本發(fā)明一般來說涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置及方法，且更特定來說涉及用于存儲(chǔ)器單元應(yīng)用的選擇裝置。

背景技術(shù)：

存儲(chǔ)器裝置通常經(jīng)提供為計(jì)算機(jī)或其它電子裝置中的內(nèi)部半導(dǎo)體集成電路。存在許多不同類型的存儲(chǔ)器，包含隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、電阻式存儲(chǔ)器及快閃存儲(chǔ)器，以及其它。電阻式存儲(chǔ)器的類型包含可編程導(dǎo)體存儲(chǔ)器及電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)，以及其它。

存儲(chǔ)器裝置用作用于需要高存儲(chǔ)器密度、高可靠性及在無電力的情況下的數(shù)據(jù)保持的寬廣范圍的電子應(yīng)用的非易失性存儲(chǔ)器。非易失性存儲(chǔ)器可用于(舉例來說)個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式存儲(chǔ)器條、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、數(shù)碼相機(jī)、蜂窩式電話、例如MP3播放器等便攜式音樂播放器、電影播放器及其它電子裝置中。

RRAM裝置包含基于存儲(chǔ)元件的電阻電平而存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電阻式存儲(chǔ)器單元?？?例如)通過將能量源(例如正電壓或負(fù)電壓)施加到單元達(dá)特定持續(xù)時(shí)間而將所述單元編程到(例如)對(duì)應(yīng)于特定電阻電平的所要狀態(tài)?？蓪⒁恍㏑RAM單元編程到多個(gè)狀態(tài)，使得所述RRAM單元可表示(例如，存儲(chǔ))兩個(gè)或多于兩個(gè)位的數(shù)據(jù)。

舉例來說，可通過響應(yīng)于所施加詢問電壓而感測(cè)穿過電阻式存儲(chǔ)器單元的電流來確定(例如，讀取)選定電阻式存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)。基于存儲(chǔ)器單元的電阻電平而變化的所感測(cè)電流可指示電阻式存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)。

在各種實(shí)例中，電阻式存儲(chǔ)器單元陣列可易出讀取干擾問題。舉例來說，作為讀取操作的一部分，電流可從選定存取線(例如，字線)穿過選定存儲(chǔ)器單元流動(dòng)到數(shù)據(jù)/感測(cè)線(例如，位線)。然而，在各種陣列架構(gòu)(例如，交叉點(diǎn)架構(gòu))中，電流也流動(dòng)到與選定位線交叉的未選字線中。電流到未選字線中的傳導(dǎo)可(例如)由于降低輸出阻抗以及其它缺點(diǎn)而減小區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)的能力。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器單元陣列的一部分的框圖。

