[發明專利]導通微通道存儲器元件及其制造方法

有效

• 申請號: 200910009980.0
• 申請日: 2009-02-04
• 公開（公告）號: CN101794860A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 王慶鈞;林哲歆
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C11/21
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及一種導通微通道存儲器(Conductive?Bridging?Random?Access Memory，CBRAM)元件及其制造方法。

背景技術

導通微通道存儲器(CBRAM)是一種利用電阻值變化進行數據存取的非 易失性存儲器技術，同屬電阻式存儲器(RRAM)的范疇。導通微通道存儲器 的元件結構可視為電解槽，由金屬陽極(Ag或Cu)與惰性陰極(Ni、W或Pt) 中間填以固態電解質(Solid?electrolyte)所組成。此固態電解質的材料為玻璃狀 態的硫屬化合物(Chalcogenide)或是玻璃氧化物。在二極之間施加微小的電壓 后，陽極產生會氧化反應，使電極表面的金屬放出電子后呈現離子態溶入電 解質。因電性遷移的緣故，將往陰極方向移動，最后在陰極表面進行還原反 應析出可導電金屬原子，并進一步形成細絲(Filament)，而使固態電解質整體 電阻值下降，完成寫(Write)的動作。反之，在擦除(Erase)操作時則將電壓反 向對調，使可導電金屬原子形成的細絲在電解質中消失，讓電阻逐漸回升至 起始狀態。

對于擁有雙穩定電阻轉換的氧化物可變電阻來說，其低電阻路徑-細絲 是決定電阻轉換的關鍵，金屬細絲是CBRAM存儲器中的低電阻路徑，當元 件經過數萬次高低電阻轉換的耐久性測試后，細絲在固態電解質內的數量與 分布范圍可能會降低元件循環(Cycling)的次數，以及高低組態轉換的時間 (Switching?time)。

發明內容

本發明提出一種導通微通道存儲器(CBRAM)元件，包括第一電極層、介 電層、固態電解質層、第二電極層以及金屬層。上述固態電解質層是位于第 一電極層上，第二電極層是位于固態電解質層上，至于金屬層是位于固態電 解質層旁。而介電層是在固態電解質層與金屬層之間。

本發明另提出一種制造導通微通道存儲器元件的方法，包括先在第一電 極層上形成介電層，再進行曝光顯影與蝕刻，以在介電層中形成至少一第一 溝槽。隨后，在溝槽內填滿金屬層，再進行曝光顯影與蝕刻，以在第一溝槽 旁的介電層中形成第二溝槽，且第二溝槽曝露出第一電極層的部分表面。接 著，在第二溝槽內沉積固態電解質層，再在固態電解質層上沉積第二電極層。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合 附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1是依照本發明的實施例的一種導通微通道存儲器元件的剖面示意 圖。

圖2是依照本發明的實施例的另一種導通微通道存儲器元件的剖面示意 圖。

圖3是圖2的金屬層的一種范例的俯視圖。

圖4是圖2的金屬層的另一種范例的俯視圖。

圖5是圖1或圖2的部分放大圖。

圖6A至圖6F是依照本發明的另一實施例的一種導通微通道存儲器元件 的制造流程剖面示意圖。

附圖標記說明

100：導通微通道存儲器元件????102、600：第一電極層

110、602：介電層?????????????104、612：固態電解質層

106、614：第二電極層?????????108、108a、108b、500、608：金屬層

112：溝槽????????????????????114：內表面

400：尖端????????????????????604：第一溝槽

606：表面????????????????????610：第二溝槽

具體實施方式

圖1是依照本發明的實施例的一種導通微通道存儲器(CBRAM)元件的 剖面示意圖。