CN107403866A - 非随机电阻式切换内存装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非随机电阻式切换内存装置和制造方法，其描述了提供电阻式切换内存装置。举例来说，电阻式切换内存装置可以包括底部电极、导电层、电阻式切换层和顶部电极。此外，可以选择两个或更多个层以减轻该装置上的机械应力。在各种实施例中，电阻式切换层和导电层可由具有不同氮化物/氧化物浓度和不同电阻的兼容金属氮化物或金属氧化物材料形成。此外，类似的材料可以减轻电阻式切换内存装置的电阻式切换层和导电细丝上的机械应力。

Description

非随机电阻式切换内存装置和制造方法

技术领域

本发明一般涉及电子内存，例如，本发明描述一种选择器装置，其配置为提供非线性电流-电压响应给内存装置。

背景技术

集成电路技术领域中的最近的创新是电阻式内存。虽然许多电阻式内存技术仍处于开发阶段，但是本发明的受让人已经证明了用于电阻式内存的各种技术概念，并且它们处于一个或多个验证阶段以证明或反驳相关联的理论。即使如此，电阻式内存技术仍然比半导体电子工业中的竞争技术具有更大的优势。

电阻式随机存取内存(RRAM)是电阻式内存的一个实例。本发明的发明人认为RRAM具有作为高密度非易失性信息存储技术的潜力。通常，RRAM通过在不同的电阻状态之间可控地切换来存储信息。单个电阻式内存可以存储单个位的信息或多个位，并且可以被配置为一次性可编程单元或可编程和可擦除装置，如受让人所提供的各种内存模型。

发明人已经提出了各种理论来解释电阻式切换的现象。在一个这样的理论中，电阻式切换是在电绝缘介质内形成导电结构的结果。导电结构可以由离子，可在适当环境(例如，合适的电场)下离子化的原子或其它电荷携带机构形成。在其他这样的理论中，原子的场辅助扩散可以响应于施加到电阻式内存单元的适当电位而发生。在本发明人提出的其他理论中，导电丝的形成可以响应于二元氧化物(例如，NiO，TiO₂等)中的焦耳加热和电化学过程，或通过用于离子导体的氧化还原过程而发生，包括氧化物、硫属化物、聚合物等。

发明人期望基于电极，绝缘体，电极模型的电阻式装置表现出良好的耐久性和寿命周期。此外，本发明人期望这样的装置具有高的芯片上密度。因此，电阻式组件可以是用于数字信息存储的金属氧化物半导体(MOS)晶体管的可行替代。例如，本专利申请的发明人相信，电阻式切换内存装置的模型提供了优于非易失性闪存MOS装置的一些潜在的技术优点。

鉴于上述，本发明人致力于进一步改进内存技术和电阻式内存。

发明内容

以下呈现了说明书的简化概述，以便提供对本说明书的一些方面的基本理解。该概述不是本说明书的广泛概述。其既不旨在标识说明书的关键或重要组件，也不旨在描绘说明书的任何特定实施例或权利要求的任何范围的范围。其目的是以简化形式呈现本说明书的一些概念，作为本发明中呈现的更详细描述的序言。

本发明的各种实施例提供一种电阻式内存装置。在一些实施例中，电阻式切换内存装置可以包括底部电极、导电层、电阻式切换层和顶部电极。此外，可以选择两个或更多个层以减轻装置上的机械应力。在各种实施例中，电阻式切换层和导电层可以由具有不同电阻的兼容金属氮化物或金属氧化物材料形成，并且减轻在电阻式切换层和电阻式切换内存装置的导电丝上的机械应力。

在另一实施例中，本发明提供一种电阻式切换装置。电阻式切换装置可以包括设置在半导体衬底上的底部电极和设置在底部电极上方的包括铝和氮材料AlNy的电阻式切换材料。此外，电阻式切换装置可以包括设置在电阻式切换材料上方的导体材料，其包括铝和氮材料：AlNx，其中y>x，并且，顶部电极设置在导体材料上方。

在另外的实施例中，本发明提供一种用于形成半导体装置的方法。该方法可以包括在半导体衬底上形成底部电极，以及在底部电极上方形成包括铝和氮材料：AlNy的电阻式切换材料层。此外，该方法可以包括在包括铝和氮材料：AlNx的电阻式切换材料上方形成导体材料，其中y>x，以及在导体材料上方形成顶部电极。

以下描述和附图阐述了本说明书的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可以采用本说明书的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，从说明书的以下详细描述中，本说明书的其它优点和新颖特征将变得显而易见。

附图说明

参考附图描述本发明的各个方面或特征，其中相同的附图标记始终用于指代相同的组件。在本说明书中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，应当理解，本发明的某些方面可以在没有这些具体细节的情况下，或者在其他方法，组件，材料等的情况下实施。在其他情况下，公知的结构和装置以方块图形式示出，便于描述主题公开；

