體502(或更具體地，與包含在其中的氧)不發(fā)生反應(yīng)(或基本上不發(fā)生反應(yīng))的導(dǎo)電材料形成。這樣的材料的非限制性示例包括金屬氮化物、碳化物和諸如鉑、金、鈀、鎳、鎢、銥、銠、錸的較低反應(yīng)性/貴金屬、其組合等。

在圖5a的實施例中，切換層前體502可以由實質(zhì)化學(xué)計量氧化物形成或包括實質(zhì)化學(xué)計量氧化物。如在本文中使用的，術(shù)語“實質(zhì)化學(xué)計量氧化物”指代包含氧的完全化學(xué)計算量的氧化物，或其中氧化物中的氧的摩爾分?jǐn)?shù)與化學(xué)計算量相差小于大約0.5％，例如小于大約0.15％或甚至小于大約0.01％。在氧化物包含氧的100％的化學(xué)計算量的實例中，這樣的氧化物可以在本文中被稱為“完全”化學(xué)計量氧化物，盡管應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語“實質(zhì)化學(xué)計量氧化物”包括完全化學(xué)計量氧化物。非限制性地，切換層前體502優(yōu)選地由完全化學(xué)計量氧化物形成。

可以用于形成切換層前體的適當(dāng)?shù)膶嵸|(zhì)化學(xué)計量氧化物的非限制性示例包括實質(zhì)化學(xué)計量的：氧化鉿(hfq2-x)、氧化鉭(ta2o5-x)、氧化鎳(nio2-x)、氧化鎢(iii)(w2o3-x)、氧化鎢(iv)(wo2-x)、氧化鎢(vi)(wo3-x)、五氧化鎢(w2o5-x)、氧化鈦(tio2-x)、氧化鋯(zro2-x)、氧化帆(vo2-x)、氧化銅(ii)(cuo1-x)、氧化鋁(al2o3-x)、其組合等。在一些實施例中，x小于相應(yīng)的化學(xué)計量氧化物的完全化學(xué)計量氧含量的大約0.5％，小于大約0.1％或甚至小于大約0.01％。非限制性地，在一些實施例中，切換層前體502是一層或多層完全化學(xué)計量氧化物，即上面提到的氧化物中的一種或多種，其中x是0。在特定的非限制性實施例中，切換層前體502是一層或多層實質(zhì)和/或完全化學(xué)計量氧化鉿(hfq2-x)、氧化鉭(ta2o5-x)或其組合。

oel503通常由一種或多種氧反應(yīng)材料(即可以與切換層前體502(或更具體地，其中的氧)發(fā)生反應(yīng)以形成一種或多種氧化物的材料)形成?？梢杂糜谛纬蒾el503的適當(dāng)?shù)难醴磻?yīng)材料的非限制性示例包括金屬，例如鉿、鈦、鉭和其組合。當(dāng)然，僅為了舉例來確定這樣的材料，并且可以使用其它適當(dāng)?shù)牟牧?。在任何情況下，可以認(rèn)識到，當(dāng)oel503的氧反應(yīng)材料與切換層前體502發(fā)生反應(yīng)時，它們可以形成其相應(yīng)氧化物(例如氧化鉿、氧化鈦、氧化鉭、其組合等)中的一種或多種。

oel503的厚度可以有相當(dāng)大的變化，并且可以使用任何適當(dāng)厚度的oel。在一些實施例中，oel503的厚度在從大于0到大約20nm(例如大于0到大約15nm，或甚至大于0到大約10nm)的范圍內(nèi)。非限制性地，在一些實施例中，oel503的厚度被設(shè)置成使得當(dāng)單元前體500受到熱處理過程時，在oel503中的所有氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料，在這種情況下是形成oel503的氧反應(yīng)材料的一種或多種氧化物。

頂部(第二)電極504可以由任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料形成。非限制性地，在一些實施例中，頂部電極由第二電極材料形成，其中第二電極材料是與氧不發(fā)生反應(yīng)或基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料。如在本文中使用的，術(shù)語“與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)”當(dāng)結(jié)合電極使用時指代這樣一種導(dǎo)電材料，即其因此在可以施加以使氧交換層的氧反應(yīng)材料與在切換層前體中的氧發(fā)生反應(yīng)的條件下、在電阻式存儲器單元的正常操作參數(shù)下或在其組合下與切換層或前體中的氧不發(fā)生反應(yīng)/基本上不發(fā)生反應(yīng)。相應(yīng)地，頂部電極504可以被配置成使得其在當(dāng)施加熱處理過程以使oel503的氧反應(yīng)材料與切換層前體502中的氧發(fā)生反應(yīng)(如下所述)時施加的條件下與氧不發(fā)生反應(yīng)。

可以用作部頂電極504的適當(dāng)?shù)牡诙姌O材料的非限制性示例包括導(dǎo)電的金屬氮化物(例如氮化鈦)、導(dǎo)電的金屬碳化物(例如碳化鈦)和較低反應(yīng)性的金屬，例如鉑、金、鈀、鎳、鎢、銥、銠、錸、其組合等。非限制性地，在一些實施例中，頂部電極504由鈦形成，并且oel503由氧化鉿、氧化鉭、氧化鈦或其組合形成。

在一些實施例中，除了與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)之外，用于形成頂部電極504和/或底部電極501的材料還可以是完全或基本上不透氧的。也就是說，在一些實施例中，頂部電極504和/或底部電極501可以由基本上限制或甚至阻止氧從其通過的材料形成。在這樣的實例中，可以認(rèn)識到，頂部電極504和/或底部電極501可以使其它層(以及特別是切換層前體502或由其形成的切換層)免于暴露于氧，從而例如響應(yīng)于切換層前體502中的氧和在oel503中的氧反應(yīng)材料的反應(yīng)而鎖定和/或保持可以在切換層或其前體中形成的空位的數(shù)量和分布。

在任何情況下，可以理解的是，在一些實施例中，頂部電極504和oel503可以由不同的材料形成，其中oel503由與形成頂部電極504的材料相比與氧具有更高反應(yīng)性的一種或多種材料形成。由于頂部電極504與氧不發(fā)生反應(yīng)或基本上不發(fā)生反應(yīng)，因此可以限制或甚至防止其與切換層前體502(或由其形成的切換層)中的氧之間的反應(yīng)。

現(xiàn)在關(guān)注圖6，其為由與圖5a和b的結(jié)構(gòu)一致的單元前體形成電阻式存儲器單元的方法的流程圖。如所示的，方法400’開始于塊401。然后，該方法可以繼續(xù)進(jìn)行到塊402’，其中可以形成與圖4a和4b一致的單元前體。單元前體的形成可以開始于塊610，其中可以形成第一(底部)電極(即圖5a的底部電極501)。在這方面，可以通過經(jīng)由任何適當(dāng)?shù)碾姌O形成過程(例如經(jīng)由金屬化、化學(xué)氣相沉積或其它適當(dāng)?shù)倪^程)沉積或以其它方式形成第一電極材料層來形成第一電極，其中第一電極材料是導(dǎo)電材料(例如上面提到的導(dǎo)電材料)。在一些實施例中，可以通過在襯底上金屬化或以其它方式沉積導(dǎo)電材料來形成第一電極。

然后，該方法可以前進(jìn)到塊611，其中可以在第一(底部)電極上形成切換層前體。更具體地，該方法可以通過在底部電極501的上表面上沉積或以其它方式形成切換層前體502來繼續(xù)進(jìn)行。在這方面，可以用任何適當(dāng)?shù)姆绞叫纬汕袚Q層前體。例如，可以通過例如經(jīng)由化學(xué)氣相沉積(cvd)、金屬有機(jī)cvd、反應(yīng)cvd、原子層沉積(ald)、反應(yīng)濺射、其組合等在第一(底部)電極上沉積一層或多層實質(zhì)化學(xué)計量氧化物來形成切換層前體。非限制性地，在一些實施例中通過cvd、ald、反應(yīng)濺射或其組合來形成切換層前體。

一旦形成切換層前體，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行到塊612，按照其可以例如在如圖5a所示的切換層前體的上表面上形成氧交換層(oel)。與前述討論一致，可以通過經(jīng)由任何適當(dāng)?shù)某练e過程沉積一層或多層氧反應(yīng)材料(例如鈦、鉿、鉭、其組合等)來形成oel。例如，可以通過化學(xué)cvd、pcd、ald、mbe、濺射、其組合等來沉積oel的氧反應(yīng)材料。非限制性地，在一些實施例中，通過將氧反應(yīng)材料濺射沉積在切換層前體502的上表面上來形成oel?；蛘撸谄渌窍拗菩詫嵤├?，通過經(jīng)由cvd將氧反應(yīng)材料沉積在切換層前體502的上表面上來形成oel。

在形成oel之后，該方法可以前進(jìn)到塊613，其中可以形成第二(頂部)電極。如在圖5a中所示和以上所討論的，在一些實施例中，在按照塊612形成的氧交換層的上表面上形成第二電極。在這方面，可以通過在oel上沉積或以其它方式形成與氧不發(fā)生反應(yīng)或基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料層來形成第二(頂部)電極。不考慮其性質(zhì)，可以通過任何適當(dāng)?shù)碾姌O形成過程(例如經(jīng)由金屬化、化學(xué)氣相沉積或其它適當(dāng)?shù)倪^程)來沉積或以其它方式形成第二電極。在一些實施例中，可以通過在oel上金屬化或以其它方式沉積導(dǎo)電材料來形成第二電極。如可以認(rèn)識到的，在形成第二電極之后，可以獲得圖5a所示的結(jié)構(gòu)的單元前體。