圖2A圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置的橫截面圖。

圖2B圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖2A中所圖解說明的選擇裝置的俯視圖。

圖3A-1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置的橫截面圖。

圖3B-1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖3A-1中所圖解說明的選擇裝置的俯視圖。

圖3A-2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置的橫截面圖。

圖3B-2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖3A-2中所圖解說明的選擇裝置的俯視圖。

圖4A圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置的橫截面圖。

圖4B圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖4A中所圖解說明的選擇裝置的俯視圖。

圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置的電壓與電流關(guān)系的曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明包含選擇裝置及將選擇裝置用于存儲(chǔ)器單元應(yīng)用的方法。實(shí)例性選擇裝置包含：第一電極，其具有特定幾何形狀；半導(dǎo)體材料，其形成于所述第一電極上；及第二電極，其具有所述特定幾何形狀并形成于所述半導(dǎo)體材料上，其中所述選擇裝置經(jīng)配置以響應(yīng)于施加到所述選擇裝置的信號(hào)而在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可包含選擇裝置，所述選擇裝置響應(yīng)于施加到所述選擇裝置且接著從所述選擇裝置去除的信號(hào)高于閾值電壓而在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。作為一實(shí)例，當(dāng)選擇裝置響應(yīng)于施加到所述選擇裝置的信號(hào)大于閾值電壓而處于第一電阻狀態(tài)中時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例可支持大于1MA/cm²的電流密度。舉例來說，本發(fā)明的實(shí)施例可包含例如提供用于存儲(chǔ)器應(yīng)用(例如電阻式存儲(chǔ)器應(yīng)用)的雙向選擇裝置等益處。作為一實(shí)例，當(dāng)形成存儲(chǔ)器陣列(例如RRAM陣列)時(shí)，可在足夠低以支持后段處理(BEOL)的溫度下形成根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)選擇裝置。各種實(shí)施例提供具有與部分選擇讀取方法(例如半選擇讀取方法或三分之一選擇讀取方法)相關(guān)聯(lián)的高接通電流對(duì)關(guān)斷電流比率(Ion/Ioff)的選擇裝置。即，與存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的接通電壓(Von)下的Ion/Ioff比對(duì)應(yīng)半選擇電壓(Von/2)或三分之一選擇電壓(Von/3)下的Ion/Ioff大得多。作為一實(shí)例，在一些實(shí)施例中，Von下的Ion/Ioff可比Von/2下的Ion/Ioff大至少1×10⁴倍。各種實(shí)施例包含選擇裝置的隨著選擇裝置的面積按比例縮放的泄漏電流。

在本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中，參考形成本發(fā)明的一部分且其中以圖解說明方式展示可如何實(shí)踐本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的附圖。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的實(shí)施例，且應(yīng)理解，可利用其它實(shí)施例且可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下做出工藝、電及/或結(jié)構(gòu)改變。如本文中所使用，特定來說關(guān)于圖式中的參考編號(hào)的標(biāo)示符“M”及“N”指示可包含如此標(biāo)示的若干個(gè)特定特征。如本文中所使用，“若干個(gè)”某一特定事物可是指此類事物中的一或多者(例如，若干個(gè)存儲(chǔ)器裝置可是指一或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置)。

本文中的圖遵循其中第一個(gè)數(shù)字或前幾個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)于圖式的圖編號(hào)且其余數(shù)字識(shí)別圖式中的元件或組件的編號(hào)慣例。不同圖之間的類似元件或組件可通過使用類似數(shù)字來識(shí)別。舉例來說，在圖2A中208可指代元件“08”，且在圖3A中類似元件可指代為308。如將了解，可添加、更換及/或消除本文中的各種實(shí)施例中所展示的元件以便提供本發(fā)明的若干個(gè)額外實(shí)施例。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元陣列100的一部分的框圖。陣列100是兩端子交叉點(diǎn)陣列，其具有位于若干個(gè)存取線102-0、102-1、…、102-N(本文中，可稱為字線)與若干個(gè)數(shù)據(jù)/感測(cè)線104-0、104-1、…、104-M(本文中，可稱為位線)的相交點(diǎn)處的存儲(chǔ)器單元。如所圖解說明，字線102-0、102-1、…、102-N彼此平行且正交于位線104-0、104-1、…、104-M，所述位線大體上彼此平行；然而，實(shí)施例并不限于此。

根據(jù)本文中所描述的一或多個(gè)實(shí)施例，每一存儲(chǔ)器單元可包含與選擇裝置108(例如，存取裝置)串聯(lián)耦合的存儲(chǔ)元件106(例如，電阻式存儲(chǔ)器元件)。舉例來說，存儲(chǔ)元件106可包含可具有可變電阻的可編程部分。舉例來說，存儲(chǔ)元件106可包含一或多個(gè)電阻可變材料，例如包含兩種或多于兩種金屬(例如，過渡金屬、堿土金屬及/或稀土金屬)的過渡金屬氧化物材料或鈣鈦礦。與存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)元件106相關(guān)聯(lián)的電阻可變材料的其它實(shí)例可包含硫?qū)倩衔铩⒍饘傺趸?、巨磁阻材料?或各種基于聚合物的電阻可變材料，以及其它。如此，存儲(chǔ)器單元可是RRAM單元、PCRAM單元及/或?qū)щ姌蚪哟鎯?chǔ)器單元，以及各種其它類型的電阻式存儲(chǔ)器單元。