图1描绘在各种所揭示实施例中提供非随机电阻式内存装置的实例性单片结构的方块图；

图2示出了在替代公开的实施例中的示例非随机电阻式切换内存装置的方块图；

图3描绘在其它替代实施例中提供非随机电阻式内存装置的样本单片结构的方块图；

图4示出了在另外的实施例中制造电阻式内存装置的示例性方法的流程图；

图5描绘了在另外的实施例中制造非随机内存装置的示例性方法的流程图；

图6描绘根据各种所揭示实施例的用于内存装置的样本操作和控制环境的方块图；

图7示出了可以结合各种实施例实现的示例计算环境的方块图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于数字信息存储的双端内存单元的选择器装置。在一些实施例中，双端内存单元可以包括电阻技术，诸如电阻式切换双端内存单元。如本文所使用的电阻式切换双端内存单元(也称为电阻式切换内存单元或电阻式切换内存)包括具有与两个导电触点之间的有源区的导电触点的电路组件。在电阻式切换内存的上下文中，双端内存装置的有源区呈现多个稳定或半稳定的电阻状态，每个电阻状态具有不同的电阻。此外，多个状态中的相应状态可以响应于施加在两个导电触点处的适当电信号而形成或激活。合适的电信号可以是电压值、电流值、电压或电流极性等，或其适当的组合。电阻式切换双端内存装置的示例虽然不是穷尽的，但可以包括电阻随机存取内存(RRAM)、相变RAM(PCRAM)和磁性RAM(MRAM)。

对于非易失性基于丝的电阻式切换内存单元，可以选择电阻式切换层(RSL)以在其中具有足够的物理缺陷位置，以便在没有合适的外部刺激的情况下将粒子捕获在适当位置，减轻粒子迁移率和分散。这响应于施加在内存单元上的合适的编程电压，通过RSL形成导电路径或灯丝。具体地，在施加编程偏压时，从活性金属层产生金属离子并迁移到RSL层中。更具体地，金属离子迁移到RSL层内的空隙或缺陷位置。在一些实施例中，在去除偏置电压时，金属离子变为中性金属粒子并保持被捕获在RSL层的空隙或缺陷中。当足够的粒子被捕获时，形成灯丝，并且内存单元从相对高的电阻状态切换到相对低的电阻状态。更具体地，被捕获的金属粒子提供通过RSL层的导电路径或灯丝，并且电阻通常由通过RSL层的隧穿电阻确定。在一些电阻式切换装置中，可以实施擦除过程以使导电细丝变形，至少部分地使内存单元从低电阻状态返回到高电阻状态。更具体地，在施加擦除偏置电压时，被捕获在RSL的空隙或缺陷中的金属粒子变得可移动并且朝向活性金属层迁移回来。在内存的上下文中的状态改变可以与二进制位的相应状态相关联。对于多个内存单元的数组，内存单元的字、字节、页、块等可以被编程或擦除以表示二进制信息的零或一，以及通过随着时间保持那些状态来有效地存储二进制信息。在各种实施例中，多级信息(例如，多个位)可存储在此类内存单元中。

应了解，本文中的各种实施例可利用具有不同物理特性的各种内存单元技术。例如，不同的电阻式内存单元技术可以具有不同的离散可编程电阻，不同的相关编程/擦除电压以及其他微分特性。例如，本发明的各种实施例可以采用双极切换装置，其呈现对第一极性的电信号的第一切换响应(例如，对一组编程状态之一进行编程)和第二切换响应(例如，擦除到擦除状态)转换为具有第二极性的电信号。例如，双极切换装置与响应于具有相同极性和不同幅度的电信号展现第一切换响应(例如，编程)和第二切换响应(例如，擦除)的单极装置形成对比。

在没有为本文的各个方面和实施例指定特定内存单元技术或编程/擦除电压的情况下，旨在这些方面和实施例结合任何合适的内存单元技术并且由适于该技术的编程/擦除电压操作，如本领域普通技术人员已知的或通过本文提供的上下文对普通技术人员已知的。还应当理解，在替代不同的内存单元技术将需要本领域普通技术人员已知的电路修改或者对于本领域技术人员已知的操作信号电平的改变，包括替代内存单元技术或信号电平改变被认为在本主题公开的范围内。

本申请的发明人除了电阻式内存之外还熟悉附加的非易失性双端内存结构。例如，铁电随机存取内存(RAM)是一个示例。另一些包括磁阻RAM、有机RAM、相变RAM和导电桥接RAM等。双端内存技术具有不同的优点和缺点，并且优点和缺点之间的折衷是常见的。虽然利用本文所公开的许多实施例来参考电阻式切换内存技术，但是在本领域普通技术人员适当的情况下，可以将其它双端内存技术用于所公开的实施例中的一些。

