[發明專利]阻變存儲器及降低其形成電壓的方法

無效

• 申請號: 201110230867.2
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102931343A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 劉明;李穎弢;龍世兵;劉琦;呂杭炳;王明;張康瑋
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及微電子及存儲器技術領域，具體涉及一種阻變存儲器及降低其形成(Forming)電壓的方法。

背景技術

阻變存儲器(RRAM)作為一種新興的非揮發性存儲器，是以薄膜材料的電阻可在高阻態(HRS)和低阻態(LRS)之間實現可逆轉換為基本工作原理并作為記憶的方式，與其他的非揮發性存儲器器件相比，RRAM器件具有簡單的器件結構、高的存儲密度、低的功耗、快的讀寫速度、并且與傳統的CMOS工藝兼容性好等優勢，因此，RRAM器件在最近幾年引起國內外半導體廠商以及科研單位的極大關注。

對于RRAM器件，通常情況下，器件在第一次由高阻態向低阻態轉變時，需要一個高于存儲器正常操作電壓的電壓來激活器件，即所謂的形成(Forming)過程。高的Forming電壓不利于RRAM器件在實際中的應用。因此，如何降低甚至消除RRAM器件的Forming電壓是目前急需解決的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種阻變存儲器及降低該阻變存儲器Forming電壓的方法。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種阻變存儲器，包括：上電極；下電極；以及形成于所述上電極與所述下電極之間的阻變存儲層。

上述方案中，所述上電極與所述下電極采用單層金屬電極、雙層金屬復合電極或導電金屬化合物。所述單層金屬電極采用W、Al、Cu、Pt、Ti或Ta，所述雙層金屬復合電極采用Pt/Ti、Cu/Au或Cu/Al，所述導電金屬化合物采用TiN、TaN、ITO或IZO。

上述方案中，所述阻變存儲層采用二元金屬氧化物、三元金屬氧化物或多元金屬氧化物的單層氧化物存儲材料構成，或者由二元金屬氧化物、三元金屬氧化物或多元金屬氧化物中任意一種經過摻雜改性后形成的摻雜氧化物存儲材料構成，或者由二元金屬氧化物、三元金屬氧化物或多元金屬氧化物組合而成的雙層或多層氧化物存儲材料構成。所述二元金屬氧化物為Al₂O₃、TiO₂、NiO、ZrO₂或HfO₂，所述三元金屬氧化物為SrZrO₃或SrTiO₃，所述多元金屬氧化物為PrCaMnO₃。

上述方案中，所述阻變存儲層采用濺射或原子層淀積工藝形成，在濺射過程中通過控制氧氣的流量來減少氧化物中氧元素的含量，在原子層淀積過程中通過控制提供氧元素的反應源的脈沖時間來減少氧化物中氧元素的含量。

為達到上述目的，本發明還提供了一種降低阻變存儲器形成電壓的方法，該阻變存儲器包括上電極、下電極，以及形成于該上電極與該下電極之間的阻變存儲層，且該阻變存儲層由氧化物存儲材料構成，其特征在于，當采用濺射或者原子層淀積的工藝生長氧化物存儲材料時，通過對提供氧元素的反應源的控制來減少氧化物中氧元素的含量，使氧化物材料中存在大量的氧空位，有利于導電細絲的形成，從而降低阻變存儲器第一次由高阻態向低阻態轉變時所需要的Forming電壓。

上述方案中，所述阻變存儲層采用二元金屬氧化物、三元金屬氧化物或多元金屬氧化物的單層氧化物存儲材料構成，或者由二元金屬氧化物、三元金屬氧化物或多元金屬氧化物中任意一種經過摻雜改性后形成的摻雜氧化物存儲材料構成，或者由二元金屬氧化物、三元金屬氧化物或多元金屬氧化物組合而成的雙層或多層氧化物存儲材料構成。所述二元金屬氧化物為Al₂O₃、TiO₂、NiO、ZrO₂或HfO₂，所述三元金屬氧化物為SrZrO₃或SrTiO₃，所述多元金屬氧化物為PrCaMnO₃。

上述方案中，所述阻變存儲層采用濺射或原子層淀積工藝形成，在濺射過程中通過控制氧氣的流量來減少氧化物中氧元素的含量，在原子層淀積過程中通過控制提供氧元素的反應源的脈沖時間來減少氧化物中氧元素的含量。

(三)有益效果