在一或多個(gè)實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于每一存儲(chǔ)器單元的選擇裝置108包含第一電極、半導(dǎo)體材料及第二電極。選擇裝置的第一電極、半導(dǎo)體材料及第二電極可經(jīng)配置使得當(dāng)將信號(hào)施加到選擇裝置108時(shí)所述選擇裝置在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。舉例來說，當(dāng)將大于閾值電壓的信號(hào)施加到選擇裝置108時(shí)，選擇裝置108可從第一電阻狀態(tài)快動(dòng)到第二電阻狀態(tài)。因此，當(dāng)將大于閾值電壓的信號(hào)施加到選擇裝置108時(shí)，所述選擇裝置快動(dòng)到第二電阻狀態(tài)且與對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程及/或讀取相關(guān)聯(lián)的電流可穿過所述選擇裝置到達(dá)存儲(chǔ)元件106。一旦從選擇裝置108去除所述信號(hào)，選擇裝置108便快動(dòng)回到第一電阻狀態(tài)。在若干個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)將信號(hào)施加到選擇裝置108且從選擇裝置108去除所述信號(hào)時(shí)，選擇裝置108可重復(fù)地在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。

在若干個(gè)實(shí)施例中，選擇裝置108可經(jīng)配置使得所述選擇裝置的第一電阻狀態(tài)不允許與對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程及/或讀取相關(guān)聯(lián)的電流穿過選擇裝置108到達(dá)存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)元件106。而且，選擇裝置108可經(jīng)配置使得所述選擇裝置的第二電阻狀態(tài)允許與對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程及/或讀取相關(guān)聯(lián)的電流穿過選擇裝置108到達(dá)存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)元件106。在若干個(gè)實(shí)施例中，選擇裝置108可經(jīng)配置使得當(dāng)選擇裝置108處于與大于閾值電壓的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的電阻狀態(tài)中時(shí)，存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)元件106可見證大于1MA/cm²的電流密度。

在若干個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)基于選擇裝置108的大小及構(gòu)成選擇裝置108的材料而將信號(hào)施加到選擇裝置108時(shí)，選擇裝置108可經(jīng)配置以在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。舉例來說，可基于選擇裝置108的大小及構(gòu)成選擇裝置108的材料而配置電阻狀態(tài)之間的快動(dòng)發(fā)生的情況下的閾值電壓。在若干個(gè)實(shí)施例中，選擇裝置108可包含以具有小于大約30納米的直徑的圓形幾何形狀配置的第一電極及第二電極。舉例來說，選擇裝置108可在兩個(gè)電極之間包含半導(dǎo)體材料且所述半導(dǎo)體材料及所述兩個(gè)電極可摻雜有光學(xué)吸附劑(例如，碳)。而且，絕緣材料可形成于所述兩個(gè)電極及所述半導(dǎo)體材料的側(cè)壁上。絕緣材料可控制半導(dǎo)體材料中的熱損耗，使得選擇裝置可具有所要電阻性質(zhì)。舉例來說，用碳來摻雜電極及/或半導(dǎo)體材料及/或在電極及半導(dǎo)體材料的側(cè)壁上提供絕緣材料可為選擇裝置108提供熱性質(zhì)以達(dá)到當(dāng)將電壓(例如編程及/或讀取信號(hào))施加到所述選擇裝置時(shí)所述選擇裝置在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)的情況下的溫度。舉例來說，選擇裝置108的各種熱、電及結(jié)構(gòu)性質(zhì)可經(jīng)配置使得存儲(chǔ)元件106及選擇裝置108可與控制電路一起操作。在若干個(gè)實(shí)施例中，選擇裝置108可經(jīng)配置以在大約0.1V到10V之間操作且在小于大約1μA的電流的情況下在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。舉例來說，當(dāng)將具有大約1nA到100nA的對(duì)應(yīng)電流的0.5V到5V的信號(hào)施加到選擇裝置108時(shí)，選擇裝置108達(dá)到大于600℃的溫度。在若干個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)施加半選擇電壓或三分之一選擇電壓時(shí)，選擇裝置108的泄漏電流(例如)可小于大約1μA。舉例來說，當(dāng)將半選擇電壓施加到選擇裝置108時(shí)，所述選擇裝置的泄漏電流可小于大約10nA。

