[發(fā)明專利]存儲器元件及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410147691.8
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN104979469A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許博硯;廖修漢;張碩哲;何家驊
• 申請（專利權(quán)）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C13/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 賈磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)于存儲器元件及其形成方法，且特別是有關(guān)于電阻式存儲器元件及其形成方法。

背景技術(shù)

近年來，各種消費性電子產(chǎn)品逐漸流行，促使非易失性存儲器需求量大增。非易失性存儲器以快閃式存儲器(Flash?Memory)為主流。然而，隨著元件尺寸持續(xù)縮小，快閃式存儲器已遭遇操作電壓大、操作速度慢、數(shù)據(jù)保存性差等缺點，限制快閃式存儲器未來的發(fā)展。

因此，目前已有許多新式非易失性存儲器材料和裝置正被積極研發(fā)中。新式非易失性存儲器裝置例如包括磁性存儲器(MRAM)、相變化存儲器(PCM)、和電阻式存儲器(RRAM)。其中，電阻式非易失性存儲器具有功率消耗低、操作電壓低、寫入抹除時間短、耐久度長、存儲時間長、非破壞性讀取、多狀態(tài)存儲、裝置工藝簡單及可微縮性等優(yōu)點。

然而，電阻式非易失性存儲器的良率與效能仍需進一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種存儲器元件及形成方法，以提升電阻式非易失性存儲器的良率與效能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種存儲器元件，包括：一第一電極；一第二電極；以及一電阻層，位于該第一電極與該第二電極之間，其中該電阻層具有一結(jié)晶部分，該結(jié)晶部分的體積占該電阻層的體積的約0.2至約1之間。

本發(fā)明還提供一種一種存儲器元件的形成方法，包括：于一第一電極上形成一電阻層，其中該電阻層具有一結(jié)晶部分，該結(jié)晶部分的體積占該電阻層的體積的約0.2至約1之間；以及于該電阻層上形成一第二電極。

通過本發(fā)明提供存儲器元件及形成方法，可以有效提升電阻式非易失性存儲器的良率和效能。

附圖說明

圖1A顯示根據(jù)一些實施例的存儲器元件的剖面圖。

圖1B顯示根據(jù)一些實施例的存儲器元件的剖面圖。

圖2顯示測量根據(jù)一些實施例的存儲器元件所得的電流-電壓關(guān)系圖。

圖3顯示測量存儲器元件所得的電流-電壓關(guān)系圖。

圖4顯示根據(jù)一些實施例的存儲器元件的剖面圖。

圖5顯示根據(jù)一些實施例的存儲器元件的電阻層的晶相示意圖。

主要元件符號說明

100～存儲器元件；

102～電極；

104～電阻層；

106～電極；

108～空缺；

109～導電細絲；

200～存儲器元件；

201～基底；

202～電極；

204～電阻層；

206～電極；

208～非晶部分；

210～結(jié)晶部分；

212～晶粒。

具體實施方式

以下將詳細說明本發(fā)明實施例的制作與使用方式。然而應(yīng)注意的是，本發(fā)明提供許多可供應(yīng)用的發(fā)明概念，其可以多種特定形式實施。文中所舉例討論的特定實施例僅為制造與使用本發(fā)明的特定方式，非用以限制本發(fā)明的范圍。此外，在敘述中，第一工藝與第二工藝的進行，可包括第二工藝于第一工藝之后立刻進行的實施例，亦可包括其他附加工藝于第一工藝與第二工藝之間進行的實施例。許多元件可能被任意地繪制成不同的尺寸比例。這僅是為了簡化與清楚化。再者，當述及一第一材料層位于一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層的情形。以下，敘述了實施例的一些變化。在不同的圖式與實施例敘述中，相似的標號可用以標示相似的元件。

圖1A和圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的存儲器元件100于低電阻態(tài)(low?resistance?status)與高電阻態(tài)(high?resistance?status)時的剖面圖。在一些實施例中，存儲器元件100為電阻式隨機存取存儲器(resistive?random?access?memory，RRAM)元件。如圖1A所示，存儲器元件100包括電極102、電極106、及位于電極之間的電阻層104。

在本發(fā)明一實施例中，電阻層104的材質(zhì)為介電材料，且通常是電性絕緣的。然而，電阻層104可在對其施加足夠高的電壓之后，變得具有導電性。例如，通過形成工藝(forming?process)，可于電阻層104中形成導電細絲(filament)或?qū)щ娡贰．攲щ娂毥z或?qū)щ娡烦姌O延伸并連接電極102及電極106時，電阻層104的電阻值可大幅下降。接著，可施加反向電壓以部分破壞所形成的導電細絲或?qū)щ娡?，使電阻?04的電阻升高。