具有氧化物切換層的憶阻器的制作方法

背景技術：

打印機能夠具有能夠在基片上沉積油墨的打印頭。打印頭能夠包括用于存儲數據的裝置。憶阻器是能夠通過施加編程能量(諸如，電壓)而被編程為不同電阻狀態的裝置。在編程之后，憶阻器的狀態能夠被讀取并且在指定時間段期間保持穩定。因此，憶阻器能夠被用于存儲數字數據。例如，高電阻狀態能夠代表數字“0”，并且低電阻狀態能夠代表數字“1”。憶阻元件的大交叉(crossbar)陣列能夠被用于各種應用，包括非易失性存儲器和其它應用。

附圖說明

下面的詳細描述參照附圖，其中：

圖1是具有氧化物切換層的示例憶阻器的剖視圖；

圖2是具有憶阻器的示例交叉陣列的圖，所述憶阻器具有氧化物切換層；

圖3是具有非易失性存儲器的示例打印頭的方框圖，所述非易失性存儲器具有帶有氧化物切換層的憶阻器；

圖4是用于制造具有氧化物切換層的憶阻器的示例方法的流程圖。

具體實施方式

成像裝置可包括打印頭，所述打印頭可具有用于存儲數據的存儲器裝置。存在許多不同類型的存儲器，包括易失性和非易失性存儲器。易失性存儲器能夠需要電力以保持它的數據，并且包括隨機存取存儲器(ram)、動態隨機存取存儲器(dram)和同步動態隨機存取存儲器(sdram)，等等。非易失性存儲器能夠通過在不被供電時保留存儲的數據來提供持久性數據，并且能夠包括閃存、只讀存儲器(rom)、電可擦除可編程rom(eeprom)、可擦除可編程rom(eprom)和電阻可變存儲器(諸如，相變隨機存取存儲器(pcram)、電阻隨機存取存儲器(rram)和磁阻隨機存取存儲器(mram))，等等。eprom已被包括到一些打印頭中。然而，隨著偽造活動的增加，尋求具有更大存儲容量的更安全的驗證和防偽工具。另外，隨著新技術開發，對電路板上空間的需求很高。

憶阻器已被提出用在打印頭中。憶阻器是可在各種各樣的電子電路(諸如，存儲器、開關、射頻電路以及邏輯電路和系統)中用作部件的裝置。在存儲器結構中，可使用具有憶阻器的存儲器裝置的交叉陣列。當用作存儲器裝置的基礎時，憶阻器可被用于存儲信息位1或0。通過經憶阻器施加電刺激(諸如，電壓或電流)，可改變憶阻器的電阻。通常，可形成能夠在兩個狀態之間切換的至少一個通道，在一個狀態下，所述通道形成導電路徑(“接通”)，并且在另一狀態下，所述通道形成不太導電路徑(“斷開”)。在一些其它情況下，導電路徑代表“斷開”，并且不太導電路徑代表“接通”。然而，在一些實現方式中，當前提出的解決方案呈現某些挑戰，包括不一致的切換行為和不期望的導電率。

這里的示例為憶阻器提供氧化物切換層。在示例實現方式中，一種具有氧化物切換層的憶阻器具有：第一導電層，具有第一導電材料和第二導電材料；切換層，具有第一氧化物和第二氧化物，第一氧化物具有第一導電材料，第二氧化物具有第二導電材料；和第二導電層。切換層中第二氧化物的存在可將切換層的電氣性質改變成更期望的水平。另外，可通過氧化第一導電層的材料來形成第一氧化物和第二氧化物，這允許用于在單個切換層中引入兩種氧化物的有效并且高效的機制。

現在參照附圖，圖1描述具有氧化物切換層120的示例憶阻器100。憶阻器100可具有第一導電層110、切換層120和第二導電層130。第一導電層110可具有第一導電材料112和第二導電材料114。切換層120可被耦合到第一導電層110，并且可包括具有第一導電材料112的第一氧化物122和具有第二導電材料114的第二氧化物124。第二導電層130可被耦合到切換層120。