基于本发明人广泛的实验，他们已经相信，电阻式切换装置的层之间的压缩/拉伸力可能对它们发明的电阻式切换装置的长期存储性能具有不期望的影响。因此，在各种实施例中，本发明人期望用于诸如顶部电极、电阻式切换材料、导电材料和底部电极的电阻式切换装置的材料在组成和/或压缩或拉伸方面压力。仅作为示例，在一些实施例中，导电层可以是相对导电的金属氮化物等，并且切换层可以分别是相对电阻的金属氮化物(例如陶瓷)等。

发明人使用各种金属氮化物进行了电阻式切换装置的受控制造，并且已经发现了能够实现工作电阻式切换装置的材料的组合。氮化铝作为电阻式切换材料的使用和成功对于本发明人是惊奇的，因为大多数金属氮化物是高度导电的，因此不适合作为切换材料。

现在参考附图，图1示出了根据一个或多个实施例的示例性电阻式切换内存装置100的方块图。电阻式切换内存装置可以包括顶部电极102、电阻式切换层104、导电层106和底部电极108。在各种实施例中，可以提供一个或多个其它层用于层间粘附、导电性、减轻粒子扩散等(例如，参见图3，下文)。

在一个或多个实施例中，电阻式切换内存装置100可以包括具有AlNx的组成的导电层106和具有AlNy的组成的相邻切换层104。导电层可以具有在约55:45至约60:40的范围内的金属(例如铝)和氮化物(MNx)之间的比率。因此，在一些实施例中，x可以在约0.80至约0.60的范围内。此外，在各种实施例中，切换层104可以具有在约50:50至约40:60的范围内的金属(例如铝)和氮化物(MNy)之间的比率。因此，在一些实施方案中，y可以在约1.00至约1.50的范围内。可以看出，在一些实施例中，y对x的关系是：y>x。在各种实施例中，基于测量，据信导电层106可具有约1KOhm至约100KOhm的电阻，且电阻式切换层104可具有约1MOhm或更大的初始电阻。

在一些实施例中，导电层106和电阻式切换层108可以由相同的组件(尽管作为具有不同比例的化合物)形成。结果，预期这些层的压缩或拉伸性质将是类似的。鉴于此，预期形成在切换材料层内的导电细丝将响应于反复的加热和冷却而经受较小的机械应力(例如，压缩应力，拉伸应力等)。因此，预期这种电阻式切换装置在许多编程和擦除操作上的可靠性增加。

在另外的实施例中，用于导电层106的金属氮化物的使用可以提供用于在电阻式切换层104内形成细丝的导电材料(例如，粒子、原子、离子等)。此外，金属氮化物还可以提供有益效果(例如，基于金属氮化物的电阻)的内置电流顺从性。在一些实施例中，用于电阻式切换层104的切换材料可以是AlNy，并且用于导电层106的导电材料可以是AlNx，y>x，如上所述。鉴于上述，应当理解，切换材料和导电材料的其它组合在本发明的实施例内。例如金属氧化物，导电AlOx和切换AlOy，其中x<y。本领域技术人员已知的或通过本文提供的上下文而已知的其它合适材料被认为在本发明的范围内。

图2说明根据本发明的替代实施例的电阻式内存装置200的方块图。电阻式切换内存装置200可以包括顶部电极202、导电层204、电阻式切换层206和底部电极208。顶部电极202和底部电极208可以由合适的导电材料制成。用于顶部电极202或底部电极208的材料的实例可包括金属、金属合金、金属氮化物或金属氧化物、Cu、Al、Ti和其它合适的导体。在一些实施例中，顶部电极202或底部电极208可包括导电半导体材料(例如，掺杂Si、掺杂多晶硅等)。导电层204可以包括具有氮化物或氧化物的第一浓度x的金属氮化物或金属氧化物。此外，电阻式切换层可以包括具有氮化物或氧化物的第二浓度y的金属氮化物或金属氧化物。在各种实施例中，y>x。

图3描绘根据额外所揭示实施例的样本电阻式切换内存装置300的方块图。电阻式切换内存装置300可包括如本文所述的顶部电极302、电阻式切换层306、导电层308和底部电极312。此外，电阻式切换内存装置300可以包括一个或多个附加层或层组。例如，第一组层304可以包括以下中的一个或多个：用于增强电阻式切换层306和顶部电极302之间的导电性的导电层、用于促进良好的层间粘附的粘附层、用于减轻扩散的阻挡层的层之间的粒子(诸如Cu、Al、O等的金属)、或者用于向另一层提供离子的离子层。在另一实施例中，电阻式切换内存装置可以包括第二组层310，其包括导电层、粘附层、阻挡层或导电层308和底部电极层312之间的离子层中的一个或多个。