作為一實(shí)例，可根據(jù)半選擇方法(例如，半選擇偏置方案)來操作陣列100。半選擇方法可包含：將半選擇電壓(V/2)施加到選定位線(例如，耦合到選定存儲(chǔ)器單元的位線)且將負(fù)半選擇電壓(-V/2)施加到選定字線(例如，耦合到選定存儲(chǔ)器單元的字線)，同時(shí)以參考電位(例如，接地電位)偏置未選字線。在圖1中所圖解說明的實(shí)例中，存儲(chǔ)器單元105是選定存儲(chǔ)器單元。即，選定存儲(chǔ)器單元105耦合到以V/2偏置的選定位線104-1及以-V/2偏置的選定字線102-1。如此，跨越選定存儲(chǔ)器單元105而施加全選擇電壓(V)。耦合到選定位線104-1及選定字線102-1的未選存儲(chǔ)器單元(例如，未選存儲(chǔ)器單元107-0及107-1)經(jīng)歷+/-V/2的半選擇電壓且可稱為“半選定”單元。在此實(shí)例中，不偏置耦合到未選位線及/或字線的未選存儲(chǔ)器單元(例如，所述未選存儲(chǔ)器單元經(jīng)歷0V的接地電位)。舉例來說，選擇電壓(V)可是寫入電壓或讀取電壓。

對(duì)于選擇裝置來說，提供盡可能大的半選擇比率(HSR)可是有益的。HSR可是指流動(dòng)穿過選定存儲(chǔ)器單元(例如，105)的電流對(duì)流動(dòng)穿過半選定存儲(chǔ)器單元(例如，107-0及107-1)的電流的比率。舉例來說，如下文中所進(jìn)一步描述，根據(jù)一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置可提供10⁴：1到10⁵：1或更大的半選擇比率。HSR越大，由半選定存儲(chǔ)器單元(例如，107-0及107-1)中的電流流動(dòng)所致的電力耗散越低，且在讀取及/或?qū)懭氩僮髌陂g的信噪比(S/N)越大，這可減小對(duì)半選定存儲(chǔ)器單元的讀取及/或?qū)懭敫蓴_的可能性。半選擇方法經(jīng)提供為一個(gè)實(shí)例且實(shí)施例并不限于特定編程及/或讀取方法。

本發(fā)明的實(shí)施例并不限于與對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程或讀取相關(guān)聯(lián)的半選擇方法。舉例來說，可根據(jù)其它偏置方案(例如三分之一選擇方法)來操作陣列100。作為一實(shí)例，三分之一選擇方法可包含：將全選擇電壓(V)施加到選定位線且將接地電位施加到選定字線，同時(shí)以V/3偏置未選位線且以(2V)/3偏置未選字線，使得未選字線與位線之間的電壓是約+/-V/3。

在各種實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于陣列100的存儲(chǔ)器單元的選擇裝置108可是“雙極的”，因?yàn)樗鲞x擇裝置在足夠高的電壓偏置狀況下準(zhǔn)許雙向電流流動(dòng)(例如，在前向方向及反向方向兩者上)，但在較低電壓狀況下阻擋電流流動(dòng)。

