具有氧化物切换层的忆阻器的制作方法

背景技术：

打印机能够具有能够在基片上沉积油墨的打印头。打印头能够包括用于存储数据的装置。忆阻器是能够通过施加编程能量(诸如，电压)而被编程为不同电阻状态的装置。在编程之后，忆阻器的状态能够被读取并且在指定时间段期间保持稳定。因此，忆阻器能够被用于存储数字数据。例如，高电阻状态能够代表数字“0”，并且低电阻状态能够代表数字“1”。忆阻元件的大交叉(crossbar)阵列能够被用于各种应用，包括非易失性存储器和其它应用。

附图说明

下面的详细描述参照附图，其中：

图1是具有氧化物切换层的示例忆阻器的剖视图；

图2是具有忆阻器的示例交叉阵列的图，所述忆阻器具有氧化物切换层；

图3是具有非易失性存储器的示例打印头的方框图，所述非易失性存储器具有带有氧化物切换层的忆阻器；

图4是用于制造具有氧化物切换层的忆阻器的示例方法的流程图。

具体实施方式

成像装置可包括打印头，所述打印头可具有用于存储数据的存储器装置。存在许多不同类型的存储器，包括易失性和非易失性存储器。易失性存储器能够需要电力以保持它的数据，并且包括随机存取存储器(ram)、动态随机存取存储器(dram)和同步动态随机存取存储器(sdram)，等等。非易失性存储器能够通过在不被供电时保留存储的数据来提供持久性数据，并且能够包括闪存、只读存储器(rom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、可擦除可编程rom(eprom)和电阻可变存储器(诸如，相变随机存取存储器(pcram)、电阻随机存取存储器(rram)和磁阻随机存取存储器(mram))，等等。eprom已被包括到一些打印头中。然而，随着伪造活动的增加，寻求具有更大存储容量的更安全的验证和防伪工具。另外，随着新技术开发，对电路板上空间的需求很高。

忆阻器已被提出用在打印头中。忆阻器是可在各种各样的电子电路(诸如，存储器、开关、射频电路以及逻辑电路和系统)中用作部件的装置。在存储器结构中，可使用具有忆阻器的存储器装置的交叉阵列。当用作存储器装置的基础时，忆阻器可被用于存储信息位1或0。通过经忆阻器施加电刺激(诸如，电压或电流)，可改变忆阻器的电阻。通常，可形成能够在两个状态之间切换的至少一个通道，在一个状态下，所述通道形成导电路径(“接通”)，并且在另一状态下，所述通道形成不太导电路径(“断开”)。在一些其它情况下，导电路径代表“断开”，并且不太导电路径代表“接通”。然而，在一些实现方式中，当前提出的解决方案呈现某些挑战，包括不一致的切换行为和不期望的导电率。

这里的示例为忆阻器提供氧化物切换层。在示例实现方式中，一种具有氧化物切换层的忆阻器具有：第一导电层，具有第一导电材料和第二导电材料；切换层，具有第一氧化物和第二氧化物，第一氧化物具有第一导电材料，第二氧化物具有第二导电材料；和第二导电层。切换层中第二氧化物的存在可将切换层的电气性质改变成更期望的水平。另外，可通过氧化第一导电层的材料来形成第一氧化物和第二氧化物，这允许用于在单个切换层中引入两种氧化物的有效并且高效的机制。

现在参照附图，图1描述具有氧化物切换层120的示例忆阻器100。忆阻器100可具有第一导电层110、切换层120和第二导电层130。第一导电层110可具有第一导电材料112和第二导电材料114。切换层120可被耦合到第一导电层110，并且可包括具有第一导电材料112的第一氧化物122和具有第二导电材料114的第二氧化物124。第二导电层130可被耦合到切换层120。

忆阻器100可以是具有随着跨忆阻器100或经忆阻器100施加的电刺激(诸如，电流或电压)而变化的电阻的电气装置或部件。另外，忆阻器100可“记住”它的上一个电阻。以这种方式，忆阻器100可被设置为至少两个状态。忆阻器100可以是较大结构(诸如，以下关于图2进一步讨论的交叉阵列)中的许多装置之一。多个忆阻器100的阵列可例如被用在非易失性电阻存储器中，该非易失性电阻存储器用于诸如打印头的应用中。

第一导电层110可以是相对导电的。第一导电层110可以是非均质的，并且可具有第一导电材料112和第二导电材料114。尽管图1将第一导电材料112和第二导电材料114表示为正方形，但应该注意的是，它不是对所述材料的限制，所述材料可具有各种形状和结构。第一导电层110可以是用于向切换层120导电或从切换层120导电的第一电极。

第一导电层110可包括用于第一导电材料112和第二导电材料114的各种材料。例如，第一导电材料112和第二导电材料114可以是不同金属，该不同金属形成金属混合物以构成第一导电层110。用于第一导电材料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。用于第二导电材料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，第一导电层110可包括合金，所述合金具有作为第一导电材料112的铝和作为第二导电材料114的铜。