一旦按照塊613形成第二電極，該方法就可以前進(jìn)到塊614，其中可以對所得到的結(jié)構(gòu)(即，如圖5a所示)進(jìn)行處理以使oel503中的氧反應(yīng)材料與在切換層前體502中的氧發(fā)生反應(yīng)。與前述討論一致且如圖6所示，可以通過在足以使氧反應(yīng)材料與在切換層前體502中的氧發(fā)生反應(yīng)的溫度下和時間內(nèi)對單元前體500進(jìn)行熱處理來執(zhí)行這樣的處理，導(dǎo)致包括氧化的oel503’和經(jīng)處理的切換層前體502’的經(jīng)處理的單元前體502’的產(chǎn)生，如通常在圖5b中所示的。在一些實施例中，按照塊614，可以通過在惰性或稍微還原的氣氛中且在從大約300到大約600℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行退火來處理前體500。非限制性地，在一些實施例中，氣氛是惰性氣氛，其包括一種或多種惰性氣體，即氦、氖、氬、氪、氙、氡、其組合等?；蛘?，在一些實施例中，氣氛包括前述惰性氣體的一種或組合以及從大于0到大約10％(例如大約5％)的氫和/或可以產(chǎn)生稍微還原的氣氛的其它形成氣體。

通常，氧化的oel503’包括形成oel503的氧反應(yīng)材料的一種或多種氧化物，并且經(jīng)處理的切換層502’包括切換層前體502的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的亞化學(xué)計量氧化物。因此，例如，經(jīng)處理的切換層502’可以包括選自于亞化學(xué)計量的：氧化鉿、氧化鉭、氧化鎳、氧化鎢(iii)、氧化鎢(iv)、氧化鎢(vi)、五氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化帆、氧化銅(ii)、氧化鋁、或其組合中的一種或多種亞化學(xué)計量金屬氧化物。因此，經(jīng)處理的切換層502’可以包括在其中的多個氧空位，如前面所描述的。

特別地，由于第二(頂部)電極(504)和/或第一(底部)電極501由與氧不發(fā)生反應(yīng)或基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料形成，因此按照塊614處理圖5a的前體可能不導(dǎo)致第一/第二電極的材料與切換層前體中的氧的反應(yīng)。而且，在頂部電極504和/或底部電極501為不透氧的實例中(例如在諸如tin或tic的金屬氮化物/碳化物的情況下)，它/它們可以限制或防止經(jīng)處理的切換層前體502’暴露于氣氛中的氧。這又可以限制或甚至防止氧空位被周圍環(huán)境中的氧占據(jù)。

注意，圖5b示出其中在處理/熱處理期間或響應(yīng)于處理/熱處理，所有oel503轉(zhuǎn)換為氧化的oel503’并且所有切換層前體502轉(zhuǎn)換為經(jīng)處理的切換層前體502’的實施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，這個圖示是為了舉例，并且本公開預(yù)見到oel503和/或切換層502的某一部分在處理/熱處理之后依然未發(fā)生反應(yīng)的實施例。實際上在一些實施例中，處理單元前體500可以導(dǎo)致經(jīng)處理的單元前體，其中氧化的oel503’(例如oel503的材料的氧化物)和經(jīng)處理的切換層前體502’(例如切換層502的材料的亞化學(xué)計量氧化物)被局部化到鄰近oel503與切換層前體502的界面的區(qū)域。在這樣的實例中，(未反應(yīng)的)oel503的區(qū)域可以存在于氧化的oel503’的區(qū)域之上?？蛇x地或額外地，(未反應(yīng)的)切換層前體502(即實質(zhì)化學(xué)計量氧化物)的區(qū)域可以存在于經(jīng)處理的切換層前體502’的區(qū)域之下。

返回到圖6，一旦按照塊614對單元前體500進(jìn)行了處理，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行到塊403，其中可以對所得到的結(jié)構(gòu)執(zhí)行形成過程。更具體地，可以例如經(jīng)由電壓源v將形成電壓施加到所得到的結(jié)構(gòu)(例如圖5b)，所述電壓源v可以連接到頂部電極504。在這樣的實施例中且如前所述，底部電極501可以連接到接地。響應(yīng)于形成電壓的施加，經(jīng)處理的切換層前體502’內(nèi)的空位可以形成一個或多個絲狀體，導(dǎo)致包括具有形成在其中的一個或多個絲狀體的切換層的電阻式存儲器單元的產(chǎn)生，導(dǎo)致電阻式存儲器單元的產(chǎn)生。

此時，方法400’可以結(jié)束，或者可以通過施加電壓(例如復(fù)位和置位電壓)而使電阻式存儲器單元在低阻(導(dǎo)通)和高阻(截止)狀態(tài)之間切換。在這方面，方法400’可以繼續(xù)進(jìn)行到可選的塊404，按照其可以將可選的復(fù)位電壓施加到電阻式存儲器單元。通常，復(fù)位電壓可以是足以破壞單元的切換層內(nèi)的絲狀體以便將單元置于高阻(例如截止)狀態(tài)的任何適當(dāng)?shù)碾妷?。非限制性地，在一些實施例中，所施加的?fù)位電壓可以在從小于0到大約-12v(例如從小于0到大約-6v、從小于0到大約-3v或甚至從小于0到大約-1.5v)的范圍內(nèi)。在一些實施例中，在從0到大約-1.5v的范圍內(nèi)的復(fù)位電壓可以用于破壞單元中的絲狀體。

在施加復(fù)位電壓之后，方法400’可以從可選的塊404繼續(xù)進(jìn)行到可選的塊405，其中可以施加置位電壓。如以上所討論的，置位電壓可以是足以引起電阻式存儲器單元的切換層內(nèi)的一個或多個絲狀體的重新形成的任何電壓。非限制性地，在一些實施例中，所施加的置位電壓可以在極性或強(qiáng)度上與所施加的復(fù)位電壓相同或不同，或者在二者上都與所施加的復(fù)位電壓相同或不同。在一些實施例中，所施加的置位電壓例如可以在從大于0到大約12v(例如從小于0到大約6v、從小于0到大約3v或甚至從小于0到大約1.5v)的范圍內(nèi)。非限制性地，在一些實施例中，在從0到大約1.5v的范圍內(nèi)的置位電壓可以用于重新形成與本公開一致的切換層內(nèi)的絲狀體。在施加復(fù)位和/置位電壓之后(或如果不需要這樣的施加)，方法400’可以繼續(xù)進(jìn)行到塊406并結(jié)束。

現(xiàn)在關(guān)注圖7a，其示出與本公開一致的單元前體的另一示例。如所示的，單元前體700包括第一(底部)電極701、形成在底部電極701上的切換層前體以及形成在切換層前體702的上表面上的頂部電極704。底部電極701和頂部電極704的性質(zhì)和特性通常分別與以上關(guān)于底部電極501和頂部電極504描述的性質(zhì)和特性相同。因此，沒有提供對底部和頂部電極704的詳細(xì)描述。然而注意，在圖7a的實施例中，頂部電極704可以由任何適當(dāng)?shù)碾姌O材料形成，并且不限于導(dǎo)電的且與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)的第二電極材料。

如進(jìn)一步在圖7a中所示的，切換層前體702采用包括多個交替層的多層結(jié)構(gòu)的形式。具體地，切換層前體包括多個氧化物層7201、7202、720m以及多個氧交換(oel)層7301、730n，其中n和m為0或者大于或等于2。在n和/或m為0的實例中，應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣的層不存在于切換層前體702的多層結(jié)構(gòu)中。因此，在圖7a的實施例中，切換層前體包含至少兩個氧化物層7201、7202，其分別在單個oel層7201之下和之上。然而，如在圖中所指示的，額外的氧化物和oel層可以存在。

在n或m為非零的實例中，應(yīng)當(dāng)理解的是，它們可以指示其相應(yīng)的氧化物或oel層的相應(yīng)數(shù)量，并且它們可以在從大于或等于2(例如從2到大約5、2到大約10、2到大約15、2到大約20等)的范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，可以使用任何適當(dāng)數(shù)量的氧化物和oel層，并且本公開預(yù)見到使用數(shù)十個、數(shù)百個或甚至數(shù)千個氧化物和/或oel層的實施例。

還要注意，為了舉例，圖7a示出其中切換層前體最少包括形成在兩個氧化物層(7201、7202)之間的單個oel層(7301)的實施例，其中第一氧化物層(7201)形成在底部電極701上。應(yīng)當(dāng)理解的是，這個圖示僅僅是一個示例性構(gòu)造，并且其它構(gòu)造是可能的并被本公開預(yù)見到。實際上，本公開預(yù)見到反轉(zhuǎn)氧化物層和切換層的順序例如使得結(jié)構(gòu)最少包括位于兩個oel層之間的單個氧化物層的實施例，其中第一oel層形成在底部電極701上。

在任何情況下，切換層前體702中的氧化物層7201、7202、720m可以包括一種或多種實質(zhì)化學(xué)計量氧化物(例如前面提到和描述的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物)或由一中或多種實質(zhì)化學(xué)計量氧化物(例如前面提到和描述的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物)形成。非限制性地，在一些實施例中，氧化層7201、7202、720m各自由實質(zhì)化學(xué)計量的氧化鉿、氧化鉭、氧化鎢或其組合形成。

切換層前體702中的oel層7301、730n可以由氧反應(yīng)材料(例如前面提到和描述的氧反應(yīng)材料)形成或包括氧反應(yīng)材料(例如前面提到和描述的氧反應(yīng)材料)。非限制性地，在一些實施例中，oel層7301、730n各自包括相同的氧反應(yīng)材料(例如但不限于鈦、鉿、鉭、其組合等)或由相同的氧反應(yīng)材料(例如但不限于鈦、鉿、鉭、其組合等)形成。在其它非限制性實施例中，在切換層前體702中使用至少第一和第二oel層，其中第一oel層由第一氧反應(yīng)材料形成，第二oel層由第二氧反應(yīng)材料形成，第一和第二氧化反應(yīng)材料分別展現(xiàn)出第一和第二氧反應(yīng)性，并且第一和第二氧反應(yīng)性彼此不同。因此，例如，與氧與第二氧反應(yīng)材料的反應(yīng)相比，熱力學(xué)可以有利于氧與第一氧反應(yīng)材料有更強(qiáng)烈的反應(yīng)，反之亦然。如通過以下討論將變得顯而易見的，在這樣的實例中使用不同的氧反應(yīng)材料可以提供一些控制通過使oel層的材料與在相鄰氧化物層中的氧發(fā)生反應(yīng)而形成的氧空位的分布的能力。

