[發明專利]電阻式存儲器件及其制造方法

無效

• 申請號: 200910135932.6
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101677121A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 李有真
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24;H01L27/02;B82B3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉繼富;顧晉偉

相關申請

本申請要求2008年9月18日提交的韓國專利申請10-2008-0091526的優先權，在此通過引用將其全文并入。

技術領域

本公開內容涉及一種存儲器件及其制造方法，更特別地，涉及一種類似于非易失性電阻式隨機存取存儲(ReRAM)器件的具有可變電阻的??電阻式存儲器件及其制造方法。

背景技術

最近，已研究了作為動態隨機存取存儲(DRAM)器件及快閃存儲器件的代替物的下代存儲器件。

下代存儲器件中之一是電阻式存儲器件，該電阻式存儲器件所使用的材料例如電阻層能在兩個電阻狀態之間切換。該電阻層可以包含包括例如過渡金屬基氧化物的二元氧化物或鈣鈦礦基氧化物(perovskite-based?oxide)。

以下，將描述電阻式存儲器件的結構及電阻切換的機制。

通常，電阻式存儲器件具有包括上電極、下電極以及在上電極與下電極之間所形成的電阻層的結構。上電極及下電極包括用于已知存儲器件的電極的金屬材料。此外，如前文所述，電阻層包括包含過渡金屬基氧化物的二元氧化物或鈣鈦礦基氧化物。

當供應預定電壓至上電極和下電極時，根據供應電壓，可以在電阻層中產生絲狀(filamentary)電流路徑或者先前所產生的絲狀電流路徑可能消失。當在電阻層中產生絲狀電流路徑時，它代表設定狀態(set-state)。設定狀態意味著電阻層的電阻低。再者，當在電阻層中的絲狀電流路徑消失時，它代表重置狀態(reset-state)，意味著電阻層的電阻高。因為電阻層在穩定的設定狀態與穩定的重置狀態之間切換，所以可以依據電阻層的電阻狀態在電阻式存儲器件中儲存不同數據例如位數據′0′或′1′。

然而，因為在電阻層中隨意形成絲狀電流路徑，所以即使供應相同電壓至上電極和下電極，絲狀電流路徑的數目和位置也不相同，而是一直改變。由于絲狀電流路徑的不規則產生，所以電阻式存儲器件的一致性(uniformity)劣化。即，它的設定電流與重置電流(I_SET/I_RESET)或設定電壓與重置電壓(V_SET/V_RESET)不一致。

然而，當重置電流不一致和具有過高數值時，可能降低電阻式存儲器件的可靠性并可能增加它的功率消耗。

在此通過引用并入IEEE?2005的I.G.Baek等人的名為“Multi-Layer?Cross-point?Binary?Oxide?Resistive?Memory(OxRRAM)for?Post-NAND?Storage?Application”的文章，在該文章中，可通過形成塞形(plug?shape)下電極來減小電阻層與下電極之間的接觸面積，以改善電阻式存儲器件的一致性，更特別地，減少它的重置電流。因為可以僅在接觸下電極的電阻層的部分中產生絲狀電流路徑，所以可依據下電極與電阻層之間的接觸面積和接觸位置來控制絲狀電流路徑產生。

依據該文章的建議，當使用具有塞形的下電極時，重要的是減小下電極與電阻層之間的接觸面積的大小，以便減小重置電流并改善電阻式存儲器件的集成比(integration?ratio)。

然而，塞形下電極的尺寸減小是有極限的。在制造塞形下電極的已知方法中，通過蝕刻絕緣層的一部分來形成孔并在孔中填入金屬材料，或者在孔之上形成金屬材料然后圖案化該金屬材料。然而，因為已知方法的工藝如光刻和蝕刻工藝是有限制的，所以不能將塞形下電極的尺寸減小至某一極限以下。

因此，即使使用在該文章中所提出的方法和/或塞形下電極，仍然難于改善電阻式存儲器件的一致性和減小重置電流至某一水平。因此，需要可進一步改善電阻式存儲器件的一致性和減小它的重置電流的新技術。

發明內容

根據一方面，提供一種電阻式存儲器件。該電阻式存儲器件包括：在襯底之上的絕緣層；納米線，其限定下電極并穿過絕緣層；電阻層，其在絕緣層之上形成并接觸納米線；以及在電阻層之上形成的上電極。

根據另一方面，提供一種制造電阻式存儲器件的方法，該方法包括：在襯底上形成穿過絕緣層的納米線以限定下電極；在絕緣層上形成電阻層以接觸納米線；以及在電阻層上形成上電極。

根據另一方面，提供一種形成電阻式存儲器件的電極的方法，其中電阻式存儲器件包括夾于所述電極與另一電極之間的電阻層。所述方法包括：在將形成電極的襯底區域之上形成催化劑層；從催化劑層生長納米線以形成所述電極；以及在絕緣層中掩埋納米線。

附圖說明