相对于另一材料(诸如，如以下进一步所述的切换层120的材料)，第二导电材料114可具有比第一导电材料112更高的扩散率。如这里所使用的，扩散率表示材料扩散到另一材料中的倾向。例如，第一材料相对于第二材料的扩散率越高，第一材料将会越快扩散到该第二材料中。因此，在一些示例中，与第一导电材料112相比，第二导电材料114将会具有到切换层120中的更高的扩散速率。以下关于切换层120描述另外的细节。

另外，在一些示例中，除了第一导电材料112和第二导电材料114之外，第一导电层110还可包括另外的材料。其它材料的存在可提供另外的有益的性质。例如，如以下详细所述的，第一导电层110可具有硅，硅可改善第一导电层110的性质或者可为切换层120提供可由其形成氧化物的另外的材料。第一导电材料112、第二导电材料114和其它材料的相对量可变化。在一些示例中，第一导电材料112可按照相对较大的量存在，诸如构成第一导电层110的成分的大多数。在这种示例中，第二导电材料114和其它材料可形成第一导电层110的成分的相对较小的百分比。

切换层120可以是忆阻器100内的有效区域，该有效区域提供忆阻器100的忆阻性质。切换层120可包括包含第一导电材料112的第一氧化物122和包含第二导电材料114的第二氧化物124。尽管图1将第一氧化物122和第二氧化物124表示为圆圈，但应该注意的是，它不是对所述材料的限制，所述材料可具有各种形状和结构。

在一些实现方式中，第一氧化物122可具有第一导电层110的第一导电材料112的氧化部分。例如，可通过对第一导电层110中的第一导电材料112的一部分的氧化来形成第一氧化物122。在一些示例中，可首先形成具有第一导电材料112的第一导电层110。然后，通过氧化第一导电材料112的一部分以形成第一氧化物122，可形成切换层120。例如，通过使用热氧化从第一导电层110的第一导电材料112产生第一氧化物122，可形成切换层120。

类似地，在一些示例中，第二氧化物124可具有第一导电层110的第二导电材料114的氧化部分。例如，可通过对第一导电层110中的第二导电材料114的一部分的氧化来形成第二氧化物124。在一些示例中，可首先形成具有第二导电材料114的第一导电层110。然后，通过氧化第二导电材料114的一部分以形成第二氧化物124，可形成切换层120。例如，通过使用热氧化从第一导电层110的第二导电材料114产生第二氧化物124，可形成切换层120。

附加或作为替代方案，第二氧化物124可具有第一导电层110的第二导电材料114的扩散部分。例如，可通过第一导电层110中的第二导电材料114的一部分扩散到切换层120中来形成第二氧化物124的一部分。在一些实现方式中，在如上所述诸如通过氧化或热氧化形成切换层120之后，第二导电材料114的一部分可扩散到切换层120中，该切换层120可能已经具有各种材料，包括第一氧化物122和第二氧化物124。在一些示例中，扩散到切换层120中的第二导电材料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可包括各种材料。另外，除了第一氧化物122和第二氧化物124之外，切换层120还可包括另外的材料。其它材料的存在可提供另外的有益性质。例如，切换层120可具有氧化硅，氧化硅可改善切换层120的性质。作为特定示例，切换层120可包括：作为第一氧化物122的氧化铝；作为第二氧化物124的氧化铜；和氧化硅。第一氧化物122、第二氧化物124和其它材料的相对量可变化。在一些示例中，第一氧化物122可按照相对较大的量存在，诸如构成切换层120的成分的大多数。在这种示例中，第二氧化物124和其它材料可形成切换层120的成分的相对较小的百分比。

第二导电层130可相对导电。第二导电层130可以是用于向切换层120导电或从切换层120导电的第二电极。第二导电层130可包括各种材料。用于第二导电层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、电掺杂多晶si、电掺杂多晶ge及其组合。

图2描述具有忆阻器的示例交叉阵列200，所述忆阻器具有氧化物切换层。交叉阵列200可具有至少一个第一电极210、多个氧化物切换层220和至少一个第二电极230。交叉阵列200可以是用于在第一电极210和第二电极230之间组织氧化物切换层220的结构。这种结构可提供高密度的忆阻器，所述高密度的忆阻器可例如用作交叉存储器结构内的个体存储器基元。

类似于图1中描述的忆阻器100的第一导电层110，第一电极210可具有导电材料，该导电材料向耦合到第一电极210的切换层220传导电刺激(诸如，电流)以及从该切换层220传导电刺激。第一电极210可具有各种材料，包括第一导电材料和第二导电材料。所述多个氧化物切换层220可被耦合到第一电极220，并且每个氧化物切换层220可包括具有第一导电材料的第一氧化物和具有第二导电材料的第二氧化物。在一些示例中，第一氧化物和第二氧化物可分别包括第一电极210的第一导电材料和第二导电材料的氧化部分。另外，在一些示例中，第二氧化物可包括第一电极210的第二导电材料的扩散部分。第二电极230可向氧化物切换层220传导电刺激(诸如，电流)以及从氧化物切换层220传导电刺激，并且可类似于图1的第二导电层130。