已关于内存单元的若干组件(例如，层)，其导电或电阻式切换层或由此内存单元组成的内存架构之间的相互作用描述了上述图。应当理解，在本发明的一些合适的可选方面，这些图可以包括其中指定的那些组件和层，一些指定的组件/层或附加的组件/层。子组件还可以实现为电连接到其他子组件，而不是包括在父组件/层内。例如，可以与一个或多个所公开的层相邻地建立中间层。作为一个实例，减轻或控制非预期氧化的合适的阻挡层可以位于一个或多个公开的层之间。在其他实施例中，所公开的内存堆栈或薄膜层组可以具有比所示的更少的层。例如，切换层可以直接电接触导线，而不是其间具有电极层。另外，注意，一个或多个公开的过程可以组合成提供聚合功能的单个过程。所公开的体系结构的组件还可以与本文中没有具体描述但本领域技术人员已知的一个或多个其他组件交互。

鉴于上文所描述的示范性图式，将参考图6到图7的流程图更好地了解可根据所揭示的目标物实施的过程方法。虽然为了简化说明，图6-7的方法被示出和描述为一系列方块，但是应当理解和明白的是，所要求保护的主题不限于方块的顺序，因为一些方块可以以不同的顺序发生或者与其他方块与本文所描绘和描述的内容相关。此外，并非所有所示的方块都是实现本文所述方法所必需的。另外，应进一步理解的是，贯穿本说明书公开的一些或所有方法能够存储在制品上，以便于将这样的方法传送和传送到电子设备。所使用的术语“制品”旨在包括可从任何计算器可读设备，与载体结合的设备或存储介质访问的计算器程序。

图4说明根据一个或一个以上所揭示实施例的用于形成电阻式内存装置的实例方法400的流程图。在402，方法400可以包括形成底部电极。底部电极可以由合适的导电材料形成，例如金属、掺杂半导体等。在404，方法400可以包括沉积(例如，溅射)第一浓度的第一应力相容材料的电阻式切换层。在一些实施例中，第一应力兼容材料可以包括金属氮化物，或者在其他实施例中可以包括金属氧化物。在一个实施例中，第一应力兼容材料可以是从约1.00至约1.50份氮化物或氧化物的范围内的一部分金属。在另外的实施例中，电阻式切换层可以由在约2纳米(nm)到约20nm的范围内的厚度形成。在406，方法400可以包括沉积(例如溅射)具有小于第一浓度的第二浓度的第二应力相容材料的导电层。在一个实施例中，第二应力兼容材料可以是与第一应力兼容材料相同的材料。在各种实施例中，第二应力兼容材料可以是从约0.6至约0.8份氮化物或氧化物的范围内的一部分金属。在至少一个实施例中，导电层可以形成为具有在约4nm至约100nm的范围内的厚度。

在各种实施例中，例如当导电层和电阻式切换层都由具有不同比率的相同材料形成时，可以原位制造两个层。在一些实施例中，为了形成这样的装置，可以首先在氩和氮更富的环境中沉积(例如溅射)铝以形成电阻式切换层(厚度在约2nm至约20nm的范围内)，然后在不破坏真空的情况下，可以在氩和氮较差的环境中沉积(例如溅射)铝，以形成导电层(厚度在约4nm至约100nm的范围内)。在其它实施例中，可使用两个单独的沉积工艺来形成两个层，具有或不具有空气断裂。用于顶部电极和底部电极的材料也可以是导电氮化物，例如氮化钛，氮化钽，氮化铝等。

图5示出了根据本发明的另外实施例的示例方法500的流程图。在502，方法500可以包括在衬底上形成底部电极。在504处，方法500可以包括在富氮或富氧环境中沉积金属以形成具有高电阻的电阻式切换层。在506处，方法500可以包括在富含氮或氧的环境中(例如，与附图标记504相比)沉积金属或第二金属以形成在电阻式切换层上具有较低电阻的导电层。在508，方法500可以包括在导电层上形成顶部电极。

在本发明的各种实施例中，所揭示的内存或内存架构可用作具有CPU或微型计算器的独立或集成嵌入式内存装置。一些实施例可以例如作为计算器内存(例如，随机存取内存、高速缓冲存储器、只读内存、存储内存等)的一部分来实现。其他实施例可以实现为例如便携式内存设备。合适的便携式内存设备的示例可以包括诸如安全数字(SD)卡、通用串行总线(USB)记忆棒、紧凑闪存(CF)卡等等的可移动内存或上述的适当组合。(参见，例如，下面的图6和7)。