圖2A圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置208的橫截面圖。在圖2A中，選擇裝置208包含電極210及半導(dǎo)體材料212。在若干個(gè)實(shí)施例中，舉例來說，電極210可包含例如氮化鈦硅(TiSiN)、氮化鉭(TaN)及/或碳等材料。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極210可包含摻雜有碳的金屬。而且，電極210可包含若干個(gè)部分，例如由金屬的部分、電阻器的部分及/或半導(dǎo)體的部分形成的層合件。電極210可包含半導(dǎo)體的部分，所述半導(dǎo)體可包含硅(Si)、硅鍺(SiGe)、鍺(Ge)、碳化硅(SiC)、氮化鋁(AlN)、碳及/或類金剛石碳(DLC)，以及其它半導(dǎo)體。電極210中所包含的半導(dǎo)體的部分可摻雜有金屬。舉例來說，所述半導(dǎo)體可摻雜有摻雜劑金屬的大約1E14³個(gè)原子。電極210中所包含的半導(dǎo)體部分可是大約5nm到50nm厚。

在若干個(gè)實(shí)施例中，電極可包含與半導(dǎo)體材料212介接的材料的若干個(gè)部分。所述若干種材料可包含介接且可充當(dāng)邊界熱阻的材料的組合，所述邊界熱阻可限制穿過電極210到半導(dǎo)體材料212的熱耗散。材料的部分可由介接在一起的材料的若干個(gè)部分形成，所述材料包含鎢/碳(W/C)、硅化鎢/碳(WSi_x/C)、氮化鎢/碳(WN/C)、鈦/碳(Ti/C)、鎢/碳化硅(W/SiC)、鎢/經(jīng)摻雜多晶半導(dǎo)體、硅化鎢/經(jīng)摻雜多晶半導(dǎo)體及/或氮化鎢/經(jīng)摻雜多晶半導(dǎo)體，以及其它材料組合。舉例來說，多晶半導(dǎo)體可是摻雜有砷(As)、硼(B)、磷(P)、鈦(Ti)、鋁(Al)、銻(Sb)、錫(Sn)、銦(In)及/或鉍(Bi)的硅(Si)、硅鍺(SiGe)、鍺(Ge)、碳化硅(SiC)及/或氮化鋁(AlN)，以及其它材料。而且，碳(C)或硅化鎢(WSi_x)的一部分可形成于電極210與半導(dǎo)體材料212之間。碳(C)或硅化鎢(WSi_x)的所述部分可是大約1nm到30nm厚且可幫助防止電極210與半導(dǎo)體材料212之間的金屬電子遷移。

在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料212可包含非晶硅。而且，非晶硅可摻雜有碳以增加半導(dǎo)體材料212的熱容。半導(dǎo)體材料212可經(jīng)配置使得在將介于0.5V與5V之間的信號(hào)施加到選擇裝置208時(shí)電阻狀態(tài)響應(yīng)于半導(dǎo)體材料212加熱到大于600℃的溫度而改變。

圖2B圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖2A中所圖解說明的選擇裝置208的俯視圖。如圖2B中所圖解說明，選擇裝置208可具有圓形幾何形狀。選擇裝置的電極210可具有大約100納米或更小的直徑。半導(dǎo)體材料212(圖2B中未展示)可具有與電極相同的圓形幾何形狀。在若干個(gè)實(shí)施例中，選擇裝置208及電極210可具有大于10的縱橫比。具有此類縱橫比的選擇裝置及電極210可增加選擇裝置的熱阻且減小選擇裝置中的熱沉效應(yīng)。在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料212可具有與電極210不同的幾何形狀及/或大小。舉例來說，半導(dǎo)體材料212可具有小于電極210的直徑的直徑。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極210及/或半導(dǎo)體材料212可具有準(zhǔn)正方形幾何形狀，以及其它幾何形狀。在若干個(gè)實(shí)施例中，真空可形成于鄰近選擇裝置之間。鄰近選擇裝置之間的真空可提供熱絕緣，其可用以在加熱及/或冷卻鄰近選擇裝置時(shí)減小對(duì)特定選擇裝置的熱效應(yīng)。