如進(jìn)一步在圖7a中所示的，切換層前體可以具有總厚度tsw，其可以是任何適當(dāng)?shù)暮穸取７窍拗菩缘?，tsw在一些實施例中可以在從大于0到大約50nm(例如大約5到大約25nm或甚至大約5到大約15nm)的范圍內(nèi)。

還如圖7a所示，氧化物層7201、7202、720m具有厚度t1，并且oel層7301、730n具有厚度t2。通常，t1和t2可以在從大于0到大約30nm(例如大約2到大約20nm或甚至大約2到大約10nm)的范圍內(nèi)，盡管應(yīng)當(dāng)理解的是，切換層前體702的氧化物和oel層可以具有任何適當(dāng)?shù)暮穸取?/p>

注意，圖7a示出其中每個氧化物層(7201、7202、720m)具有相同的厚度(即，其中t1對于每個氧化物層是相同的)并且每個oel層(7301、730n)具有相同的厚度(即，其中t2對于每個oel層是相同的)的實施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，這個圖示僅僅是為了舉例，并且氧化物和oel層的厚度可以彼此變化。例如在一些實施例中，第一和第二氧化物層包含在切換層前體702中，其中第一氧化物層具有厚度t11，第二氧化物層具有厚度tl2，并且tl1和tl2是相同的或不同的。同樣，在一些實施例中，第一和第二oel層包含在切換層前體702中，其中第一oel層具有厚度t21，并且第二oel層具有厚度t22，其中t21和t22是相同的或不同的。在另外的實施例中，切換層前體702中的氧化物和oel層可以分別具有厚度t1和t2，其中t1和t2彼此相同或不同。

如稍后將詳細(xì)描述的，可以例如通過退火或另一熱處理過程來處理前體700以使oel層730、730m中的氧反應(yīng)材料與相鄰氧化物層7201、720n中的氧發(fā)生反應(yīng)。在這樣的反應(yīng)期間，oel層730、730m中的氧反應(yīng)材料的至少一部分轉(zhuǎn)換為已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料，即氧反應(yīng)材料的一種或多種氧化物。同樣，氧化物層7201、720n的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的至少一部分轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的亞化學(xué)計量氧化物。在圖7b中示出這個概念，圖7b將經(jīng)處理的前體700’示為包括經(jīng)處理的切換層前體702’，其又包括交替的經(jīng)處理的氧化物層(7201’、720n’)和經(jīng)處理的oel層(7301’、730n’)。經(jīng)處理的氧化物層7201’、720n’包括亞化學(xué)計量氧化物(例如以上例如對于元件502’提到的亞化學(xué)計量氧化物)和多個氧空位，而經(jīng)處理的oel層7301’、730n’包含oel層7301、730n的相應(yīng)的氧化物。

如可以認(rèn)識到的，可以通過適當(dāng)選擇用于氧化物和oel層的材料，通過控制氧化物和oel層的厚度或其組合來控制空位在經(jīng)處理的切換層前體內(nèi)的分布。例如，通過控制這樣的參數(shù)，可以得到各種各樣的空位分布。在一些實施例中，切換層前體702的氧化物和切換層可以被配置成使得響應(yīng)于處理(例如退火或另一熱處理過程)，所得到的經(jīng)處理的交換層包括氧空位的受控分布。在一些實例中，受控分布可以是線性分布、拋物線分布、對數(shù)分布、指數(shù)分布、階梯式分布、多項式分布、漸近分布等。

作為氧空位的線性分布的一個示例，參考圖11a，其為與一個示例性實施例一致的空位濃度相對于(經(jīng)處理的)切換層前體深度的曲線圖。應(yīng)當(dāng)理解的是，切換層前體深度指代離切換層前體(例如經(jīng)處理的切換層702’)的上表面的距離。在圖11a的實施例中，曲線1101表示氧空位的線性分布，其中隨著切換層前體深度增加切換層前體中的氧空位的濃度線性降低。為了比較起見，在圖11a中還示出曲線330和340(如以上關(guān)于圖3所描述的)。當(dāng)然，其它線性分布是可能的，例如其中切換層前體中的氧空位的濃度隨著切換層前體深度的增加而增加的線性分布。

作為拋物線空位分布的一個示例，參考圖11b，其為與本公開的另一示例性實施例一致的空位濃度相對于(經(jīng)處理)的切換層前體深度的曲線圖。在圖11b的實施例中，曲線1102表示氧空位的拋物線分布，其中氧空位的濃度增加到在第一切換層前體深度到中間切換層前體深度之間的最大值，并且然后從中間切換層前體深度降低到第三切換層前體深度。當(dāng)然，曲線1102僅表示拋物線分布的一個示例，并且其它拋物線分布(例如曲線1102的反轉(zhuǎn))是可能的，并由本公開預(yù)見到。為了比較起見，在圖11b中還示出曲線330和340(如以上關(guān)于圖3所描述的)。

作為多項式空位分布的一個示例，參考圖11c，其為與本公開的另一示例性實施例一致的空位濃度相對于(經(jīng)處理的)切換層前體深度的曲線圖。在圖11c的實施例中，曲線1103表示氧空位的多項式分布，其中氧空位的濃度可以在切換層前體的上(頂)表面與下(底)表面之間有相當(dāng)大的變化。如可以認(rèn)識到的，可以通過例如在進(jìn)行如上討論的處理之前適當(dāng)?shù)卦O(shè)置切換層前體中的oel和氧化物層的厚度來實現(xiàn)多項式分布。當(dāng)然，曲線1103僅示出多項式分布的一個示例，并且可以獲得其它多項式分布并由本公開預(yù)見到。為了比較起見，在圖11c中還示出曲線330和340(如以上關(guān)于圖3所描述的)。

作為指數(shù)空位分布的一個示例，參考圖11d，其為與本公開的另一示例性實施例一致的空位濃度相對于(經(jīng)處理的)切換層前體深度的曲線圖。在圖11d的實施例中，曲線1104表示氧空位的指數(shù)分布，其中氧空位的濃度可以隨著切換層前體深度的增加而指數(shù)地改變。如可以認(rèn)識到的，可以通過例如在進(jìn)行如上討論的處理之前適當(dāng)?shù)卦O(shè)置切換層前體中的oel和氧化物層的厚度來實現(xiàn)指數(shù)分布。例如，可以通過由多個交替的氧化物層和oel層形成切換層前體702來獲得諸如曲線1104的指數(shù)分布，其中氧化物層(并且潛在地，oel層)的厚度在切換層前體702的底部處相對較厚，但在切換層前體702的頂部附件相對較薄。當(dāng)然，曲線1104僅示出指數(shù)分布的一個示例，并且可以獲得其它指數(shù)分布并由本公開預(yù)見到。為了比較起見，在圖11d中還示出曲線330和340(如以上關(guān)于圖3所描述的)。

作為階梯式空位分布的一個示例，參考圖11e，其為與本公開的另一示例性實施例一致的空位濃度相對于(經(jīng)處理的)切換層前體深度的曲線圖。在圖11e的實施例中，曲線1105表示氧空位的階梯式分布，其中氧空位的濃度隨著切換層前體深度的增加以階梯式方式改變。如可以認(rèn)識到的，可以通過例如在進(jìn)行如上討論的處理之前適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在切換層前體中的oel和氧化物層的厚度來實現(xiàn)階梯式分布。例如，可以通過由多個交替的氧化物層和oel層形成切換層前體702來獲得諸如曲線1105的階梯式分布，其中氧化物層(并且潛在地，oel層)的厚度在切換層前體702的底部處相對較薄，但在切換層前體702的頂部附近相對較厚。當(dāng)然，曲線1105僅示出階梯式分布的一個示例，并且且可以獲得其它階梯式分布并由本公開預(yù)見到。為了比較起見，在圖11e中還示出曲線330和340(如以上關(guān)于圖3所描述的)。

現(xiàn)在關(guān)注圖8，其為由與圖7a和7b的結(jié)構(gòu)一致的單元前體形成電阻式存儲器單元的方法的流程圖。如所示的，方法400”開始于塊401。然后，該方法可以繼續(xù)進(jìn)行到塊402”，其中可以形成與圖7a和7b一致的單元前體。單元前體的形成可以開始于塊810，其中可以形成第一(底部)電極(即圖7a的底部電極701)。在這方面，可以通過經(jīng)由任何適當(dāng)?shù)碾姌O形成過程(例如經(jīng)由金屬化、化學(xué)氣相沉積或其它適當(dāng)?shù)倪^程)沉積或以其它方式形成第一電極材料層來形成第一電極。在一些實施例中，可以通過在襯底上金屬化或以其它方式沉積導(dǎo)電材料來形成第一電極。

然后，該方法可以前進(jìn)到塊811，其中可以在第一(底部)電極上形成切換層前體。在該實施例中，可以通過沉積交替的oel層和氧化物層(例如以上所述的oel和氧化物層)來形成切換層前體。在這方面，可以通過例如經(jīng)由化學(xué)氣相沉積(cvd)、金屬有機(jī)cvd、反應(yīng)cvd、原子層沉積(ald)、反應(yīng)濺射、其組合等沉積實質(zhì)化學(xué)計量氧化物來形成氧化物層。非限制性地，在一些實施例中通過cvd、ald、反應(yīng)濺射或其組合來形成切換層前體?？梢砸灶愃频姆绞嚼缤ㄟ^經(jīng)由化學(xué)氣相沉積(cvd)、金屬有機(jī)cvd、反應(yīng)cvd、原子層沉積(ald)、反應(yīng)濺射、其組合等沉積一層或多層氧反應(yīng)材料來形成oel層。在一些實施例中，氧化物層和切換層可以各自通過濺射來形成，其中在含氧氣氛中濺射第一(例如金屬)靶以形成實質(zhì)(實質(zhì)化學(xué)計量)氧化物層，而在惰性或其它氣氛中濺射第二(例如金屬)靶以形成例如具有氧反應(yīng)材料的oel層。