NAND FLASH用于紧凑型闪存设备、USB设备、SD卡、固态驱动器(SSD)和存储类内存以及其他形式因素。虽然NAND已经证明了在过去十年中推动向更小装置和更高芯片密度推动驱动器的成功技术，但随着技术逐渐降低超过25纳米(nm)内存单元技术，几个结构，性能和可靠性问题变得明显。这些或类似考虑的子集由所公开的方面解决。

图6说明根据本发明的方面的用于内存单元数组的内存数组602的实例操作和控制环境600的方块图。在本发明的至少一个方面，内存数组602可包括选自各种内存单元技术的内存。在至少一个实施例中，内存数组602可包括以紧凑的二维或三维架构布置的两端内存技术。示例性体系结构可以包括1T1R内存数组和1TnR内存数组(或1TNR内存数组)，如本文所公开的。合适的双端内存技术可以包括电阻式切换内存、导电桥接内存、相变内存、有机内存、磁阻内存等或前述的适当组合。

列控制器606和感测放大器608可形成为与内存数组602相邻。此外，列控制器606可经配置以激活(或识别用于激活)内存数组602的位线的子集。列控制器606可利用由参考和控制信号发生器618提供的控制信号来激活并操作位线子集中的相应子位线，向这些位线施加合适的编程、擦除或读取电压。未激活的位线可以保持在禁止电压(也由参考和控制信号发生器618施加)，以减轻或避免对这些未激活的位线的位干扰影响。

此外，操作和控制环境600可以包括列控制器604。列控制器604可以形成为与内存数组602的字线相邻并电连接。还使用参考和控制信号发生器618的控制信号，列控制器604可以用合适的选择电压选择内存单元的特定列。此外，列控制器604可通过在选定字线处施加适当电压来促进编程、擦除或读取操作。

感测放大器608可以从由列控制606和行控制604选择的内存数组602的被激活的内存单元读取数据或向其写入数据。从内存数组602读出的数据可以被提供给输入/输出缓冲器612。同样，可以从输入/输出缓冲器612接收要写入内存数组602的数据，并将其写入内存数组602的激活的内存单元。

时钟源610可以提供相应的时钟脉冲，以便于列控制器604和列控制器606的读取、写入和编程操作的定时。时钟源610可以进一步促进字线或位的选择线。响应于由操作和控制环境600接收的外部或内部命令，输入/输出缓冲器612可以包括命令和地址输入以及双向数据输入和输出。通过命令和地址输入提供指令，并且在双向数据输入和输出上传送要写入内存数组602的数据以及从内存数组602读取的数据，从而便于连接到外部主机设备，例如计算器或其他处理设备(未示出，但参见例如下文图7的计算器702)。

输入/输出缓冲器612可以被配置为接收写数据、接收擦除指令，接收状态或维护指令、输出读出数据、输出状态信息、以及接收地址数据和命令数据、以及地址数据相应指令。地址数据可以通过地址寄存器614传送到列控制器604和列控制器606。此外，输入数据经由感测放大器608和输入/输出缓冲器612之间的信号输入线被传送到内存数组602，并且接收输出数据从内存数组602经由从感测放大器608到输入/输出缓冲器612的信号输出线。可以从主机设备接收输入数据，并且可以经由I/O总线将输出数据传送到主机设备。

从主机设备接收的命令可以被提供给命令接口616。命令接口616可以被配置为从主机设备接收外部控制信号，并且确定输入到输入/输出缓冲器612的数据是否是写数据、命令或地址。输入命令可以被传送到状态机620。

状态机620可经配置以管理内存数组602(以及多组内存数组的其它内存组)的编程和重新编程。根据控制逻辑配置来实现提供给状态机620的指令，使得状态机能够管理与内存单元数组602相关联的读取、写入、擦除、数据输入、数据输出和其它功能。在一些方面，状态机620可以发送并接收关于成功接收或执行各种命令的确认和否定确认。在另外的实施例中，状态机620可以译码和实现状态相关命令、译码和实现配置命令等等。

为了实现读、写、擦除、输入、输出等功能，状态机620可以控制时钟源610或参考和控制信号发生器618。时钟源610的控制可以导致被配置为促进列控制器604和列控制器606实现特定功能的输出脉冲。输出脉冲可以例如通过列控制器606或者列控制器604的字线被传送到所选择的位线。

结合图7，下面描述的系统和过程可以在诸如单个集成电路(IC)芯片、多个IC、专用集成电路(ASIC)等的硬件内实现。此外，一些或所有过程方块出现在每个过程中的顺序不应被认为是限制性的。相反，应当理解，一些过程方块可以以各种顺序执行，不是所有这些都可以在本文中明确地示出。