圖3A-1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置308的橫截面圖。在圖3A-1中，選擇裝置308包含加熱器314、電極310及半導(dǎo)體材料312。在若干個(gè)實(shí)施例中，加熱器314可與電極310接觸。加熱器314可由可增加選擇裝置308的熱容的金屬及/或碳以及其它材料形成。在若干個(gè)實(shí)施例中，舉例來說，電極310可包含例如氮化鈦硅(TiSiN)、氮化鉭(TaN)及/或碳等材料。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極310可包含摻雜有碳的金屬。而且，電極310可包含由金屬的部分及電阻器的部分形成的層合件。在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料312可包含非晶硅。而且，非晶硅可摻雜有碳以增加半導(dǎo)體材料312的熱容。

圖3B-1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖3A-1中所圖解說明的選擇裝置308的俯視圖。如圖3B-1中所圖解說明，選擇裝置308可具有圓形幾何形狀。選擇裝置308的加熱器314及電極310(圖3B-1中未展示)可具有大約30納米或更小的直徑。半導(dǎo)體材料312(圖3B-1中未展示)可具有與電極相同的圓形幾何形狀。在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料312可具有與電極310及/或加熱器314不同的幾何形狀及/或大小。舉例來說，半導(dǎo)體材料312可具有小于電極310及/或加熱器314的直徑的直徑。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極310、加熱器314及/或半導(dǎo)體材料312可具有準(zhǔn)正方形幾何形狀，以及其它幾何形狀。

圖3A-2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置308的橫截面圖。在圖3A-2中，選擇裝置308包含電極310、加熱器314及半導(dǎo)體材料312。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極310可與加熱器314接觸。在若干個(gè)實(shí)施例中，舉例來說，電極310可包含例如氮化鈦硅(TiSiN)、氮化鉭(TaN)及/或碳等材料。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極310可包含摻雜有碳的金屬。而且，電極310可包含由金屬的部分及電阻器的部分形成的層合件。加熱器314可由可增加選擇裝置308的熱容的金屬及/或碳以及其它材料形成。在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料312可包含非晶硅。而且，非晶硅可摻雜有碳以增加半導(dǎo)體材料312的熱容。

圖3B-2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖3A-2中所圖解說明的選擇裝置308的俯視圖。如圖3B-2中所圖解說明，選擇裝置308可具有圓形幾何形狀。選擇裝置308的電極310及加熱器314(圖3B-2中未展示)可具有大約30納米或更小的直徑。半導(dǎo)體材料312(圖3B-2中未展示)可具有與電極相同的圓形幾何形狀。在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料312可具有與電極310及/或加熱器314不同的幾何形狀及/或大小。舉例來說，半導(dǎo)體材料312可具有小于電極310及/或加熱器314的直徑的直徑。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極310、加熱器314及/或半導(dǎo)體材料312可具有準(zhǔn)正方形幾何形狀，以及其它幾何形狀。

圖4A圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置408的橫截面圖。在圖4A中，選擇裝置408包含電極410、半導(dǎo)體材料412及絕緣材料416。在若干個(gè)實(shí)施例中，舉例來說，電極410可包含例如氮化鈦硅(TiSiN)、氮化鉭(TaN)及/或碳等材料。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極410可包含摻雜有碳的金屬。而且，電極410可包含由金屬的部分及電阻器的部分形成的層合件。

在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料412可包含非晶硅。而且，非晶硅可摻雜有碳以增加半導(dǎo)體材料412的熱容。絕緣材料416可形成于電極410及半導(dǎo)體材料412的側(cè)壁上。舉例來說，絕緣材料416可包含二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(SiN)、氮化硼(BN)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鉿(HfO₂)、摻雜有小于50％的氧化釔(Y₂O₃)的氧化鉿(HfO₂)、氧化鋯(ZrO₂)、摻雜有介于4％與8％之間的氧化釔(Y₂O₃)的氧化鋯(ZrO₂)、氧化釔(Y₂O₃)、氧化鈦(TiO₂)、氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)及/或燒綠石氧化物，以及其它絕緣材料。絕緣材料416可提供熱絕緣以允許半導(dǎo)體材料加熱到所述半導(dǎo)體材料的電阻狀態(tài)快動(dòng)到不同電阻狀態(tài)的情況下的溫度。在若干個(gè)實(shí)施例中，可形成絕緣材料，使得在絕緣材料與半導(dǎo)體材料及電極材料的側(cè)壁之間存在真空。絕緣材料與半導(dǎo)體材料及電極材料的側(cè)壁之間的真空可提供熱絕緣以促進(jìn)所述半導(dǎo)體材料的加熱及/或冷卻。