一旦形成了切換層前體，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行到塊812，按照其可以形成第二(頂部)電極。如在圖7a中所示和如以上所討論的，在一些實施例中，在按照塊811形成的切換層前體的上表面上形成第二電極。在這方面，可以通過在切換層前體上沉積或以其它方式形成導(dǎo)電材料(其可以或可以不與氧基本上發(fā)生反應(yīng))層來形成第二(頂部)電極。不考慮其性質(zhì)，可以通過任何適當(dāng)?shù)碾姌O形成過程(例如經(jīng)由金屬化、化學(xué)氣相沉積或其它適當(dāng)?shù)倪^程)來沉積或以其它方式形成第二電極。在一些實施例中，可以通過在切換層前體上金屬化或以其它方式沉積導(dǎo)電材料來形成第二電極。如可以認(rèn)識到的，在形成第二電極之后，可以獲得圖7a所示的結(jié)構(gòu)的單元前體。

一旦按照塊812形成第二電極，該方法就可以前進(jìn)到塊813，其中可以對所得到的結(jié)構(gòu)(即，如圖7a所示)進(jìn)行處理以使切換層前體的oel層中的氧反應(yīng)材料與切換層前體的氧化物層中的氧發(fā)生反應(yīng)。與前述討論一致且如圖8所示，可以通過在足以使oel層內(nèi)的氧反應(yīng)材料與切換層前體702的氧化物層中的氧發(fā)生反應(yīng)的溫度下和時間內(nèi)進(jìn)行退火或以其它方式熱處理單元前體700來執(zhí)行這樣的處理。該反應(yīng)的結(jié)果在一些實施例中是包括經(jīng)處理的oel和氧化物層的經(jīng)處理的單元前體702’的產(chǎn)生，其中經(jīng)處理的oel層包括氧化的氧反應(yīng)材料，并且氧化物層包括亞化學(xué)計量氧化物和多個氧空位，如通常在圖7b中所示的。在一些實施例中，按照塊813，可以通過在惰性或稍微還原的氣氛中進(jìn)行退火來處理前體700，如以前在上面所描述的。

一旦按照塊813處理了單元前體700，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行到塊403，其中可以對所得到的結(jié)構(gòu)執(zhí)行形成過程。更具體地，可以例如經(jīng)由電壓源v將形成電壓施加到所得到的結(jié)構(gòu)(例如圖7b)，所述電壓源v可以連接到頂部電極704。在這樣的實施例中且如前所述，底部電極701可以連接到接地。響應(yīng)于形成電壓的施加，經(jīng)處理的切換層前體702’內(nèi)的空位可以形成一個或多個絲狀體，導(dǎo)致包括具有形成在其中的一個或多個絲狀體的切換層的電阻式存儲器單元的產(chǎn)生，導(dǎo)致電阻式存儲器單元的產(chǎn)生。

此時，方法400”可以結(jié)束，或者可以通過施加電壓(例如復(fù)位和置位電壓)而使電阻式存儲器單元在低阻(導(dǎo)通)和高阻(截止)狀態(tài)之間切換。在這方面，方法400”可以繼續(xù)進(jìn)行到可選的塊404和405，按照其可以施加可選的復(fù)位或置位電壓。可選的置位和復(fù)位電壓的施加的性質(zhì)和特性與前面描述的相同，并且因此不再重復(fù)。

現(xiàn)在關(guān)注圖9，其示出與本公開一致的單元前體的另一示例。如所示的，單元前體900包括第一(底部)電極901、形成在底部電極901上的切換層前體902以及形成在切換層前體702的上表面上的第二(頂部)電極904。底部和頂部電極901、904的性質(zhì)和特性通常通常與圖5a和7a的底部和頂部電極的性質(zhì)和特性相同，并且因此為了簡潔不再次描述。

與前面所描述的經(jīng)處理的切換層前體(例如502’、702’)一致，切換層前體902包括亞化學(xué)計量氧化物(例如上面提到的亞化學(xué)計量氧化物)和多個氧空位，其中多個氧空位以受控方式分布，例如以前面關(guān)于圖11a-11e所描述的分布之一進(jìn)行分布。

然而，與前面所描述的前體的一個顯著區(qū)別是，單元前體900(且更具體地，切換層前體902)不包括任何氧交換層或源于氧交換層的任何未反應(yīng)或已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料。更確切地，切換層前體902包括在原位形成的亞化學(xué)計量氧化物的一個或多個層、區(qū)域等，即當(dāng)在底部電極901上形成切換層前體902時。具體地，切換層前體包括通過反應(yīng)濺射或另一適當(dāng)?shù)募夹g(shù)在底部電極901上沉積的亞化學(xué)計量氧化物的一個或多個層、區(qū)域等。如以下將更加詳細(xì)描述的，反應(yīng)濺射(在本文中也被稱為反應(yīng)濺射沉積)是在存在將與靶材料發(fā)生反應(yīng)以形成反應(yīng)產(chǎn)物(例如靶材料的氧化物)的氣體(例如氧氣)或氣體混合物的情況下濺射一個或多個(例如金屬)靶的過程，其中反應(yīng)產(chǎn)物作為層形成在感興趣的襯底上。相應(yīng)地，反應(yīng)濺射可以用于將靶的氧化物層沉積在襯底(例如底部電極)上，其中所沉積的氧化物層具有可以通過調(diào)節(jié)沉積氣氛中的氧量而控制氧含量。

在一些實施例中，切換前體可以包括多個層或區(qū)域，其中所述多個層/區(qū)域中的至少一個由實質(zhì)化學(xué)計量氧化物形成，并且所述多個層/區(qū)域中的至少一個由亞化學(xué)計量氧化物形成。在其它非限制性實施例中，切換層前體902的多個層/區(qū)域可以包括至少兩個層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物、至少兩層的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物或其組合。在任何情況下，亞化學(xué)計量氧化物的區(qū)域的厚度可以是相同或不同的，并且實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的層/區(qū)域的厚度可以是相同或不同的。同樣，亞化學(xué)計量氧化物的層/區(qū)域的厚度可以與實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的層/區(qū)域的厚度相同或不同。

在一個示例實施例中，切換層前體902包括第一(例如下)和第二(例如上)表面，并且包括多個(例如至少兩個)層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物。在這樣的實施例中，多個層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物包括第一層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物和第二層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物，其中第一和第二層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物分別鄰近切換層前體902的下表面和上表面。在一些實例中，第一和第二層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物可以由一個或多個區(qū)域的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物分隔開。在這樣的實例中，第一和第二層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物的厚度可以是相同或不同的。在一些實施例中，第一層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物的厚度大于第二層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物的厚度。在其它實施例中，第一層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物的厚度小于第二層/區(qū)域的亞化學(xué)計量氧化物的厚度。

前體900的另一顯著區(qū)別是，與前體500和700不同，不需要處理(例如通過熱處理)以例如經(jīng)由oel層的氧反應(yīng)材料與在一層或多層實質(zhì)化學(xué)計量氧化物中的氧的反應(yīng)來形成氧空位。如可以認(rèn)識到的，這可以通過避免對單元前體進(jìn)行退火或其它方式的熱處理的需求來簡化電阻式存儲器單元的產(chǎn)生。而且在一些實施例中，這可以限制或避免在切換層前體內(nèi)的氧空位的形成中可能由于熱處理過程所造成的變化和/或不一致。

現(xiàn)在關(guān)注圖10，其為由與圖9的結(jié)構(gòu)一致的單元前體形成電阻式存儲器單元的方法的流程圖。如所示的，方法400”’開始于塊401。然后，該方法可以繼續(xù)進(jìn)行到塊402”’，其中可以形成與圖9一致的單元前體。單元前體的形成可以開始于塊1010，其中可以形成第一(底部)電極(即圖9的底部電極901)。在這方面，可以通過經(jīng)由任何適當(dāng)?shù)碾姌O形成過程(例如經(jīng)由金屬化、化學(xué)氣相沉積或其它適當(dāng)?shù)倪^程)沉積或以其它方式形成第一電極材料層來形成第一電極。在一些實施例中，可以通過在襯底上金屬化或以其它方式沉積導(dǎo)電材料來形成第一電極。

然后，該方法可以前進(jìn)到塊1011，其中可以在第一(底部)電極上形成切換層前體。在該實施例中，可以通過在第一電極上沉積一個或多個區(qū)域/層的亞化學(xué)計量氧化物，可選地結(jié)合一個或多個實質(zhì)化學(xué)計量氧化物層/區(qū)域(例如以上所描述的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物層/區(qū)域)來形成切換層前體。在這方面，可以經(jīng)由任何適當(dāng)?shù)某练e技術(shù)(例如經(jīng)由反應(yīng)濺射沉積、原子層沉積、其組合等)來形成亞化學(xué)計量和/或?qū)嵸|(zhì)化學(xué)計量氧化物層。