参考图7，用于实现所要求保护的主题的各个方面的合适的操作环境700包括计算器702。计算器702包括处理单元704、系统内存706、编译码器735和系统总线708。系统总线708将包括但不限于系统内存706的系统组件耦合到处理单元704。处理单元704可以是各种可用处理器中的任一种。双微处理器和其它多处理器架构也可以用作处理单元704。

系统总线708可以是几种类型的总线结构中的任一种，包括内存总线或内存控制器、外围总线或外部总线和/或使用任何种类的可用总线体系结构的局部总线，包括但不限于：工业标准体系结构(ISA)、微通道体系结构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子(IDE)、VESA局部总线(VLB)、外围部件互连(PCI)、卡总线、串行总线(USB)、高级图形端口(AGP)、个人计算器存储卡国际协会总线(PCMCIA)、火线(IEEE 1394)和小型计算器系统接口(SCSI)。

在各种实施例中，系统内存706包括易失性内存710和非易失性内存712，其可以采用一个或多个所公开的内存架构。包含诸如在启动期间在计算器702内的组件之间传送信息的基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)存储在非易失性内存712中。此外，根据本发明，编译码器735可以包括编码器或译码器中的至少一个，其中编码器或译码器中的至少一个可以包括硬件、软件或硬件和软件的组合。虽然，编译码器735被描述为单独的组件，但是编译码器735可以包含在非易失性内存712内。作为说明而非限制，非易失性内存712可以包括只读内存(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。在至少一些公开的实施例中，非易失性内存712可以采用一个或多个所公开的内存架构。此外，非易失性内存712可以是计算器内存(例如，与计算器702或其主板实体地集成)或可移动内存。可以实现所公开的实施例的合适的可移动内存的示例可以包括安全数字(SD)卡、紧凑型闪存(CF)卡、通用串行总线(USB)记忆棒等。易失性内存710包括用作外部高速缓存内存的随机存取内存(RAM)，并且还可以在各种实施例中采用一个或多个公开的内存架构。作为说明而非限制，RAM以许多形式可用，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据速率SDRAM(DDR SDRAM)和增强型SDRAM(ESDRAM)等等。

计算器702还可以包括可移除/不可移除、易失性/非易失性计算器存储介质。图7示出了例如磁盘内存714。磁盘内存714包括但不限于诸如磁盘驱动器，固态盘(SSD)软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或记忆棒。另外，磁盘内存714可以包括与其他存储介质分开地或与其它存储介质组合的存储介质，包括但不限于诸如光盘ROM设备(CD-ROM)、CD可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字通用盘ROM驱动器(DVD-ROM)。为了便于将磁盘内存714连接到系统总线708，通常使用可移动或不可移动的接口，例如接口716。应当理解，磁盘内存714可以存储与用户相关的信息。这样的信息可以存储在服务器或运行在用户设备上的应用处或提供给服务器或应用。在一个实施例中，可以向存储到磁盘内存714和/或传输到服务器或应用的信息类型通知用户(例如，通过输出设备736)。可以向用户提供选择加入或选择不加入(例如，通过来自输入设备728的输入)与服务器或应用收集和/或共享这样的信息的机会。

应当理解，图7描述了充当用户和在合适的操作环境700中描述的基本计算器资源之间的中介的软件。这种软件包括操作系统718。操作系统718可以存储在盘存储714用于控制和分配计算器702的资源。应用720利用通过程序模块724的操作系统718对资源的管理，以及诸如引导/关闭事务表等的程序数据726，存储在系统内存706或磁盘内存714中。应当理解，所要求保护的主题可以用各种操作系统或操作系统的组合来实现。

用户通过输入设备728将命令或信息输入到计算器702中。输入设备728包括但不限于诸如鼠标、轨迹球、触笔、触摸板、键盘、麦克风等的指向设备、操纵杆、游戏垫、卫星天线、扫描仪、电视调谐器卡、数字相机、数字摄像机、网络摄像机等。这些和其他输入设备经由接口端口730通过系统总线708连接到处理单元704。接口端口730包括例如串行端口、并行端口、游戏端口和通用端口串行总线(USB)。输出设备736使用与输入设备728相同类型的端口中的一些。因此，例如，USB端口可以用于向计算器702提供输入以及将信息从计算器702输出到输出设备提供输出适配器734以说明在其他输出设备中存在需要特殊适配器的一些输出设备，例如监视器、扬声器和打印机。输出适配器734可以包括，作为说明而非限制，视频和声卡，其提供输出设备736和系统总线708之间的连接手段。应当注意，设备的其他设备和/或系统提供输入和输出能力，例如远程计算器738。