圖4B圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的圖4A中所圖解說明的選擇裝置408的俯視圖。如圖4B中所圖解說明，選擇裝置408可具有圓形幾何形狀。選擇裝置408的絕緣材料416及電極410可具有大約30納米或更小的經(jīng)組合直徑。半導(dǎo)體材料412(圖4B中未展示)可具有與電極相同的圓形幾何形狀。在若干個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料412可具有與絕緣材料416及電極410不同的幾何形狀及/或大小。舉例來說，半導(dǎo)體材料412可具有小于絕緣材料416及電極410的直徑的直徑。在若干個(gè)實(shí)施例中，電極410、絕緣材料416及/或半導(dǎo)體材料412可具有準(zhǔn)正方形幾何形狀，以及其它幾何形狀。

圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的選擇裝置的電壓與電流密度的關(guān)系的曲線圖(例如，JV曲線圖)。在圖5中，JV曲線圖520包含線522，線522圖解說明當(dāng)將信號(hào)(例如編程信號(hào)及/或讀取信號(hào))施加到選擇裝置(例如與圖1到4相關(guān)聯(lián)地描述的選擇裝置108、208、308、408)時(shí)所述選擇裝置上的電流密度的關(guān)系。

在一或多個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)信號(hào)(例如，第一信號(hào))具有從大約0V斜變到大約3.2V的電壓時(shí)，一旦所述信號(hào)達(dá)到在曲線圖520上是大約3.2V的閾值電壓，選擇裝置上的電流密度便開始顯著地增加。舉例來說，當(dāng)信號(hào)從大約0V斜變到3.5V時(shí)，選擇裝置上的電流密度在從大約1E1A/cm²到1E5A/cm²的范圍內(nèi)，而當(dāng)信號(hào)從大約3.2V斜變到3.5V時(shí)，選擇裝置上的電流密度在從大約1E5A/cm²到2E7A/cm²的范圍內(nèi)。對(duì)應(yīng)于在從0V到3.2V的范圍內(nèi)的電壓的電流可在從大約1E-10V到大約1E-4V的范圍內(nèi)。選擇裝置上的電流密度的增加是由具有本文中所描述的材料及幾何形狀的選擇裝置的電阻的下降而導(dǎo)致，所述電阻的下降歸因于信號(hào)將所述選擇裝置加熱。本文中所描述的選擇裝置可耐受重復(fù)加熱到大于600℃的溫度而不斷裂。舉例來說，施加從0V斜變到3.5V的信號(hào)致使選擇裝置加熱。當(dāng)選擇裝置由于施加到所述選擇裝置的信號(hào)的電壓增加而達(dá)到閾值溫度(T_T)時(shí)，所述選擇裝置在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)且選擇裝置的電阻降低若干個(gè)數(shù)量級(jí)。圖5圖解說明選擇裝置經(jīng)配置以在將大于或等于大約3.2V的信號(hào)施加到所述選擇裝置時(shí)達(dá)到大于600℃的閾值溫度，在所述閾值溫度的情況下所述選擇裝置在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。一旦選擇裝置在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)且所述選擇裝置的電阻降低，信號(hào)便以足以對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程及/或讀取的電流量值從所述選擇裝置傳遞到存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)元件。

在圖5中，曲線圖520包含線524，線524圖解說明當(dāng)從選擇裝置(例如與圖1到4相關(guān)聯(lián)地描述的選擇裝置108、208、308、408)去除信號(hào)(例如，編程信號(hào)及/或讀取信號(hào))時(shí)所述選擇裝置上的電流密度的關(guān)系。