憶阻器100可以是具有隨著跨憶阻器100或經憶阻器100施加的電刺激(諸如，電流或電壓)而變化的電阻的電氣裝置或部件。另外，憶阻器100可“記住”它的上一個電阻。以這種方式，憶阻器100可被設置為至少兩個狀態。憶阻器100可以是較大結構(諸如，以下關于圖2進一步討論的交叉陣列)中的許多裝置之一。多個憶阻器100的陣列可例如被用在非易失性電阻存儲器中，該非易失性電阻存儲器用于諸如打印頭的應用中。

第一導電層110可以是相對導電的。第一導電層110可以是非均質的，并且可具有第一導電材料112和第二導電材料114。盡管圖1將第一導電材料112和第二導電材料114表示為正方形，但應該注意的是，它不是對所述材料的限制，所述材料可具有各種形狀和結構。第一導電層110可以是用于向切換層120導電或從切換層120導電的第一電極。

第一導電層110可包括用于第一導電材料112和第二導電材料114的各種材料。例如，第一導電材料112和第二導電材料114可以是不同金屬，該不同金屬形成金屬混合物以構成第一導電層110。用于第一導電材料112的非限制性示例材料包括si、al、ga、mg、ca、sr、ba、sc、y、zr、hf、ti、ta、w、mo、nb、v、mn、cr、sm、gd、dy、ho、er、yb、lu。用于第二導電材料114的非限制性示例材料包括cu、ni、ag、au、pt、pd、zn。在一些特定示例中，第一導電層110可包括合金，所述合金具有作為第一導電材料112的鋁和作為第二導電材料114的銅。

相對于另一材料(諸如，如以下進一步所述的切換層120的材料)，第二導電材料114可具有比第一導電材料112更高的擴散率。如這里所使用的，擴散率表示材料擴散到另一材料中的傾向。例如，第一材料相對于第二材料的擴散率越高，第一材料將會越快擴散到該第二材料中。因此，在一些示例中，與第一導電材料112相比，第二導電材料114將會具有到切換層120中的更高的擴散速率。以下關于切換層120描述另外的細節。

另外，在一些示例中，除了第一導電材料112和第二導電材料114之外，第一導電層110還可包括另外的材料。其它材料的存在可提供另外的有益的性質。例如，如以下詳細所述的，第一導電層110可具有硅，硅可改善第一導電層110的性質或者可為切換層120提供可由其形成氧化物的另外的材料。第一導電材料112、第二導電材料114和其它材料的相對量可變化。在一些示例中，第一導電材料112可按照相對較大的量存在，諸如構成第一導電層110的成分的大多數。在這種示例中，第二導電材料114和其它材料可形成第一導電層110的成分的相對較小的百分比。

切換層120可以是憶阻器100內的有效區域，該有效區域提供憶阻器100的憶阻性質。切換層120可包括包含第一導電材料112的第一氧化物122和包含第二導電材料114的第二氧化物124。盡管圖1將第一氧化物122和第二氧化物124表示為圓圈，但應該注意的是，它不是對所述材料的限制，所述材料可具有各種形狀和結構。

在一些實現方式中，第一氧化物122可具有第一導電層110的第一導電材料112的氧化部分。例如，可通過對第一導電層110中的第一導電材料112的一部分的氧化來形成第一氧化物122。在一些示例中，可首先形成具有第一導電材料112的第一導電層110。然后，通過氧化第一導電材料112的一部分以形成第一氧化物122，可形成切換層120。例如，通過使用熱氧化從第一導電層110的第一導電材料112產生第一氧化物122，可形成切換層120。

類似地，在一些示例中，第二氧化物124可具有第一導電層110的第二導電材料114的氧化部分。例如，可通過對第一導電層110中的第二導電材料114的一部分的氧化來形成第二氧化物124。在一些示例中，可首先形成具有第二導電材料114的第一導電層110。然后，通過氧化第二導電材料114的一部分以形成第二氧化物124，可形成切換層120。例如，通過使用熱氧化從第一導電層110的第二導電材料114產生第二氧化物124，可形成切換層120。