计算器702可以使用到一个或多个远程计算器(诸如远程计算器738)的逻辑连接在联网环境中操作。远程计算器738可以是个人计算器、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的设备、对等设备、智能电话、平板或其他网络节点，并且通常包括相对于计算器702描述的许多组件。为了简洁起见，仅仅内存存储设备740与远程计算器738一起示出。远程计算器738通过网络接口742逻辑连接到计算器702，然后经由通信连接744连接。网络接口742包括有线和/或无线通信网络例如局域网(LAN)和广域网(WAN)和蜂窝网络。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜线分布式数据接口(CDDI)、以太网、令牌环等。WAN技术包括但不限于点对点链路，诸如综合业务数字网(ISDN)及其变体的电路交换网络、分组交换网络和数字用户线路(DSL)。

通信连接744是指用于将网络接口742连接到系统总线708的硬件/软件。虽然为了说明清楚在计算器702内示出了通信连接744，但它也可以在计算器702外部。仅为了示例性目的，连接到网络接口742所需的硬件/软件包括内部和外部技术，例如包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器的调制解调器、ISDN适配器、以及有线和无线以太网卡、集线器、和路由器。

通信连接744是指用于将网络接口742连接到系统总线708的硬件/软件。虽然为了清楚说明，在计算器702内部示出了通信连接744，但是它也可以在计算器702外部。仅为了示例性目的，连接到网络接口742所需的硬件/软件包括内部和外部技术，例如包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器的调制解调器、ISDN适配器、以及有线和无线以太网卡、集线器、和路由器。

本发明的所示方面还可以在分布式计算环境中实践，其中某些任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块或存储的信息，指令等可以位于本地或远程内存存储设备中。

此外，应当理解，本文描述的各种部件可以包括电路，其可以包括具有适当值的部件和电路组件，以便实现本发明的实施例。此外，可以理解，许多各种组件可以在一个或多个IC芯片上实现。例如，在一个实施例中，一组部件可以在单个IC芯片中实现。在其它实施例中，各个组件中的一个或多个在单独的IC芯片上制造或实现。

如本文所使用的，术语“组件”、“系统”、“架构”等旨在指代计算器或电子相关实体，其是硬件、硬件和软件的组合、软件(例如，执行)或固件。例如，组件可以是一个或多个晶体管、内存单元、晶体管或内存单元的布置、门数组、可编程门数组、专用集成电路、控制器、处理器、在处理器、访问或者连接半导体内存、计算器等的对象，可执行程序或者应用程序，或者其适当的组合。组件可以包括可擦除编程(例如，至少部分地存储在可擦除内存中的处理指令)或硬编程(例如，在制造时刻录到不可擦除内存中的处理指令)。

作为说明，从内存执行的过程和处理器都可以是组件。作为另一示例，架构可以包括以适合于电子硬件的布置的方式实现处理指令的电子硬件(例如，并行或串行晶体管)，处理指令和处理器的布置。此外，架构可以包括单个组件(例如，晶体管、门数组，…)或组件的布置(例如，晶体管的串联或并联布置、与编程电路连接的门数组、电源引线、电气接地、输入信号线和输出信号线等)。系统可以包括一个或多个组件以及一个或多个架构。一个示例系统可以包括切换块架构，其包括交叉的输入/输出线和传输门晶体管、以及电源、信号发生器、通信总线、控制器、I/O接口、地址寄存器、等等。应当理解，预期在定义中的一些重迭，并且架构或系统可以是独立组件或另一架构，系统等的组件。

除了上述内容之外，所公开的主题可以实现为使用典型的制造、编程或工程技术来产生硬件、固件、软件或其任何合适的组合的方法，装置或制品以控制实施所公开的主题的电子设备。本文所使用的术语“装置”和“制品”旨在包括电子设备，半导体设备，计算器或可从任何计算器可读设备，载体或介质访问的计算器程序。计算器可读介质可以包括硬件介质或软件介质。另外，媒体可以包括非暂时性媒体或传输媒体。在一个示例中，非暂时性介质可以包括计算器可读硬件介质。计算器可读硬件介质的具体示例可以包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条…)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、智能卡和闪存设备(例如，卡、棒、钥匙驱动器…)。计算器可读传输介质可以包括载波等。当然，本领域技术人员将认识到，在不脱离所公开主题的范围或精神的情况下，可以对该配置进行许多修改。

以上描述的内容包括本发明的示例。当然，为了描述本发明的目的，不可能描述组件或方法的每个可想到的组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到，本发明的许多进一步的组合和排列是可能的。因此，所公开的主题旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的所有这样的改变，修改和变化。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包括”、“包括”、“具有”或“具有”及其变体而言，该术语旨在以类似于术语“包括”在被用作权利要求中的过渡词时被解释。