在一或多個(gè)實(shí)施例中，曲線圖520上的線524圖解說明當(dāng)從選擇裝置去除具有大約3.5V的電壓的信號(hào)(例如，第一信號(hào))時(shí)導(dǎo)致所述選擇裝置上的電壓降低。當(dāng)選擇裝置上的電壓降低時(shí)，所述選擇裝置的溫度降低，此致使所述選擇裝置的電阻增加且也致使所述選擇裝置上的電流密度降低。在圖5中，當(dāng)從選擇裝置去除信號(hào)時(shí)，隨著所述信號(hào)的電壓從大約3.5V降低到2V，所述選擇裝置上的電流密度從大約2E7A/cm²降低到1E4A/cm²。而隨著所述信號(hào)的電壓從大約2V降低到0V，所述選擇裝置上的電流密度從大約1E4A/cm²降低到1E1A/cm²。在所述選擇裝置上的電壓是大約2V時(shí)開始的選擇裝置上的電流密度的降低可與所述選擇裝置冷卻到低于閾值溫度的溫度對(duì)應(yīng)，在所述閾值溫度的情況下所述選擇裝置在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。舉例來說，當(dāng)所述選擇裝置冷卻到低于閾值溫度時(shí)，選擇裝置的電阻可從第二電阻狀態(tài)快動(dòng)到第一電阻狀態(tài)，在所述情況下所述第一電阻狀態(tài)比所述第二電阻狀態(tài)高若干個(gè)數(shù)量級(jí)。在若干個(gè)實(shí)施例中，在從所述選擇裝置去除信號(hào)之后小于15ns，選擇裝置可在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。一旦選擇裝置在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)且選擇裝置的電阻增加，所述選擇裝置便處于電阻狀態(tài)中，在所述情況下施加到所述選擇裝置的小于閾值電壓的信號(hào)(例如，第二信號(hào))不以足以對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程及/或讀取的電流量值從所述選擇裝置傳遞到存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)元件。

本發(fā)明包含選擇裝置及將選擇裝置用于存儲(chǔ)器單元應(yīng)用的方法。實(shí)例性選擇裝置包含：第一電極，其具有特定幾何形狀；半導(dǎo)體材料，其形成于所述第一電極上；及第二電極，其具有所述特定幾何形狀并形成于所述半導(dǎo)體材料上，其中所述選擇裝置經(jīng)配置以響應(yīng)于施加到所述選擇裝置的信號(hào)而在電阻狀態(tài)之間快動(dòng)。

盡管本文中已圖解說明及描述了特定實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，經(jīng)計(jì)算以實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的布置可替代所展示的特定實(shí)施例。本發(fā)明打算涵蓋本發(fā)明的各種實(shí)施例的更改或變化形式。應(yīng)理解，已以說明性方式而非限定性方式做出以上描述。在審閱以上描述之后，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了以上實(shí)施例的組合及本文中未具體描述的其它實(shí)施例。本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍包含其中使用以上結(jié)構(gòu)及方法的其它應(yīng)用。因此，本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍應(yīng)參考所附權(quán)利要求書連同此權(quán)利要求書被授權(quán)的等效內(nèi)容的全部范圍來確定。

在前述實(shí)施方式中，出于簡(jiǎn)化本發(fā)明的目的，將各種特征一起分組于單個(gè)實(shí)施例中。本發(fā)明的此方法不應(yīng)解釋為反映本發(fā)明的所揭示的實(shí)施例必須使用比明確陳述于每一技術(shù)方案中更多的特征的意圖。而是，如所附權(quán)利要求書反映：發(fā)明性標(biāo)的物在于少于單個(gè)所揭示的實(shí)施例的所有特征。因此，特此將所附權(quán)利要求書并入到實(shí)施方式中，其中每一技術(shù)方案獨(dú)立地作為單獨(dú)實(shí)施例。