[發(fā)明專利]電阻式隨機存取存儲器及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410159086.2
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN105024011A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何家驊;張碩哲;廖修漢;許博硯;林孟弘;吳伯倫;沈鼎瀛
• 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
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 李昕巍;趙根喜

本發(fā)明提供了一種電阻式隨機存取存儲器及其制造方法。該電阻式隨機存取存儲器包括第一電極層、第二電極層以及設(shè)置在該第一電極層和該第二電極層之間的可變電阻層，其中該第二電極層包括第一子層、第二子層和設(shè)置在該第一子層和該第二子層之間的導電性金屬氮氧化物層。通過本發(fā)明可以改善電阻式隨機存取存儲器在高溫狀態(tài)下數(shù)據(jù)保持能力不佳的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種存儲器及其制造方法，且特別涉及一種電阻式隨機存取存儲器及其制造方法。

背景技術(shù)

電阻式隨機存取存儲器(RRAM或ReRAM)因其記憶密度高、操作速度快、功耗低且成本低，是近年來廣為研究的一種存儲器組件。其運作原理在于，某些介電材料在被施予高電壓時內(nèi)部會產(chǎn)生導電路徑，從而自高電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變至低電阻狀態(tài)，此后，又可經(jīng)“重設(shè)”步驟而回到高電阻狀態(tài)。因此，該介電材料可以提供對應“0”和“1”的兩種截然不同的狀態(tài)，因此可以作為儲存數(shù)字信息的記憶單元。

在各類電阻式隨機存取存儲器中，氧化鉿型電阻式隨機存取存儲器因耐久性優(yōu)、切換速度快而備受矚目。可是，目前所使用的鈦/氧化鉿(Ti/HfO2) 型電阻式隨機存取存儲器在高溫時往往難以保持在低電阻狀態(tài)，造成所謂“高溫數(shù)據(jù)保持能力”的劣化。對此，有進行研究并加以改善的必要。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種電阻式隨機存取存儲器及其制造方法，可以改善電阻式隨機存取存儲器在高溫狀態(tài)下數(shù)據(jù)保持能力不佳的問題。

技術(shù)方案

本發(fā)明的電阻式隨機存取存儲器包括第一電極層、第二電極層以及設(shè)置在該第一電極層和該第二電極層之間的可變電阻層，其中該第二電極層包括第一子層、第二子層和設(shè)置在該第一子層和該第二子層之間的導電性金屬氮氧化物層。

在一種實施方式中，該導電性金屬氮氧化物層中的金屬為由鉭(Ta)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉿(Hf)、鎳(Ni)、鋁(Al)、釩(V)、鈷(Co)、和鋯(Zr)組成的族群中選出的任一者。該金屬優(yōu)選至少包括鉭或鈦。

在一種實施方式中，氮和氧在該導電性金屬氮氧化物層中的原子百分比分別為5％到30％和20％到60％。

在一種實施方式中，氧在該導電性金屬氮氧化物層中的原子百分比為 45％到60％。

在一種實施方式中，該導電性金屬氮氧化物層具有多晶結(jié)構(gòu)。

在一種實施方式中，該導電性金屬氮氧化物層的厚度在5nm到30nm 之間。

在一種實施方式中，該第一子層和該可變電阻層接觸，該第一子層的材料包括鈦，且在該第一子層中，氧/鈦的原子數(shù)量比大于0.5。

本發(fā)明的電阻式隨機存取存儲器的制造方法包括以下步驟。在基底上形成第一電極層和第二電極層。在該第一電極層和該第二電極層之間形成可變電阻層，其中該第二電極層包括依序配置在該可變電阻層上的第一子層、導電性金屬氮氧化物層和第二子層。

在一種實施方式中，該第一子層包括鈦，且前述制造方法進一步包括進行加熱，使該導電性金屬氮氧化物層中的氧擴散進入該第一子層，從而使該第一子層中氧/鈦的原子數(shù)量比大于0.5。

有益效果

基于上述可知，本發(fā)明提出一種電阻式隨機存取內(nèi)存和其制造方法，其中，在電極層中置入一個金屬氮氧化物層。此金屬氮氧化物層作為氧擴散阻障層，將氧離子的移動局限于可變電阻層和可變電阻層與金屬氮氧化物層之間的區(qū)域；同時，當電阻式隨機存取存儲器處于其低電阻狀態(tài)時，此金屬氮氧化物層還可降低氧離子擴散回可變電阻層的機率，提高電阻式隨機存取存儲器的高溫數(shù)據(jù)保持能力。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特以示范性實施方式作詳細說明如下。