此外，词语“示例性”在本文中用于表示用作示例，实例或说明。本文描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为比其它方面或设计优选或有利。相反，词“示例性”的使用旨在以具体方式呈现概念。如本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有规定或从上下文清楚，否则“X使用A或B”意指任何自然的包括性排列。也就是说，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B两者，则在任何前述情况下满足“X使用A或B”。此外，除非另有说明或从上下文中清楚地指示单数形式，否则本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”通常应被解释为意指“一个或多个”。

此外，已经根据对电子内存内的数据位的算法或处理操作呈现了详细描述的一些部分。这些过程描述或表示是由本领域的技术人员采用的机制，以将他们的工作的实质有效地传达给同等技术的其他人。这里的过程通常被认为是导致期望结果的自相矛盾的行为序列。这些行为是需要物理量的物理操纵的那些行为。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够被存储，传送，组合，比较和/或以其他方式操纵的电和/或磁信号的形式。

已经证明，主要出于公共使用的原因，将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、术语、数字等是方便的。然而，应当记住，所有这些和类似的术语将与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标记。除非另有明确说明或从前述讨论中显而易见，否则应当理解，贯穿所公开的主题，利用诸如处理、计算、复制、模仿、确定或传输等术语的讨论是指如下的动作和过程：处理系统和/或类似的消费者或工业电子设备或机器，其将表示为电子设备的电路，寄存器或内存内的物理(电气或电子)量的数据或信号操纵或变换为其他数据或类似地表示为机器或计算器系统内存或寄存器或其它此类信息存储，传输和/或显示设备内的物理量的信号。

关于由上述组件、架构、电路、过程等执行的各种功能，除非另有说明，用于描述这些组件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应，执行所描述的组件的指定功能的任何组件(例如，功能等同物)，即使在结构上不等同于执行本文所示的实施例的示例性方面中的功能的所公开的结构。另外，尽管可以仅关于几个实现中的一个公开了特定特征，但是这种特征可以与其他实现的一个或多个其他特征组合，如对于任何给定或特定应用可能期望和有利的。还将认识到，实施例包括具有用于执行各种过程的动作和/或事件的计算器可执行指令的系统以及计算器可读介质。

Claims (12)

1.一种电阻式切换装置，包括：

底部电极，设置在半导体衬底上；

电阻式切换材料，设置在该底部电极上方，包括铝和氮材料：AlNy；

导体材料，设置在该电阻式切换材料上方，包括铝和氮材料：AlNx，其中y>x；以及

顶部电极，设置在该导体材料上方。

2.如权利要求1所述的电阻式切换装置，其中，该底部电极包括金属氮化物。

3.如权利要求1所述的电阻式切换装置，其中，AlNx是非化学计量的氮化铝，其中，x在约0.60至约0.80的范围内。

4.如权利要求1所述的电阻式切换装置，

其中，AlNy是化学计量或非化学计量的氮化铝；以及

其中，y在约1.00至约1.50的范围内。

5.如权利要求1所述的电阻式切换装置，

其中，x在约0.50至约0.90的范围内；以及

其中，y在约1.00至约1.60的范围内。

6.如权利要求1所述的电阻式切换装置，其中，该电阻式切换材料包括约2nm至约20nm的厚度。

7.如据权利要求1所述的电阻式切换装置，其中，该导体材料包括约4nm至约100nm的厚度。

8.如权利要求1所述的电阻式切换装置，其中，该电阻式切换材料与大约1兆奥姆(MOhm)至大约100MOhm的范围内的初始电阻相关联。

9.如权利要求1所述的电阻式切换装置，其中，该导体材料与在约1千奥姆(KOhm)至约100KOhm的范围内的初始电阻相关联。

10.如权利要求1所述的电阻式切换装置，其中，该底部电极包括选自由铜、氮化钛和氮化钽所组成的群组的材料。

11.一种用于形成半导体装置的方法，包括：

在半导体衬底上形成底部电极；

在该底部电极上方形成包括铝和氮材料：AlNy的电阻式切换材料层；

在包括铝和氮材料：AlNx的该电阻式切换材料上方形成导体材料，其中y>x；以及

在该导体材料上方形成顶部电极。

12.如权利要求11所述的方法，其中，形成该电阻式切换材料层和形成该导体材料包括：

将该半导体衬底设置在处理室内；

将该处理室与环境大气密封；

在该处理室与该环境大气密封时：

形成该电阻式切换材料包括在氩气和与氮的第一流速相关的氮气中形成该AlNy材料；

形成该导电材料包括在氩气和与氮的第二流速相关的氮气中形成该AlNx材料，其中，该第一流速超过该第二流速；以及

将该处理室从该环境大气开封。