[發(fā)明專利]阻變存儲器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210555341.6
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103035839A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 蔡一茂;毛俊;黃如;王宗巍;劉業(yè)帆;余牧溪
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 俞波;許偉群

技術領域

本發(fā)明涉及半導體器件領域，具體來說，涉及一種阻變存儲器及其制備方法。

背景技術

阻變存儲器(RRAM，RESISTANCE?RANDOM?ACCESS?MEMORY)是一種新型存儲器件，由于阻變存儲器具有結構簡單，與現(xiàn)有互補金屬氧化物半導體（CMOS，COMPLEMENTARYMETAL?OXIDE?SEMICONDUCTOR）工藝兼容等優(yōu)點，得到越來越廣泛的應用。常見的阻變存儲器一般為MIM（金屬電極-阻變材料-金屬電極）結構，如圖1所示，由位于襯底11之上層疊設置的底電極12、阻變材料13和頂電極14組成。

阻變存儲器是通過外加不同極性及大小的電壓，改變阻變材料的電阻大小，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的。如圖1所示，當在阻變存儲器的底電極12與頂電極14加電壓時，在外加電場作用下，阻變材料13的氧空位發(fā)生遷移以及發(fā)生電化學反應，從而產生電阻變化。但是產生電阻變化的同時會有相應的操作電流產生，操作電流會對阻變存儲器器件帶來一定的功耗，從而降低阻變存儲器器件的性能。為了降低阻變存儲器的功耗，提高阻變存儲器器件的性能，需要減小阻變存儲器在外加電壓時產生的操作電流。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供了一種阻變存儲器及其制備方法，能夠減小操作電流，降低阻變存儲器器件的功耗，提高阻變存儲器器件的性能。

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種阻變存儲器，所述阻變存儲器形成于襯底上，所述阻變存儲器包括第一電極、阻變材料和第二電極，所述第一電極、阻變材料和第二電極均生長在所述襯底表面，所述第一電極和所述第二電極相對設置，所述阻變材料位于所述第一電極和所述第二電極之間，且同時與所述第一電極和所述第二電極接觸；所述第一電極與所述襯底的接觸面面積大于所述第一電極與所述阻變材料相接觸的第一接觸面的面積，和/或所述第二電極與所述襯底的接觸面面積大于所述第二電極與所述阻變材料相接觸的第二接觸面的面積。

另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種阻變存儲器的制備方法，包括：在襯底之上淀積電極材料；刻蝕所述電極材料，形成相互分離且相對設置的第一電極和第二電極；在所述第一電極和第二電極之間淀積阻變材料；以所述第一電極和所述第二電極作為停止層，對所述阻變材料進行化學機械拋光處理，形成阻變存儲器，其中，所述阻變材料同時與所述第一電極和所述第二電極接觸；所述第一電極與所述襯底的接觸面面積大于所述第一電極與所述阻變材料相接觸的第一接觸面的面積，和/或所述第二電極與所述襯底的接觸面面積大于所述第二電極與所述阻變材料相接觸的第二接觸面的面積。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例所提供的阻變存儲器，將傳統(tǒng)的形成于襯底上垂直方向層疊設置的阻變存儲器的結構，改為形成于襯底表面上水平方向設置的阻變存儲器，大大減小了電極與阻變材料的接觸面積，在外加電場作用下，形成的氧空位的面積減小，從而在很大程度上減小了操作電流。

同時，在制備方法上，使用傳統(tǒng)的制作工藝即可完成，無須增加制作成本，而且，與制作傳統(tǒng)的阻變存儲器相比，更加簡化了制作的工藝步驟。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1為現(xiàn)有技術阻變存儲器的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一個實施例的阻變存儲器的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明一個實施例的阻變存儲器的立體圖；

圖4為制備本發(fā)明實施例阻變存儲器的方法流程圖；

圖5~8為制備本發(fā)明實施例阻變存儲器的示意圖。

具體實施方式

為了滿足阻變存儲器大規(guī)模集成應用的要求，阻變存儲器的操作電流越小越好，根據(jù)阻變存儲器的工作原理，當阻變存儲器的有效電極面積（所述有效電極面積，指兩電極與阻變材料共同接觸，并且在外加電場作用下，阻變材料能夠發(fā)生作用的部分的面積）越小時，操作電流也相應的越小，因此縮小阻變存儲器的有效電極面積，就成為減小阻變存儲器操作電流最有效的方法之一。而在現(xiàn)有制作技術中，位于襯底之上，層疊設置的阻變存儲器，頂電極和底電極分別與阻變材料的接觸面的面積，最小只能達到1μm*1μm，若實現(xiàn)更小的面積，制作成本會有所增加，而且在制作工藝上會產生困難。