非限制性地，在一些實施例中，通過反應(yīng)濺射沉積來形成一個或多個區(qū)域的亞化學(xué)計量和/或?qū)嵸|(zhì)化學(xué)計量氧化物，其中在含氧氣氛中沉積一種或多種金屬。例如在一些實例中，可以通過反應(yīng)濺射沉積來形成亞化學(xué)計量氧化物，其中可以在含氧氣氛中執(zhí)行來自一個或多個金屬靶的濺射。適當(dāng)?shù)暮鯕夥盏姆窍拗菩允纠ò謮毫υ趶拇笥诔练e氣氛的總壓力的0％到沉積氣氛的總壓力的大約80％(例如從大于沉積氣氛的總壓力的0％到沉積氣氛的總壓力的大約20％或甚至從大于沉積氣氛的總壓力的0％到沉積氣氛的總壓力的大約5％)的范圍內(nèi)的氧。含氧氣氛還可包含氮?dú)饣蚨栊詺怏w(例如氬、氪等)，其中氮?dú)夂?或惰性氣體的分壓力在從含氧氣氛的總壓力的大約5％到含氧氣氛的總壓力的大約95％的范圍內(nèi)。在任何情況下，含氧氣氛的總壓力可以在從大約0.5到大約20mtorr(例如大約1到大約5mtorr)的范圍內(nèi)。

如可以認(rèn)識到的，可以通過對在沉積期間使用的氣氛中包含的氧量進(jìn)行控制來控制在所沉積的氧化物中的氧量。例如，增加沉積氣氛中的氧量可以增加在所沉積的氧化物中的氧量。在上限閾值氧含量(分壓力)處或之上，所沉積的氧化物可以采取完全化學(xué)計量氧化物的形式。當(dāng)氧量下降到第一閾值之下時，可以沉積(例如所使用的濺射靶的)亞化學(xué)計量氧化物。在下限閾值氧含量(分壓力)處或之下，可以不再沉積氧化物。更確切地，可以形成金屬或?qū)嵸|(zhì)金屬層。可以通過控制進(jìn)入到沉積室/氣氛中的氧的流速來控制氣氛中的氧量。在這方面，進(jìn)入到沉積室/氣氛中的氧的流速可以例如在從大于0到大約每分鐘250標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(sccm)(例如從大約1到大約100sccm，從大約1到大約75sccm，從大約1到大約60sccm或甚至從大約1到大約50sccm)的范圍內(nèi)。

換言之，可以通過沉積一種或多種金屬同時控制氧在周圍沉積氣氛中的相對數(shù)量來形成亞化學(xué)計量和/或?qū)嵸|(zhì)化學(xué)計量層/區(qū)域。在濺射或其它沉積過程的情況下，在一些實施例中可以通過測量靶電壓來確定或以其它方式證明亞化學(xué)計量或化學(xué)計量氧化物的形成。當(dāng)沉積期間的氧流速為0或低時，靶電壓可以相對較高，指示金屬膜或高金屬膜的形成。當(dāng)氧含量/流速增加到第一(下限)閾值之上時，亞化學(xué)計量氧化物可以被沉積，并且可以由靶電壓的下降來證明。當(dāng)氧含量增加到第二(上限)閾值流速之上時，實質(zhì)化學(xué)計量氧化物可以被沉積，如可以由靶電壓的明顯下降來證明。

為了說明前述概念，在一些實施例中，切換層包括一個或多個區(qū)域/層的亞化學(xué)計量氧化鉿，其通過在含氧氣氛中濺射鉿金屬靶來形成。如在下面的表1中所示的，可以通過對氧流速的適當(dāng)調(diào)節(jié)來濺射沉積各種各樣的亞化學(xué)計量氧化物。

表1：來自鉿金屬靶的亞化學(xué)計量氧化鉿的反應(yīng)濺射沉積

如可以因此認(rèn)識到的，通過調(diào)節(jié)沉積氣氛中的氧量，可以對所得到的沉積氧化物的氧含量且因此對包含在其中的氧空位(如果有的話)的數(shù)量和分布進(jìn)行實質(zhì)控制。相應(yīng)地，通過對氧含量/流速的適當(dāng)控制，可以經(jīng)由沉積一個或多個氧化物層區(qū)域來形成切換層902，其中可以控制每個區(qū)域中的氧量(且因此氧空位的濃度)，以便實現(xiàn)期望的氧空位分布。例如，通過對氧含量/流速的適當(dāng)控制，可以形成切換層前體902以包括以線性分布、拋物線分布、對數(shù)分布、指數(shù)分布、階梯式分布、多項式分布、漸近分布及其組合進(jìn)行分布的多個氧空位，如通常在圖11a-e中所示的。

一旦形成了切換層前體，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行到塊1012，按照其可以形成第二(頂部)電極。如在圖9中所示和如以上所討論的，在一些實施例中，在按照塊1011形成的切換層前體(例如切換層前體902)的上表面上形成第二電極。在這方面，可以通過在切換層前體上沉積或以其它方式形成導(dǎo)電材料(其可以或可以不與氧基本上發(fā)生反應(yīng))層來形成第二(頂部)電極。不考慮其性質(zhì)，可以通過任何適當(dāng)?shù)碾姌O形成過程(例如經(jīng)由金屬化、化學(xué)氣相沉積或其它適當(dāng)?shù)倪^程)來沉積或以其它方式形成第二電極。在一些實施例中，可以通過在切換層前體上金屬化或以其它方式沉積導(dǎo)電材料來形成第二電極。如可以認(rèn)識到的，在形成第二電極之后，可以獲得圖9所示的結(jié)構(gòu)的單元前體。

一旦形成了單元前體，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行到塊403，其中可以執(zhí)行形成過程。更具體地，可以例如經(jīng)由電壓源v將形成電壓施加到所得到的結(jié)構(gòu)(例如圖9)，所述電壓源v可以連接到頂部電極904。在這樣的實施例中且如前所述，底部電極901可以連接到接地。響應(yīng)于形成電壓的施加，切換層前體902內(nèi)的空位可以形成一個或多個絲狀體，導(dǎo)致包括具有形成在其中的一個或多個絲狀體的切換層的電阻式存儲器單元的產(chǎn)生，導(dǎo)致電阻式存儲器單元的產(chǎn)生。

此時，方法400”’可以結(jié)束，或者可以通過施加電壓(例如復(fù)位和置位電壓)而使電阻式存儲器單元在低阻(導(dǎo)通)和高阻(截止)狀態(tài)之間切換。在這方面，方法400”’可以繼續(xù)進(jìn)行到可選的塊404和405，按照其可以施加可選的復(fù)位或置位電壓?？蛇x的置位和復(fù)位電壓的施加的性質(zhì)和特性與前面描述的相同，并且因此不再重復(fù)。

為了進(jìn)一步解釋前述概念，本公開現(xiàn)在將在集成電路、電阻式隨機(jī)存取存儲器或另一器件的環(huán)境下繼續(xù)描述形成電阻式存儲器單元的特定過程的一個示例。因此，參考圖12a-e，其逐步示出在襯底(例如集成電路器件的襯底)上形成與本公開一致的電阻式存儲器單元。

如圖12a所示，該方法可以提供襯底以便隨后形成電阻式存儲器單元。在該示例中，襯底1201包括形成在其中的溝槽1202。通常，襯底1201可以包括一層或多層電介質(zhì)或絕緣材料或采用一層或多層電介質(zhì)或絕緣材料的形式?？梢杂糜谛纬梢r底1001的適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)/絕緣材料的非限制性示例包括諸如二氧化硅(sio2)的絕緣氧化物、摻碳氧化物(cdo)、氮化硅(sin)、諸如聚氟環(huán)丁烷或聚四氟乙烯(ptee)的有機(jī)聚合物、氟硅酸鹽玻璃(fsg)、諸如硅倍半氧烷和硅氧烷的有機(jī)硅酸鹽、有機(jī)硅酸鹽玻璃、其組合等?？梢砸匀魏芜m當(dāng)?shù)姆绞皆谝r底1001中形成溝槽1202。例如，可以通過利用選擇性蝕刻過程蝕刻襯底1001來形成溝槽1202。

如在圖12a中進(jìn)一步示出的，在襯底1201中形成兩層互連(m1、m2)。此外，在溝槽1202內(nèi)形成互連1203。如所示的，互連m1、m2和1203由形成襯底1201的電介質(zhì)/絕緣材料圍繞?；ミBm1、m2和1203可以由導(dǎo)電材料(例如金屬，如銅、鈷、鉬、銠、鈹、鉻、錳、鋁、銀、金、其組合等)形成，可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞?例如經(jīng)由金屬化過程)沉積或以其它方式形成所述導(dǎo)電材料。可以使溝槽1202、互連m1、m2和1203的尺寸適于給定的目標(biāo)應(yīng)用或最終使用。雖然未示出，但互連1203在一些實施例中可以連接或以其它方式耦合到電接地。

雖然在圖12a中僅示出一個溝槽1202，但應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣的圖示僅為了舉例，并且可以形成任何適當(dāng)數(shù)量的溝槽1002。實際上，本公開預(yù)見到在襯底1201中形成多個(例如數(shù)百個、數(shù)千個、數(shù)百萬個、或甚至數(shù)十億個)溝槽1202的實施例，其中每個溝槽用于容納電阻式存儲器單元。

一旦提供襯底，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行，并且也許形成底部電極。在圖12b中示出這個概念，圖12b將底部(第一)電極101示為形成在溝槽1202內(nèi)，并且在這種情況下形成在互連1203的上表面上。底部電極101可以由電極材料形成或包括電極材料(例如以上關(guān)于圖5a、7a和9的底部電極所描述的電極材料)，并且可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞絹沓练e。例如，共形沉積過程可以用于在襯底1201的表面之上且在溝槽1202內(nèi)形成底部電極101的共形層。在這樣的沉積之后，可以應(yīng)用平面化過程以從襯底1201在溝槽1202之外的區(qū)域去除部分共形層。如果有必要，則可以應(yīng)用選擇性蝕刻過程以將溝槽1202內(nèi)的底部電極101蝕刻到期望的厚度，和/或去除底部電極101可以形成在溝槽1202的側(cè)壁上的部分。