图3描述具有非易失性存储器310的示例打印头300，所述非易失性存储器310具有带有氧化物切换层324的忆阻器320。打印头300可以是经常用在打印机或打印组件中的部件或装置，所述部件或装置可汇集字符并且保存字符，并且字符的图像可被从所述部件或装置转印到打印介质。

非易失性存储器310可被用于存储任何类型的数据。在一些示例中，非易失性存储器310可存储以下各项中的一项或多项：油墨供给特定数据、油墨识别数据、油墨表征数据和油墨使用数据。附加或作为替代方案，非易失性存储器310可存储以下各项中的一项或多项：打印头特定数据、打印头识别数据、授权数据、打印头表征数据、打印头使用数据、验证数据和防伪数据(acf)。在许多示例中，可在制造时或在打印头300的操作期间向非易失性存储器310写入。

非易失性存储器310可包括用于存储数据的至少一个忆阻器320。每个忆阻器320可包括第一电极322和第二电极326。第一电极322可具有第一导电材料322a和第二导电材料322b。氧化物切换层324可被耦合到第一电极322。氧化物切换层324可具有随着跨氧化物切换层324或经氧化物切换层324施加的电刺激(诸如，电流或电压)而变化的电阻。另外，氧化物切换层324可“记住”它的上一个电阻。如以上详细描述的，氧化物切换层324可包括包含第一导电材料322a的第一氧化物324a和包含第二导电材料322b的第二氧化物324b。

图4是描述用于制造具有氧化物切换层的忆阻器的示例方法400的流程图。方法400可包括用于形成第一导电层的块420、用于在第一导电层上形成切换层的块430和用于在切换层上形成第二导电层的块440。虽然这里参照图1的忆阻器100描述方法400的执行，但用于实现方法400的其它合适主体应该是显而易见的，包括图3的忆阻器320。

方法400可在块410中开始并且前进至块420，在块420，形成第一导电层110。第一导电层110可以是电极，所述电极可用作忆阻器100与其它部件的连接。例如，第一导电层110可将忆阻器100连接到交叉阵列的各行。导电层110可包括第一导电材料112和第二导电材料114，其中第二导电材料114可具有比第一导电材料112高的扩散率。可通过各种技术来形成第一导电层110。这些技术可包括离子束辅助沉积、溅射、原子层沉积、蒸发、化学气相沉积和物理气相沉积。例如，第一导电层110可被沉积到基片(诸如，半导体芯片)上。如以上所讨论的，第一导电层110可具有各种材料。在一些实现方式中，第一导电材料112是铝并且第二导电材料114是铜。在一些实现方式中，第一导电层110可包括硅。

在形成第一导电层110之后，方法400可前进至块430，在块430，切换层120被形成在第一导电层110上。切换层120可包括第一氧化物122和第二氧化物124，第一氧化物122通过热氧化第一导电层110的第一导电材料112的一部分而形成，第二氧化物124通过热氧化第二导电材料114的一部分而形成。例如，通过对第一导电层110运行热氧化过程以使得第一导电材料112的一部分氧化成第一氧化物122并且第二导电材料114的一部分氧化成第二氧化物124，可形成切换层120。另外，第一导电层110的另外的材料可氧化以形成切换层120的另外的材料。例如，构成第一导电层110的铝、铜和硅的一部分可氧化以分别形成氧化铝、氧化铜和氧化硅，从而构成切换层120。

另外，在一些示例中，第二氧化物124可包括第二导电材料114的扩散部分。例如，可通过第二导电材料114的一部分扩散到切换层120中来形成第二氧化物124的一部分。例如，在如上所述的热氧化之后，第二导电材料114的一部分可扩散到切换层120中，该切换层120可能已经具有包括第一氧化物122和第二氧化物124的各种材料。在一些示例中，扩散到切换层120中的第二导电材料114的各部分可氧化以形成第二氧化物124。

在形成切换层120之后，方法400可前进至块440，在块440，第二导电层130被形成在切换层120上。类似于第一导电层110，第二导电材料120可以是电极，所述电极可用作忆阻器100与其它部件的连接。例如，第二导电层120可将忆阻器100连接到交叉阵列的各行。在形成第二导电层130之后，方法400可前进至块450以停止。

前面描述了具有氧化物切换层的忆阻器的许多示例。应该理解，这里描述的忆阻器可包括另外的部件，并且在不脱离忆阻器或其应用的范围的情况下，这里描述的部件可被去除或修改。还应该理解，附图中描述的部件未按照比例绘制，并且因此，所述部件可相对于彼此具有与如附图中所示的尺寸不同的相对尺寸。