[發明專利]電阻式隨機存取存儲器、其制造方法及其操作方法

在審

• 申請號: 201610863789.2
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107887507A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 侯拓宏;胡博瑞;張哲嘉
• 申請（專利權）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: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 馬雯雯,臧建明

1.一種電阻式隨機存取存儲器，包括：

第一電極；

第二電極，位于所述第一電極上；

電荷捕捉層，位于所述第一電極與所述第二電極之間，其中所述電荷捕捉層包括：

第一區域，具有第一摻質并靠近所述第一電極；以及

第二區域，具有第二摻質并靠近所述第二電極。

2.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述電荷捕捉層的材料為能隙小于5eV的絕緣材料，所述絕緣材料包括選自由TiO₂、NiO、HfO、HfO₂、ZrO、ZrO₂、Ta₂O₅、ZnO、WO₃、CoO及Nb₂O₅所組成的群組中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第一摻質包括選自由Ti、Zr、Fe、Co、Al、S、N、Ca、Cu、Pb、Sr、Hf、B、C、Mo、Zn、Mg所組成的群組中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第一區域中的所述第一摻質的濃度介于1at％至50at％之間。

5.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第二摻質包括選自由Ti、Zr、Fe、Co、Al、S、N、Ca、Cu、Pb、Sr、Hf、B、C、Mo、Zn、Mg所組成的群組中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第二區域中的所述第二摻質的濃度介于10at％至90at％之間。

7.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第二區域的能隙比所述第一區域的能隙大至少1eV。

8.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第一摻質與所述第二摻質不同。

9.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第一摻質與所述第二摻質相同，且所述第一區域中的所述第一摻質的濃度與所述第二區域中的所述第二摻質的濃度呈梯度分布。

10.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第一電極沿著第一方向延伸，所述第二電極沿著第二方向延伸，所述第一方向與所述第二方向實質上相互垂直。

11.根據權利要求10所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述第一電極的數量為多個，所述多個第一電極與多個介電層皆沿著所述第一方向延伸，并沿著一第三方向相互堆疊，其中所述電荷捕捉層至少覆蓋所述多個第一電極的側壁。

12.根據權利要求11所述的電阻式隨機存取存儲器，其中所述電荷捕捉層共形地覆蓋所述多個第一電極與所述多個介電層的表面。

13.根據權利要求11所述的電阻式隨機存取存儲器，其中各所述多個第一電極與所對應的第二電極的重疊處形成至少一存儲單元。

14.一種電阻式隨機存取存儲器的制造方法，包括：

提供第一電極；

在所述第一電極上形成電荷捕捉層；以及

在所述電荷捕捉層上形成第二電極。

15.根據權利要求14所述的電阻式隨機存取存儲器的制造方法，其中形成所述電荷捕捉層的方法包括原子層沉積工藝，所述原子層沉積工藝包括：

進行多次第一沉積循環，以形成多個具有絕緣材料的第一材料層；

進行多次第二沉積循環，以形成多個具有第一摻質的第二材料層，其中所述多個第一沉積循環的次數大于所述多個第二沉積循環的次數；以及

重復所述多個第一沉積循環與所述多個第二沉積循環，直到形成所需厚度的所述電荷捕捉層的第一區域，其中所述第一區域靠近所述第一電極。