附加或作為替代方案，第二氧化物124可具有第一導電層110的第二導電材料114的擴散部分。例如，可通過第一導電層110中的第二導電材料114的一部分擴散到切換層120中來形成第二氧化物124的一部分。在一些實現方式中，在如上所述諸如通過氧化或熱氧化形成切換層120之后，第二導電材料114的一部分可擴散到切換層120中，該切換層120可能已經具有各種材料，包括第一氧化物122和第二氧化物124。在一些示例中，擴散到切換層120中的第二導電材料114的一部分可氧化以形成第二氧化物124。

如所述的，第一氧化物122和第二氧化物124可包括各種材料。另外，除了第一氧化物122和第二氧化物124之外，切換層120還可包括另外的材料。其它材料的存在可提供另外的有益性質。例如，切換層120可具有氧化硅，氧化硅可改善切換層120的性質。作為特定示例，切換層120可包括：作為第一氧化物122的氧化鋁；作為第二氧化物124的氧化銅；和氧化硅。第一氧化物122、第二氧化物124和其它材料的相對量可變化。在一些示例中，第一氧化物122可按照相對較大的量存在，諸如構成切換層120的成分的大多數。在這種示例中，第二氧化物124和其它材料可形成切換層120的成分的相對較小的百分比。

第二導電層130可相對導電。第二導電層130可以是用于向切換層120導電或從切換層120導電的第二電極。第二導電層130可包括各種材料。用于第二導電層130的非限制性示例材料可包括pt、ta、hf、zr、al、co、ni、fe、nb、mo、w、cu、ti、tin、tan、ta2n、wn2、nbn、mon、tisi2、tisi、ti5si3、tasi2、wsi2、nbsi2、v3si、電摻雜多晶si、電摻雜多晶ge及其組合。

圖2描述具有憶阻器的示例交叉陣列200，所述憶阻器具有氧化物切換層。交叉陣列200可具有至少一個第一電極210、多個氧化物切換層220和至少一個第二電極230。交叉陣列200可以是用于在第一電極210和第二電極230之間組織氧化物切換層220的結構。這種結構可提供高密度的憶阻器，所述高密度的憶阻器可例如用作交叉存儲器結構內的個體存儲器基元。

類似于圖1中描述的憶阻器100的第一導電層110，第一電極210可具有導電材料，該導電材料向耦合到第一電極210的切換層220傳導電刺激(諸如，電流)以及從該切換層220傳導電刺激。第一電極210可具有各種材料，包括第一導電材料和第二導電材料。所述多個氧化物切換層220可被耦合到第一電極220，并且每個氧化物切換層220可包括具有第一導電材料的第一氧化物和具有第二導電材料的第二氧化物。在一些示例中，第一氧化物和第二氧化物可分別包括第一電極210的第一導電材料和第二導電材料的氧化部分。另外，在一些示例中，第二氧化物可包括第一電極210的第二導電材料的擴散部分。第二電極230可向氧化物切換層220傳導電刺激(諸如，電流)以及從氧化物切換層220傳導電刺激，并且可類似于圖1的第二導電層130。

圖3描述具有非易失性存儲器310的示例打印頭300，所述非易失性存儲器310具有帶有氧化物切換層324的憶阻器320。打印頭300可以是經常用在打印機或打印組件中的部件或裝置，所述部件或裝置可匯集字符并且保存字符，并且字符的圖像可被從所述部件或裝置轉印到打印介質。

非易失性存儲器310可被用于存儲任何類型的數據。在一些示例中，非易失性存儲器310可存儲以下各項中的一項或多項：油墨供給特定數據、油墨識別數據、油墨表征數據和油墨使用數據。附加或作為替代方案，非易失性存儲器310可存儲以下各項中的一項或多項：打印頭特定數據、打印頭識別數據、授權數據、打印頭表征數據、打印頭使用數據、驗證數據和防偽數據(acf)。在許多示例中，可在制造時或在打印頭300的操作期間向非易失性存儲器310寫入。