一旦提供底部電極，該方法就可以繼續(xù)進(jìn)行，并且可以形成切換層前體。在圖12c中示出這個概念，圖12c示出在溝槽1202內(nèi)形成切換層前體1220。切換層前體1220可以是任何適當(dāng)?shù)那袚Q層前體，例如以上關(guān)于圖5a、7a和9所描述的切換層前體(包括任何相關(guān)的oel層)。因此，切換層前體1220可以包括一個或多個層/區(qū)域的亞化學(xué)計量和/或?qū)嵸|(zhì)化學(xué)計量氧化物，可選地結(jié)合一個或多個oel層。可以如前面關(guān)于圖5a、7a和9所描述的那樣沉積切換層前體1220(以及任何相關(guān)的oel層)。因此，例如，可以通過例如經(jīng)由反應(yīng)濺射或另一適當(dāng)?shù)某练e過程在底部電極101和襯底1201的表面上沉積共形亞化學(xué)計量、實質(zhì)化學(xué)計量和/或oel層來形成切換層前體1220。在這樣的實例中，可以應(yīng)用平面化過程以從襯底1201的上表面去除所沉積的共形層。還可以應(yīng)用選擇性蝕刻或其它去除過程以從溝槽1202的側(cè)壁去除所沉積的切換層前體材料，導(dǎo)致圖12c的結(jié)構(gòu)。

然后，該方法可以通過在切換層前體(或其相關(guān)的oel層)上形成頂部電極而繼續(xù)進(jìn)行。在圖12d中示出這個概念，圖12d示出在切換層前體1220的上表面上形成頂部電極103。可以用于形成頂部電極103的材料的性質(zhì)與前面所描述的相同，并且因此不再重復(fù)。同樣，可以以在很大程度上與底部電極102相同的方式形成頂部電極103。因此，例如，可以通過在襯底1001和切換層前體1220的上表面上產(chǎn)生電極材料的共形層的金屬化過程來形成頂部電極103。然后，可以使用平面化和/或蝕刻過程以從襯底1201的表面，并且如果期望/必要的話，從溝槽1202的側(cè)壁去除電極材料，導(dǎo)致圖12d所示的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。

在單元前體與以上討論的圖9的實施例一致的實例中，在執(zhí)行形成過程之前可以不必進(jìn)行進(jìn)一步的處理。然而，如果單元前體與圖5a或7a的實施例一致，則可以對圖12d的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理(例如利用退火或其它熱處理過程)以使相關(guān)oel層中的氧反應(yīng)材料與相關(guān)實質(zhì)化學(xué)計量氧化物層中的氧發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生包含多個空位的亞化學(xué)計量氧化物，如前所述。在任何情況下，該方法可以通過執(zhí)行形成過程而繼續(xù)進(jìn)行，在所述形成過程期間，可以施加形成電壓。與前述討論一致，施加形成電壓可以使切換層前體1220內(nèi)的氧空位的至少一部分重新組織，導(dǎo)致包括一個或多個絲狀體的切換層1220’的產(chǎn)生，如圖12e所示。如前面提到的，然后可以施加復(fù)位和置位電壓以分別破壞和重新形成切換層1220’內(nèi)的一個或多個絲狀體。

本公開的另一方面涉及計算系統(tǒng)，該計算系統(tǒng)包括集成電路(例如電阻式存儲器器件)，其包括與本公開一致的電阻式存儲器單元。在這方面，參考圖13，圖13示出根據(jù)示例性實施例的利用使用本文中公開的技術(shù)形成的集成電路結(jié)構(gòu)或器件實現(xiàn)的計算系統(tǒng)1300。如可以看到的，計算系統(tǒng)1300容納母板1302。母板1302可以包括多個部件，包括但不限于處理器1304和至少一個通信芯片1306，它們中的每一個都可以物理和電氣地耦合到母板1302，或者以其它方式集成在其中。如將認(rèn)識到的，母板1302可以是例如任何印刷電路板，不管是主板、安裝在主板上的子板、還是系統(tǒng)1300的唯一的板等等。

根據(jù)其應(yīng)用，計算設(shè)備1300可以包括一個或多個其它部件，這些部件可以或可以不物理和電氣耦合到母板1102。這些其它部件可以包括但不限于易失性存儲器(例如dram)、非易失性存儲器(例如rom、reram1008等)、圖形處理器、數(shù)字信號處理器、密碼處理器、芯片組、天線、顯示器、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(gps)設(shè)備、羅盤、加速度計、陀螺儀、揚(yáng)聲器、照相機(jī)、以及大容量儲存設(shè)備(例如硬盤驅(qū)動器、光盤(cd)、數(shù)字多功能盤(dvd)等等)。包括在計算系統(tǒng)1300中的部件中的任何部件可以包括使用本文中描述的技術(shù)形成的一個或多個集成電路結(jié)構(gòu)或器件(例如一個或多個電阻式存儲器單元)。

通信芯片1306實現(xiàn)了無線通信，以便將數(shù)據(jù)傳送到計算系統(tǒng)1300以及從計算系統(tǒng)1300傳送數(shù)據(jù)。術(shù)語“無線”及其派生詞可以用于描述可以通過使用經(jīng)調(diào)制的電磁輻射來經(jīng)由非固態(tài)介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)的電路、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等。該術(shù)語并不暗示所關(guān)聯(lián)的設(shè)備不包含任何導(dǎo)線，盡管在一些實施例中它們可能不包含導(dǎo)線。通信芯片1306可以實施多個無線標(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(ieee802.11系列)、wimax(ieee802.16系列)、ieee802.20、長期演進(jìn)(lte)、ev-25do、hspa+、hsdpa+、hsupa+、edge、gsm、gprs、cdma、tdma、dect、藍(lán)牙、及其衍生物、以及被指定為3g、4g、5g及更高代的任何其它無線協(xié)議。計算系統(tǒng)1300可以包括多個通信芯片1006。例如，第一通信芯片1306可以專用于較短距離無線通信(例如wi-fi和藍(lán)牙)，并且第二通信芯片1306可以專用于較長距離無線通信(例如gps、edge、gprs、cdma、wimax、lte、ev-do以及其它)。

計算系統(tǒng)1300的處理器1304包括封裝在其中的集成電路管芯。在一些實施例中，處理器1304的集成電路管芯包括利用與本公開一致的一個或多個集成電路結(jié)構(gòu)或器件(例如一個或多個電阻式存儲器單元)來實施的板載電路。術(shù)語“處理器”可以指代對來自寄存器和/或存儲器的電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以便將該電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以儲存在寄存器和/或存儲器中的其它電子數(shù)據(jù)的任何器件或器件的一部分。

通信芯片1306還可以包括封裝在通信芯片1306內(nèi)的集成電路管芯。根據(jù)一些示例性實施例，通信芯片1306的集成電路管芯包括與本公開一致的一個或多個集成電路結(jié)構(gòu)或器件(例如一個或多個電阻式存儲器單元)。

在各種實施方式中，計算設(shè)備1300可以是膝上型電腦、上網(wǎng)本電腦、筆記本電腦、智能電話、平板電腦、個人數(shù)字助理(pda)、超級移動pc、移動電話、臺式計算機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)、掃描儀、監(jiān)視器、機(jī)頂盒、娛樂控制單元、數(shù)碼相機(jī)、便攜式音樂播放器、數(shù)字視頻錄像機(jī)、或處理數(shù)據(jù)或采用與本公開一致的一個或多個集成電路結(jié)構(gòu)或器件(例如一個或多個非平面電阻式存儲器單元)的任何其它電子器件。

示例

示例1—根據(jù)該示例，提供一種形成電阻式存儲器單元的方法，其包括：至少部分地通過以下操作來形成單元前體：提供包括第一電極材料的第一電極；在不使用氧交換層的情況下在所述第一電極上形成切換層前體，所述切換層前體包括亞化學(xué)計量氧化物和多個氧空位，其中所述氧空位具有限定在所述切換層前體的第一表面與第二表面之間的受控分布；以及在所述切換層前體上形成第二電極，所述第二電極包括第二電極材料；以及執(zhí)行形成過程以將所述切換層前體轉(zhuǎn)換為切換層，其中所述氧空位形成在所述第一電極與所述第二電極之間提供低阻路徑的至少一個絲狀體。

示例2—該示例包括示例1的任何或所有特征，其中所述受控分布選自于由線性分布、拋物線分布、對數(shù)分布、指數(shù)分布、階梯式分布、多項式分布、漸近分布以及其組合組成的組。

示例3—該示例包括示例2的任何或所有特征，其中所述受控分布是階梯式分布，并且形成所述切換層前體包括沉積多層的所述亞化學(xué)計量氧化物和至少一個相應(yīng)的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物層。

示例4—該示例包括示例3的任何或所有特征，其中：所述第一表面和所述第二表面分別是所述切換層前體的下表面和上表面；所述多層的所述亞化學(xué)計量氧化物至少包括鄰近所述下表面的第一亞化學(xué)計量氧化物層和鄰近所述上表面的第二亞化學(xué)計量氧化物層，所述第一亞化學(xué)計量氧化物層和所述第二亞化學(xué)計量氧化物層分別具有第一厚度和第二厚度；并且所述第一厚度和所述第二厚度是相同的或不同的。

示例5—該示例包括示例4的任何或所有特征，所述第二厚度大于所述第一厚度。

示例6—該示例包括示例4的任何或所有特征，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。

示例7—該示例包括示例2的任何或所有特征，其中受控分布是多項式分布。

示例8—該示例包括示例2的任何或所有特征，其中受控分布是線性分布。

示例9—該示例包括示例2的任何或所有特征，其中所述第一表面是所述切換層前體的下表面，而所述第二表面是所述切換層前體的上表面。

示例10—該示例包括示例1的任何或所有特征，其中形成所述切換層前體包括在含氧氣氛中濺射沉積金屬靶，以便將所述切換層前體沉積在所述第一電極上，并且所述方法還包括當(dāng)沉積所述切換層前體時控制所述含氧氣氛中的氧量，以便得到氧空位的所述受控分布。

