[发明专利]一种交叉开关阵列

说明书

本专利声明公开了在具有在IMT中自形成通道并且使通道与RRAM中的细丝自对准的交叉开关阵列。一种示例交叉开关阵列包括:底部电极；形成在底部电极上的细丝形成层；形成在细丝形成层上的通道形成层；以及形成在所述通道形成层上的顶部电极，其中所述细丝形成层被配置成在所述细丝形成层内形成细丝，并且当在所述细丝形成层和所述通道形成层上施加开关电压时，所述通道形成层被配置成在所述通道形成层内形成通道。

技术领域

本发明总体上涉及具有绝缘体-金属相变(IMT)和阻变式随机存取存储器(RRAM)的交叉开关阵列，并且更具体地涉及在IMT中具有自形成微通道和在RRAM中具有自对准微通道到细丝的交叉开关阵列。

背景技术

传统上，交叉开关阵列可以包括彼此交叉的水平金属线行和垂直金属线列(或其他电极)，在交叉点处形成交叉开关装置。交叉开关阵列可用于非易失性固态存储器，信号处理，控制系统，高速图像处理，神经网络和其他应用中。

RRAM是一种两端无源器件，能够在足够的电刺激下改变阻态，此特性已引起高性能非易失性存储器应用的广泛关注。RRAM的电阻可以在两种状态之间电切换:高电阻状态(HRS)和低电阻状态(LRS)。从HRS到LRS的切换事件称为“Set”或“On”切换过程。相反，从LRS切换到HRS的过程称为“Reset”或“Off’切换过程。

在RRAM交叉开关阵列中，需要选择器来将电压传送到选定的RRAM器件，以减少潜行电流，改善读写操作，并降低阵列功耗。晶体管已被用作选择器，以形成一个晶体管和一个忆阻器(1T1R)结构。由于该晶体管是三端装置，并且可能需要提供高复位电流，因此其尺寸较大，这会增加硅片面积和制造成本。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种交叉开关阵列。

本发明所公开的技术是具有IMT和RRAM的交叉开关阵列，并且更具体地，公开了具有在IMT中具有自形成的微通道并使微通道与RRAM中的细丝自对准的交叉开关阵列。

本公开提供了一种交叉开关阵列包括:底部电极；形成在底部电极上的细丝形成层；形成在细丝形成层上的通道形成层；以及形成在所述通道形成层上的顶部电极，其中所述细丝形成层被配置成在所述细丝形成层内形成细丝，并且当在所述细丝形成层和所述通道形成层上施加开关电压时，所述通道形成层被配置成在所述通道形成层内形成通道。

在一些实施方案中，所述细丝形成层的材料包括TaO_x(其中x≤2.5)、HfO_x(其中x≤2.0)、TiO_x(其中x≤2.0)或它们的组合。

在一些实施方案中，所述通道形成层的材料包括Nb₂O₅、NbO₂、V₂O₅、VO₂、Ti₂O₃、Ti₃O₅、LaCoO₃、SmNiO₃或其组合。

在一些实施方案中，所述底部电极和/或顶部电极的材料包括Pd，Pt，Ir，W，Ta，Hf，Nb，V，Ti，TiN，TaN，NbN或其他导电材料的组合。

在一些实施方案中，所述通道的材料包括VO₂、NbO₂、V₂O₅/VO₂、Nb₂O₅/NbO₂或其组合。

在一些实施方案中，所述细丝的材料为包括富余氧空位的材料。

在一些实施方案中，所述通道形成层包括IMT，莫特跃迁或NDR。