非易失性存儲器310可包括用于存儲數據的至少一個憶阻器320。每個憶阻器320可包括第一電極322和第二電極326。第一電極322可具有第一導電材料322a和第二導電材料322b。氧化物切換層324可被耦合到第一電極322。氧化物切換層324可具有隨著跨氧化物切換層324或經氧化物切換層324施加的電刺激(諸如，電流或電壓)而變化的電阻。另外，氧化物切換層324可“記住”它的上一個電阻。如以上詳細描述的，氧化物切換層324可包括包含第一導電材料322a的第一氧化物324a和包含第二導電材料322b的第二氧化物324b。

圖4是描述用于制造具有氧化物切換層的憶阻器的示例方法400的流程圖。方法400可包括用于形成第一導電層的塊420、用于在第一導電層上形成切換層的塊430和用于在切換層上形成第二導電層的塊440。雖然這里參照圖1的憶阻器100描述方法400的執行，但用于實現方法400的其它合適主體應該是顯而易見的，包括圖3的憶阻器320。

方法400可在塊410中開始并且前進至塊420，在塊420，形成第一導電層110。第一導電層110可以是電極，所述電極可用作憶阻器100與其它部件的連接。例如，第一導電層110可將憶阻器100連接到交叉陣列的各行。導電層110可包括第一導電材料112和第二導電材料114，其中第二導電材料114可具有比第一導電材料112高的擴散率。可通過各種技術來形成第一導電層110。這些技術可包括離子束輔助沉積、濺射、原子層沉積、蒸發、化學氣相沉積和物理氣相沉積。例如，第一導電層110可被沉積到基片(諸如，半導體芯片)上。如以上所討論的，第一導電層110可具有各種材料。在一些實現方式中，第一導電材料112是鋁并且第二導電材料114是銅。在一些實現方式中，第一導電層110可包括硅。

在形成第一導電層110之后，方法400可前進至塊430，在塊430，切換層120被形成在第一導電層110上。切換層120可包括第一氧化物122和第二氧化物124，第一氧化物122通過熱氧化第一導電層110的第一導電材料112的一部分而形成，第二氧化物124通過熱氧化第二導電材料114的一部分而形成。例如，通過對第一導電層110運行熱氧化過程以使得第一導電材料112的一部分氧化成第一氧化物122并且第二導電材料114的一部分氧化成第二氧化物124，可形成切換層120。另外，第一導電層110的另外的材料可氧化以形成切換層120的另外的材料。例如，構成第一導電層110的鋁、銅和硅的一部分可氧化以分別形成氧化鋁、氧化銅和氧化硅，從而構成切換層120。

另外，在一些示例中，第二氧化物124可包括第二導電材料114的擴散部分。例如，可通過第二導電材料114的一部分擴散到切換層120中來形成第二氧化物124的一部分。例如，在如上所述的熱氧化之后，第二導電材料114的一部分可擴散到切換層120中，該切換層120可能已經具有包括第一氧化物122和第二氧化物124的各種材料。在一些示例中，擴散到切換層120中的第二導電材料114的各部分可氧化以形成第二氧化物124。

在形成切換層120之后，方法400可前進至塊440，在塊440，第二導電層130被形成在切換層120上。類似于第一導電層110，第二導電材料120可以是電極，所述電極可用作憶阻器100與其它部件的連接。例如，第二導電層120可將憶阻器100連接到交叉陣列的各行。在形成第二導電層130之后，方法400可前進至塊450以停止。

前面描述了具有氧化物切換層的憶阻器的許多示例。應該理解，這里描述的憶阻器可包括另外的部件，并且在不脫離憶阻器或其應用的范圍的情況下，這里描述的部件可被去除或修改。還應該理解，附圖中描述的部件未按照比例繪制，并且因此，所述部件可相對于彼此具有與如附圖中所示的尺寸不同的相對尺寸。