示例11—該示例包括示例1的任何或所有特征，其中所述亞化學(xué)計量氧化物是選自于由亞化學(xué)計量的：氧化鉿、氧化鉭、氧化鎳、氧化鎢(iii)、氧化鎢(iv)、氧化鎢(vi)、五氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化帆、氧化銅(ii)、氧化鋁、或其組合組成的組中的一種或多種亞化學(xué)計量金屬氧化物。

示例12—該示例包括示例1的任何或所有特征，其中在執(zhí)行所述形成過程之后，所述方法還包括執(zhí)行復(fù)位過程以破壞所述至少一個絲狀體。

示例13—該示例包括示例12的任何或所有特征，其中在執(zhí)行所述復(fù)位過程之后，所述方法還包括執(zhí)行置位過程以重新形成至少一個絲狀體。

示例14—該示例包括示例1的任何或所有特征，其中形成所述單元前體還包括提供包括電介質(zhì)材料的襯底，所述電介質(zhì)材料具有形成在其中的溝槽，其中：所述第一電極的至少一部分設(shè)置在所述溝槽中；沉積所述切換層前體包括經(jīng)由所述反應(yīng)濺射沉積來將一層或多層亞化學(xué)計量氧化物沉積在所述溝槽內(nèi)，使得所述切換層前體的第一側(cè)和第二側(cè)分別接觸所述溝槽的相對側(cè)壁；以及形成所述第二電極包括在所述切換層前體的所述第二表面上沉積所述第二電極材料，所述第二表面是所述切換層前體的上表面。

示例15—該示例包括示例1的任何或所有特征，其中所述第二電極材料包括與所述切換層、所述切換層前體或其組合中的氧基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料。

示例16—根據(jù)該示例，提供一種電阻式存儲器單元前體，其包括：第一電極，所述第一電極包括第一電極材料；所述第一電極上的切換層前體，所述切換層前體具有相對的第一表面和第二表面；以及所述切換層前體上的第二電極，所述第二電極包括第二電極材料；其中所述切換層前體包括亞化學(xué)計量氧化物和多個氧空位，在不使用氧交換層的情況下所述氧空位以受控分布存在于大約所述第一表面與所述第二表面之間；以及其中所述切換層前體被配置成使得響應(yīng)于形成電壓的施加，所述切換層前體轉(zhuǎn)換為切換層，其中所述多個氧空位的至少一部分形成在所述第一電極與所述第二電極之間提供低阻路徑的至少一個絲狀體。

示例17—該示例包括示例16的任何或所有特征，其中所述受控分布選自于由線性分布、拋物線分布、對數(shù)分布、階梯式分布、多項式分布、漸近分布以及其組合組成的組。

示例18—該示例包括示例17的任何或所有特征，其中所述受控分布是階梯式分布，并且所述切換層前體包括多層的所述亞化學(xué)計量氧化物和至少一個相應(yīng)的實質(zhì)化學(xué)計量氧化物層。

示例19—該示例包括示例18的任何或所有特征，其中：所述第一表面和第二表面分別是所述切換層前體的下表面和上表面；所述多層的所述亞化學(xué)計量氧化物至少包括鄰近所述下表面的第一亞化學(xué)計量氧化物層和鄰近所述上表面的第二亞化學(xué)計量氧化物層，所述第一亞化學(xué)計量氧化物層和所述第二亞化學(xué)計量氧化物層分別具有第一厚度和第二厚度；并且所述第一厚度和所述第二厚度是相同的或不同的。

示例20—該示例包括示例19的任何或所有特征，其中所述第二厚度大于所述第一厚度。

示例21—該示例包括示例19的任何或所有特征，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。

示例22—該示例包括示例17的任何或所有特征，其中所述受控分布是多項式分布。

示例23—該示例包括示例17的任何或所有特征，其中所述受控分布是線性分布。

示例24—該示例包括示例16的任何或所有特征，其中所述第一表面和所述第二表面分別是所述切換層前體的下表面和上表面。

示例25—該示例包括示例16的任何或所有特征，其中所述亞化學(xué)計量氧化物是選自于由亞化學(xué)計量的：氧化鉿、氧化鉭、氧化鎳、氧化鎢(iii)、氧化鎢(iv)、氧化鎢(vi)、五氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化帆、氧化銅(ii)、氧化鋁、或其組合組成的組中的一種或多種亞化學(xué)計量金屬氧化物。

示例26—該示例包括示例16的任何或所有特征，還包括襯底，所述襯底包括電介質(zhì)材料，所述電介質(zhì)材料具有形成在其中的溝槽，其中：所述切換層前體的至少一部分布置在所述溝槽內(nèi)。

示例27—該示例包括示例16的任何或所有特征，其中所述第二電極材料包括與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料。

示例28—根據(jù)該示例，提供一種形成電阻式存儲器單元的方法，其包括：至少部分地通過以下操作來形成單元前體：提供包括第一電極材料的第一電極；在所述第一電極上形成切換層前體，所述切換層前體包括多個交替的氧化物層和氧交換層，所述氧化物層包括實質(zhì)化學(xué)計量氧化物，所述氧交換層包括氧反應(yīng)材料；在所述切換層前體上形成第二電極，所述第二電極包括第二電極材料；以及執(zhí)行熱處理過程以將所述實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的至少一部分轉(zhuǎn)換為包括多個氧空位的亞化學(xué)計量氧化物，并將所述氧反應(yīng)材料的至少一部分轉(zhuǎn)換為已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料，所述氧空位具有限定在所述切換層前體的第一和第二表面之間的受控分布；以及執(zhí)行形成過程以將所述切換層前體轉(zhuǎn)換為切換層，其中所述氧空位的至少一部分形成在所述第一電極與所述第二電極之間提供低阻路徑的至少一個絲狀體。

示例29—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中所述受控分布選自于由線性分布、拋物線分布、對數(shù)分布、階梯式分布、多項式分布、漸近分布以及其組合組成的組。

示例30—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中所述多個交替的氧化物層和氧交換層至少包括具有相應(yīng)的第一氧化物層厚度和第二氧化物層厚度的第一氧化物層和第二氧化物層；以及所述第一氧化物層厚度和所述第二氧化物層厚度是相同或不同的。

示例31—該示例包括示例30的任何或所有特征，其中所述第一表面和所述第二表面分別是所述切換層前體的下表面和上表面；所述第一氧化物層鄰近所述下表面；所述第二氧化物層鄰近所述上表面；所述第一氧化物層厚度和第二氧化物層厚度是不同的；以及所述受控分布是階梯式分布。

示例32—該示例包括示例31的任何或所有特征，其中所述第一氧化物層厚度小于所述第二氧化物層厚度。

示例33—該示例包括示例31的任何或所有特征，其中所述第一氧化物層厚度大于所述第二氧化物層厚度。

示例34—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中：所述多個交替的氧化物層和氧交換層至少包括分別具有第一oel層厚度和第二oel層厚度的第一氧交換層和第二氧交換層；并且所述第一oel層厚度和所述第二oel層厚度是相同的或不同的。

示例35—該示例包括示例34的任何或所有特征，其中所述第一表面和所述第二表面分別是所述切換層前體的下表面和上表面；所述第一氧交換層鄰近所述下表面；所述第二氧交換層鄰近所述上表面；并且所述第一oel層厚度和所述第二oel層厚度是不同的。

示例36—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中：所述多個交替的氧化物層和氧交換層包括至少四個氧化物層和至少三個氧交換層；并且每個所述氧交換層位于至少兩個所述氧化物層之間。

示例37—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料是所述氧反應(yīng)材料的氧化物；并且在所述熱處理過程期間，將所述氧交換層中的基本上所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述氧反應(yīng)材料的所述氧化物。

示例38—該示例包括示例37的任何或所有特征，其中在所述熱處理過程期間，將所述氧交換層中的所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述氧反應(yīng)材料的所述氧化物。

示例39—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中所述亞化學(xué)計量氧化物是選自于由亞化學(xué)計量的：氧化鉿、氧化鉭、氧化鎳、氧化鎢(iii)、氧化鎢(iv)、氧化鎢(vi)、五氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化帆、氧化銅(ii)、氧化鋁、或其組合組成的組中的一種或多中亞化學(xué)計量金屬氧化物。

示例40—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中在執(zhí)行所述形成過程之后，所述方法還包括執(zhí)行復(fù)位過程以破壞所述至少一個絲狀體。

示例41—該示例包括示例40的任何或所有特征，其中在執(zhí)行所述復(fù)位過程之后，所述方法還包括執(zhí)行置位過程以重新形成所述至少一個絲狀體。

示例42—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中形成所述單元前體還包括提供包括電介質(zhì)材料的襯底，所述電介質(zhì)材料具有形成在其中的溝槽，其中：所述第一電極的至少一部分設(shè)置在所述溝槽中；形成所述切換層前體包括將所述多個交替的氧化物層和氧反應(yīng)層沉積在所述溝槽內(nèi)，使得所述切換層前體的第一側(cè)和第二側(cè)分別接觸所述溝槽的相對側(cè)壁；并且形成所述第二電極包括在所述氧交換層上沉積所述第二電極材料。

示例43—該示例包括示例28的任何或所有特征，其中所述第二電極材料包括與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料。

示例44—根據(jù)該示例，提供一種電阻式存儲器單元前體，其包括：包括第一電極材料的第一電極；所述第一電極上的切換層前體；以及位于所述切換層前體上并包括第二電極材料的第二電極；其中所述切換層前體包括多個交替的氧化物層和氧交換層，所述氧化物層包括實質(zhì)化學(xué)計量氧化物，所述氧交換層包括氧反應(yīng)材料；并且其中所述切換層前體和所述氧交換層被配置成使得：響應(yīng)于執(zhí)行熱處理過程，實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的至少一部分轉(zhuǎn)換為包括多個氧空位的亞化學(xué)計量氧化物，并且所述氧反應(yīng)材料的至少一部分轉(zhuǎn)換為已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料，所述氧空位具有限定在所述切換層前體的第一表面和第二表面之間的受控分布；并且響應(yīng)于執(zhí)行形成過程，所述切換層前體轉(zhuǎn)換為切換層，其中所述氧空位的至少一部分形成所述第一電極與所述第二電極之間低阻路徑。

