[發明專利]電阻式存儲器及其制造方法

有效

• 申請號: 201310096522.1
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103515530A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李明修;簡維志
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 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: 梁愛榮

技術領域

本發明是有關于一種半導體裝置及其制造方法，且特別是有關于一種電阻式存儲器及其制造方法。

背景技術

近年來，電阻式存儲器因具有操作電壓低、操作速度快、結構簡單化且耐久性佳等優點，而成為最具發展潛力的新型存儲器。一般而言，電阻式存儲器切換其儲存狀態的操作模式包括單極切換(unipolar?switching)與雙極切換(bipolar?switching)。其中，單極切換的操作模式是利用同一極性的電壓脈沖(例如，正電壓脈沖或是負電壓脈沖)來進行存儲胞的程序化操作與抹除操作。此外，雙極切換的操作模式則是利用不同極性的電壓脈沖來分別進行存儲胞的程序化操作與抹除操作。

此外，對于現有電阻式存儲器，當操作電流經電極時會因電極的電阻特性而產生熱能，通過此熱能可改變存儲胞中可變電阻材料層的電阻狀態，進而切換存儲胞的存儲狀態。然而，由于操作電流是對整個電極進行加熱，而可變電阻材料層僅與部分電極接觸，因此當所產生的熱能足以改變可變電阻材料層的電阻狀態時，電極中未與可變電阻材料層接觸的區域處所產生的熱能將不會被使用而造成浪費。此外，若為了避免能量耗費而降低操作電流，則可能導致元件的操作效率降低。

發明內容

本發明提供一種電阻式存儲器，其電極在可變電阻材料層上方具有較小的厚度。

本發明提供一種電阻式存儲器的制造方法，其用于制造本發明所提供的電阻式存儲器。

本發明提出一種電阻式存儲器，其包括第一電極、第二電極、可變電阻材料層、第一介電層以及第二介電層。第一電極具有第一部分及第二部分。第二電極相對于第一電極而配置。可變電阻材料層具有側壁以及相對的第一表面及第二表面，其中可變電阻材料層的第一表面與第一電極的第一部分連接；可變電阻材料層的第二表面與第二電極電性連接，且第二部分圍繞可變電阻材料層的側壁且與第一部分連接。第一介電層配置于第一電極與第二電極之間。第二介電層配置于可變電阻材料層與第一電極的第二部分之間。

在本發明的一實施例中，上述第一部分的材料與第二部分的材料不同，且第一部分的材料的電阻較第二部分的材料的電阻高。第一部分的材料包括氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)或多晶硅，而第二部分的材料包括鎢、銅、鋁、鋁-銅合金或鋁-硅-銅合金。

在本發明的一實施例中，上述第一部分的材料與第二部分的材料相同，且第一電極的材料包括氮化鈦、氮化鉭、鎢、銅、鋁、鋁-銅合金或鋁-硅-銅合金。

在本發明的一實施例中，上述的電阻式存儲器還包括導體層，且導體層連接可變電阻材料層與第二電極。

在本發明的一實施例中，上述可變電阻材料層的材料包括硫屬化合物(chalcogenide)或過渡金屬氧化物。

在本發明的一實施例中，上述的第二電極具有第三部分及第四部分，且可變電阻材料層的第二表面與第二電極的第三部分連接，而第四部分圍繞可變電阻材料層的側壁且與第三部分連接。

在本發明的一實施例中，上述的第二介電層配置于可變電阻材料層與第一電極的第二部分之間，以及配置于可變電阻材料層與第二電極的第四部分之間。

在本發明的一實施例中，上述第二電極的第三部分的材料與第四部分的材料不同，且第三部分的材料的電阻較第四部分的材料的電阻高。第三部分的材料包括氮化鈦、氮化鉭或多晶硅，而第四部分的材料包括鎢、銅、鋁、鋁-銅合金或鋁-硅-銅合金。

在本發明的一實施例中，上述第二電極的第三部分的材料與第四部分的材料相同，且第二電極的材料包括氮化鈦、氮化鉭、鎢、銅、鋁、鋁-銅合金或鋁-硅-銅合金。

本發明另提出一種電阻式存儲器，其包括第一電極、第二電極、存儲元件及介電層。第一電極具有第一厚度及第二厚度，且第一厚度大于第二厚度。第二電極相對于第一電極而配置。存儲元件具有第一表面及第二表面，且存儲元件位于具有第二厚度的第一電極與第二電極之間。介電層圍繞存儲元件，其中介電層與存儲元件的第一表面成共平面，且介電層與存儲元件的第一表面接觸具有第二厚度的第一電極。

在本發明的另一實施例中，上述第一電極的材料包括氮化鈦、氮化鉭、鎢、銅、鋁、鋁-銅合金或鋁-硅-銅合金。

在本發明的另一實施例中，上述的電阻式存儲器還包括導體層，且導體層連接存儲元件與第二電極。

在本發明的另一實施例中，上述存儲元件的材料包括硫屬化合物或過渡金屬氧化物。