[發(fā)明專利]電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610339735.6
• 申請(qǐng)日: 2016-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN107403822B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/24
• 分類號(hào): H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 11205 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 馬雯雯;臧建明

本發(fā)明提供一種電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存及其制造方法。電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存，包括下部電極、上部電極、可變電阻層、氧儲(chǔ)存層以及反應(yīng)性氧阻擋層。下部電極設(shè)置于基底上。上部電極設(shè)置于下部電極上。可變電阻層設(shè)置于下部電極與上部電極之間。氧儲(chǔ)存層設(shè)置于可變電阻層與上部電極之間。反應(yīng)性氧阻擋層設(shè)置于氧儲(chǔ)存層中。本發(fā)明藉由設(shè)置反應(yīng)性氧阻擋層，能夠增進(jìn)內(nèi)存元件的重置特性以及耐久性，并且能夠增加內(nèi)存元件的產(chǎn)率以及穩(wěn)定度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非易失性內(nèi)存，尤其涉及一種電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存及其制造方法。

背景技術(shù)

電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存(Resistive random access memory，RRAM)屬于非易失性內(nèi)存的一種。由于電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存具有寫入操作電壓低、寫入抹除時(shí)間短、記憶時(shí)間長(zhǎng)、非破壞性讀取、多狀態(tài)記憶、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及所需面積小等優(yōu)點(diǎn)，因此在未來(lái)將可成為個(gè)人計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備所廣泛采用的非易失性內(nèi)存元件之一，故目前被廣泛地研究中。

一般而言，電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存包括由上部電極、下部電極及介于其間的可變電阻層(resistance changeable layer)所構(gòu)成的(金屬-絕緣層-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)。

當(dāng)施加正偏壓于可變電阻層時(shí)，氧離子受正偏壓的吸引離開可變電阻層而產(chǎn)生氧空缺(oxygen vacancy)，形成絲狀物結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)，使得可變電阻層由高電阻狀態(tài)(High Resistance State，HRS)轉(zhuǎn)換到低電阻狀態(tài)(Low Resistance State，LRS)。一般而言，藉由在上部電極與可變電阻層之間設(shè)置鈦層，以儲(chǔ)存因受正偏壓的吸引離開可變電阻層的氧離子。

當(dāng)施加負(fù)偏壓于可變電阻層時(shí)，氧離子回到可變電阻層，使絲狀物結(jié)構(gòu)因而斷裂并呈現(xiàn)非導(dǎo)通狀態(tài)，可變電阻層由低電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)換到高電阻狀態(tài)。然而，若在鈦層中氧離子已向外擴(kuò)散，則會(huì)有無(wú)法完整重置的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存，藉由設(shè)置反應(yīng)性氧阻擋層，能夠增進(jìn)內(nèi)存元件的重置特性以及耐久性，并且能夠增加內(nèi)存元件的產(chǎn)率以及穩(wěn)定度。

本發(fā)明提供一種電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存的制造方法，藉由在氧儲(chǔ)存層中形成反應(yīng)性氧阻擋層，能夠增進(jìn)內(nèi)存元件的重置特性以及耐久性，并且能夠增加內(nèi)存元件的產(chǎn)率以及穩(wěn)定度。

本發(fā)明的一種電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存，包括：下部電極、上部電極、可變電阻層、氧儲(chǔ)存層以及反應(yīng)性氧阻擋層。下部電極設(shè)置于基底上。上部電極設(shè)置于下部電極上。可變電阻層設(shè)置于下部電極與上部電極之間。氧儲(chǔ)存層設(shè)置于可變電阻層與上部電極之間。反應(yīng)性氧阻擋層設(shè)置于氧儲(chǔ)存層中。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的反應(yīng)性氧阻擋層的材質(zhì)包括鋁或三鋁化鈦。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的氧儲(chǔ)存層的材質(zhì)包括鈦。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的反應(yīng)性氧阻擋層的厚度包括1～3納米。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的氧儲(chǔ)存層的厚度包括10納米～40納米。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的反應(yīng)性氧阻擋層與該可變電阻層之間的該氧儲(chǔ)存層的厚度包括10納米～20納米。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存，還包括阻擋層。阻擋層設(shè)置于氧儲(chǔ)存層與可變電阻層之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的阻擋層的材料包括氧化鋁。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的氧儲(chǔ)存層的材料包括鈦，且該反應(yīng)性氧阻擋層的材質(zhì)包括鋁或三鋁化鈦。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的可變電阻層的材料包括過(guò)渡金屬氧化物。