示例45—該示例包括示例44的任何或所有特征，其中所述受控分布選自于由線性分布、拋物線分布、對數(shù)分布、階梯式分布、多項式分布、漸近分布以及其組合組成的組。

示例46—該示例包括示例44的任何或所有特征，其中：所述多個交替的氧化物層和氧交換層至少包括分別具有第一氧化物層厚度和第二氧化物層厚度的第一氧化物層和第二氧化物層；并且所述第一氧化物層厚度和所述第二氧化物層厚度是相同或不同的。

示例47—該示例包括示例46的任何或所有特征，其中所述第一表面和所述第二表面分別是所述切換層前體的下表面和上表面；所述第一氧化物層鄰近所述下表面；所述第二氧化物層鄰近所述上表面；所述第一氧化物層厚度和所述第二氧化物層厚度是不同的；并且所述受控分布是階梯式分布。

示例48—該示例包括示例47的任何或所有特征，其中所述第一氧化物層厚度小于所述第二氧化物層厚度。

示例49—該示例包括示例47的任何或所有特征，其中所述第一氧化物層厚度大于所述第二氧化物層厚度。

示例50—該示例包括示例44的任何或所有特征，其中：所述多個交替的氧化物層和氧交換層至少包括分別具有第一oel層厚度和第二oel層厚度的第一氧交換層和第二氧交換層；并且所述第一oel層厚度和所述第二oel層厚度是相同的或不同的。

示例51—該示例包括示例50的任何或所有特征，其中所述第一表面和所述第二表面分別是所述切換層前體的下表面和上表面；所述第一氧交換層鄰近所述下表面；所述第二氧交換層鄰近所述上表面；并且所述第一oel層厚度和所述第二oel層厚度是不同的。

示例52—該示例包括示例44的任何或所有特征，其中：所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料是所述氧反應(yīng)材料的氧化物；并且在所述熱處理過程期間，將所述氧交換層中的基本上所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述氧反應(yīng)材料的所述氧化物。

示例53—該示例包括示例52的任何或所有特征，其中在所述熱處理過程期間，將所述氧交換層中的所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述氧反應(yīng)材料的所述氧化物。

示例54—該示例包括示例44的任何或所有特征，其中所述亞化學(xué)計量氧化物是選自于由亞化學(xué)計量的：氧化鉿、氧化鉭、氧化鎳、氧化鎢(iii)、氧化鎢(iv)、氧化鎢(vi)、五氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化帆、氧化銅(ii)、氧化鋁、或其組合組成的組中的一種或多中亞化學(xué)計量金屬氧化物。

示例55—該示例包括示例44的任何或所有特征，還包括襯底，所述襯底包括電介質(zhì)材料，所述電介質(zhì)材料具有形成在其中的溝槽，其中：所述切換層前體的至少一部分布置在所述溝槽內(nèi)，使得所述切換層前體的第一側(cè)和第二側(cè)分別接觸所述溝槽的相對側(cè)壁。

示例56—該示例包括示例44的任何或所有特征，其中所述第二電極材料包括與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料。

示例57—根據(jù)該示例，提供一種形成電阻式存儲器單元的方法，其包括：至少部分地通過以下操作來形成單元前體：提供包括第一電極材料的第一電極；在所述第一電極上形成切換層前體，所述切換層前體包括實質(zhì)化學(xué)計量氧化物；在所述切換層前體上形成氧交換層，所述氧交換層包括氧反應(yīng)材料；在所述切換層前體上形成包括第二電極材料的第二電極，其中所述第二電極材料包括與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料；執(zhí)行熱處理過程以將所述實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的至少一部分轉(zhuǎn)換為包含多個氧空位的亞化學(xué)計量氧化物，并將所述氧反應(yīng)材料的至少一部分轉(zhuǎn)換為已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料；并且執(zhí)行形成過程以將所述切換層前體轉(zhuǎn)換為切換層，其中所述氧空位形成在所述第一電極和所述第二電極之間提供低阻路徑的至少一個絲狀體。

示例58—該示例包括示例57的任何或所有特征，其中所述第二電極材料是金屬氮化物、金屬碳化物或其組合。

示例59—該示例包括示例58的任何或所有特征，其中所述第二電極材料是氮化鈦或碳化鈦。

示例60—該示例包括示例57的任何或所有特征，其中形成所述氧交換層包括將所述氧反應(yīng)材料沉積到oel厚度，其中所述oel厚度被設(shè)置成使得響應(yīng)于執(zhí)行所述熱處理過程，基本上所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料。

示例61—該示例包括示例60的任何或所有特征，其中所述oel厚度被設(shè)置成使得響應(yīng)于執(zhí)行所述熱處理過程，所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料。

示例62—該示例包括示例57的任何或所有特征，其中：所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料是所述氧反應(yīng)材料的氧化物。

示例63—該示例包括示例57的任何或所有特征，其中所述亞化學(xué)計量氧化物是選自于由亞化學(xué)計量的：氧化鉿、氧化鉭、氧化鎳、氧化鎢(iii)、氧化鎢(iv)、氧化鎢(vi)、五氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化帆、氧化銅(ii)、氧化鋁、或其組合組成的組中的一種或多種亞化學(xué)計量金屬氧化物。

示例64—該示例包括示例57的任何或所有特征，其中在執(zhí)行所述形成過程之后，所述方法還包括執(zhí)行復(fù)位過程以破壞至少一個絲狀體。

示例65—該示例包括示例64的任何或所有特征，其中在執(zhí)行所述復(fù)位過程之后，所述方法還包括執(zhí)行置位過程以重新形成至少一個絲狀體。

示例66—該示例包括示例57的任何或所有特征，其中形成所述單元前體還包括提供包括電介質(zhì)材料的襯底，所述電介質(zhì)材料具有形成在其中的溝槽，其中：所述第一電極的至少一部分設(shè)置在所述溝槽中；形成所述切換層前體包括將所述實質(zhì)化學(xué)計量氧化物沉積在所述溝槽內(nèi)，使得所述切換層前體的第一側(cè)和第二側(cè)分別接觸所述溝槽的相對側(cè)壁；形成所述氧交換層包括在所述切換層前體上沉積所述氧反應(yīng)材料；并且形成所述第二電極包括在所述氧交換層上沉積所述第二電極材料。

示例67—根據(jù)該示例，提供一種電阻式存儲器單元前體，其包括：包括第一電極材料的第一電極；所述第一電極上的切換層前體，所述切換層前體包括實質(zhì)化學(xué)計量氧化物；所述切換層前體上的氧交換層，所述氧交換層包括氧反應(yīng)材料；以及位于所述切換層前體上的包括第二電極材料的第二電極，所述第二電極材料包括與氧基本上不發(fā)生反應(yīng)的導(dǎo)電材料；其中所述切換層前體和所述氧交換層被配置成使得：響應(yīng)于執(zhí)行熱處理過程，所述實質(zhì)化學(xué)計量氧化物的至少一部分轉(zhuǎn)換為包括多個氧空位的亞化學(xué)計量氧化物，并且所述氧反應(yīng)材料的至少一部分轉(zhuǎn)換為已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料，所述氧空位具有限定在所述切換層前體的第一表面和第二表面之間的受控分布；并且響應(yīng)于執(zhí)行形成過程，所述切換層前體轉(zhuǎn)換為切換層，其中所述氧空位的至少一部分形成所述第一電極與所述第二電極之間的低阻路徑。

示例68—該示例包括示例67的任何或所有特征，其中所述第二電極材料是金屬氮化物、金屬碳化物或其組合。

示例69—該示例包括示例68的任何或所有特征，其中所述第二電極材料是氮化鈦或碳化鈦。

示例70—該示例包括示例67的任何或所有特征，其中：所述氧交換層具有oel厚度；并且所述oel厚度被設(shè)置成使得響應(yīng)于執(zhí)行所述熱處理過程，基本上所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料。

示例71—該示例包括示例70的任何或所有特征，其中所述oel厚度被設(shè)置成使得響應(yīng)于執(zhí)行所述熱處理過程，所有的所述氧反應(yīng)材料轉(zhuǎn)換為所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料。

示例72—該示例包括示例67的任何或所有特征，其中所述已反應(yīng)的氧反應(yīng)材料是所述氧反應(yīng)材料的氧化物。

示例73—該示例包括示例67的任何或所有特征，其中所述亞化學(xué)計量氧化物是選自于由亞化學(xué)計量的：氧化鉿、氧化鉭、氧化鎳、氧化鎢(iii)、氧化鎢(iv)、氧化鎢(vi)、五氧化鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化帆、氧化銅(ii)、氧化鋁、或其組合組成的組中的一種或多種亞化學(xué)計量金屬氧化物。

示例74—該示例包括示例67的任何或所有特征，還包括襯底，所述襯底包括電介質(zhì)材料，所述電介質(zhì)材料具有形成在其中的溝槽，其中：所述切換層前體的至少一部分布置在所述溝槽內(nèi)，使得所述切換層前體的第一側(cè)和第二側(cè)分別接觸所述溝槽的相對側(cè)壁。

本文中所采用的術(shù)語和措辭被用作為描述而非限制的術(shù)語，并且在使用這樣的術(shù)語和措辭時，并沒有排除所示和所述的特征(或其部分)的任何等效形式的意圖，并且認(rèn)識到，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)各種修改是可能的。因此，權(quán)利要求旨在涵蓋所有這樣的等效形式。本文中已經(jīng)描述了各種特征、方面、和實施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，特征、方面、和實施例易于相互組合以及進(jìn)行變型和修改。因此，本公開應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括這樣的組合、變型和修改。