[發(fā)明專利]應用于阻變存儲器的Al-W-O堆疊結構

無效

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• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103268917A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 白越;吳明昊;吳華強;錢鶴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C13/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發(fā)明屬于半導體制造技術，具體涉及一種應用于阻變存儲器的Al-W-O堆疊結構。

背景技術

隨著半導體技術的不斷發(fā)展和電子設備在社會中的進一步普及，特別是手機等便攜電子的普及和特殊電子設備如醫(yī)療儀器等的發(fā)展，微電子尺寸在不斷地進行縮小過程。同時影音娛樂等的發(fā)展導致數(shù)據(jù)規(guī)模不斷增大，進而導致存儲器，特別是非易失性存儲器的應用變得越來越重要。當今社會的非易失性存儲器中FLASH存儲器占據(jù)著絕對主流，但是隨著微電子尺寸進入深納米以下，傳統(tǒng)的FLASH存儲器出現(xiàn)了大量的缺陷。而新型阻變存儲器（RRAM）有著眾多的優(yōu)勢，包括良好的可縮小（scaling）性能、方便進行3D堆疊、結構簡單、存儲密度高、操作電壓低、操作電流小、讀寫速度快、功耗低、且與傳統(tǒng)CMOS兼容等。新型阻變存儲器RRAM結構為上下電極間填充一元或多元金屬氧化物的三明治結構，其中填充的一元或多元金屬氧化物層為阻變層。其工作機理是根據(jù)施加在此結構上的電壓的不同，阻變層的電阻在高阻態(tài)和低阻態(tài)間發(fā)生相應變化，從而開啟或阻斷電流流動通道，利用高阻和低阻狀態(tài)的顯著差別儲存信息。

新型阻變存儲器性能優(yōu)越，但是其性能表現(xiàn)同阻變層的材料選擇和結構組成有著很大的關聯(lián)。世界各地的研究組都試圖不斷地開發(fā)出新材料、新組合、新結構來提高阻變存儲器的性能，比如南洋理工曾提出堆疊四層金屬氧化物來提高RRAM的性能。阻變存儲器的操作電壓、高低阻比值、可擦寫次數(shù)等性能都可以通過選擇不同的材料組合來進行提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種更穩(wěn)定性能，更低功耗和更大高低阻比值優(yōu)點的應用于阻變存儲器的Al-W-O堆疊結構。

根據(jù)本發(fā)明實施例的應用于阻變存儲器的Al-W-O堆疊結構，包括：鎢下電極；形成在所述鎢下電極之上的氧化鎢層；形成在所述氧化鎢層之上的氧化鋁層；以及形成在氧化鋁層之上的鋁上電極。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述氧化鎢層是通過熱氧化的方式形成的。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述氧化鎢層的厚度為30-70nm。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述氧化鋁層是通過接觸式氧化的方式形成的。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述接觸式氧化的溫度為400-500℃，時間為50-200s。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二氧化層的厚度為3-10nm。

本發(fā)明利用鋁、鎢兩種金屬與氧離子結合的不同特性，得到的阻變存儲器具有更穩(wěn)定的性能，更低的功耗和更大的高低阻比值。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實施例的應用于阻變存儲器的Al-W-O堆疊結構的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的應用于阻變存儲器的Al-W-O堆疊結構的投射電子顯微鏡圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。