阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置制造方法及图纸

技术编号:18499977 阅读:37 留言:0更新日期:2018-07-21 21:36
本发明专利技术提供一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置,该阻变随机存储器存储单元的制作方法包括:提供半导体衬底,在所述半导体衬底上形成层叠结构,所述层叠结构包括交错层叠的第一电极层和隔离层;在所述层叠结构的侧壁上形成阻变层;至少在所述阻变层的侧壁上形成第二电极层,从而形成多个存储单元。该阻变随机存储器存储单元的制作方法可以提高存储密度,改善持久性和存储器窗口。该阻变随机存储器存储单元及电子装置具有类似的优点。

Block variable random access memory cell and its manufacturing method, electronic device

The invention provides an impedance random memory storage unit and a fabrication method and an electronic device. The fabrication method of the resistive random memory storage unit comprises a semiconductor substrate, a laminated structure on the semiconductor substrate, and the stack structure including a first electrode layer and an isolation layer stacked with interstaggered layers; A barrier layer is formed on the side wall of the laminated structure; at least, a second electrode layer is formed on the side wall of the resistive layer, thereby forming a plurality of storage units. The fabrication method of the block storage unit can increase storage density, improve persistence and memory window. The resistive random access memory storage unit and electronic device have similar advantages.

【技术实现步骤摘要】
阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置
本专利技术涉及半导体
,具体而言涉及一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置。
技术介绍
阻变随机存储器(RRAM)是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器(NVM)器件。近年来,NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点,在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。硅基flash存储器作为传统的NVM器件,已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。但是,工作寿命、读写速度的不足,写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。作为替代,多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注,这其中包括铁电随机存储器(FeRAM)、磁性随机存储器(MRAM)、相变随机存储器(PCRAM)、导电桥接随机存储器(CBRAM)等。导电桥接随机存储器(CBRAM)的原理是导电细丝处于固态电解质/金属氧化物中(写入)或通过施加的偏置电压使导电细丝破裂(擦除)。如铜和银一样可氧化的电极提供了组成绝缘电解质中导电细丝的金属离子的来源,例如使用银阳极来存储离子,锗硫化物玻璃作为电解质,阴极则是惰性钨材料。如图1A和图1B导电桥接随机存储器的存储单元100的一般包括下电极10、电介质开关层11和上电极12,导电桥接随机存储单元及存储器一般采用十字交叉结构(crossbar),示例性地,下电极沿10纵向布置,上电极12沿横向布置,二者交叉的地方在二者之间形成电介质开关层11。目前导电桥接随机存储器的研究主要集中如何改善存储器窗口范围、持久性和存储密度。因此,需要提出一种新的阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置,以解决上述问题。
技术实现思路

技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足,本专利技术提出一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法,可以提高存储密度,改善持久性和窗口范围(windowmargin)。本专利技术一方面提供一种阻变随机存储器存储单元的制作方法,其包括:提供半导体衬底,在所述半导体衬底上形成层叠结构,所述层叠结构包括交错层叠的第一电极层和隔离层;在所述层叠结构的侧壁上形成阻变层;至少在所述阻变层的侧壁上形成第二电极层,从而形成多个存储单元。示例性,所述阻变层包括第一金属氧化物层和相对所述层叠结构位于所述第一金属氧化物层外侧的第二金属氧化物层所述层叠结构上设置有两个以上的沿第一方向间隔布置的所述第二电极层,所述第一方向与所述层叠结构的堆叠方向垂直,并平行于所述阻变层。示例性,至少在所述阻变层的侧壁上形成第二电极层的步骤包括:在所述层叠结构顶部、所述阻变层的侧壁和所述半导体衬底的表面上形成第二电极材料层;对所述第二电极材料层进行图形化以至少在所述侧壁上形成沿所述第一方向间隔布置的所述第二电极层。示例性,所述层叠结构的数量为两个以上,并沿第二方向间隔排列;所述第二电极层覆盖所述层叠结构的顶部、所述阻变层的侧壁,以及所述半导体衬底的表面;相邻的所述层叠结构上的位于沿所述第二方向延伸的同一直线上的所述第二电极层彼此电性连接。示例性,所述第一电极层、阻变层和第二电极层形成导电桥接结构。根据本专利技术的阻变随机存储器存储单元的制作方法,通过形成第一电极层和隔离层的层叠结构,并在层叠结构的侧壁上依次形成阻变层第二电极层,这样,在所述层叠结构中,所述第二电极层与多个所述第一电极层以及阻变层形成多个存储单元,即沿所述层叠结构的堆叠方向位于同一直线上的多个存储单元共用一个第二电极层,进一步地,所述层叠结构上设置有两个以上的沿第一方向间隔布置的所述第二电极层,即沿所述层叠结构的延伸方向位于同一水平面的存储单元共用一个第一电极层,这样便在三维方向形成多个存储单元的堆叠,形成三维阻变随机存储器存储单元,提高了器件的存储密度。本专利技术另一方面提供一种阻变随机存储器存储单元,其包括:半导体衬底,在所述半导体衬底上形成有层叠结构,所述层叠结构包括交错层叠的第一电极层和隔离层;在所述层叠结构的侧壁上形成有阻变层;至少在所述阻变层的侧壁上形成有第二电极层。示例性,所述阻变层包括第一金属氧化物层和相对所述层叠结构位于所属第一金属氧化物层外侧的第二金属氧化物层。示例性,所述层叠结构上设置有两个以上的沿第一方向间隔布置的所述第二电极层,所述第一方向与所述层叠结构的堆叠方向垂直,并平行于所述阻变层。示例性地,所述层叠结构的数量为两个以上,并沿第二方向间隔排列。示例性地,所述第二电极层覆盖所述层叠结构的顶部、所述阻变层的侧壁,以及所述半导体衬底的表面;相邻的所述层叠结构上的位于沿所述第二方向延伸的同一直线上的所述第二电极层彼此电性连接。示例性,所述第一电极层、阻变层和第二电极层形成导电桥接结构。本专利技术提出的阻变随机存储器存储单元,具有较高的存储密度,以及改善的持久性和窗口范围(windowmargin)。本专利技术再一方面提供一种电子装置,其包括如上所述的阻变随机存储器存储单元以及与所述阻变随机存储器存储单元的电子组件。本专利技术提出的电子装置,由于具有上述阻变随机存储器存储单元,因而具有类似的优点。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述,用来解释本专利技术的原理。附图中:图1A示出了目前一种阻变随机存储器存储单元示意俯视图;图1B示出了图1A所示的阻变随机存储器存储单元沿A-A方向的示意性剖视图;图2示出了根据本专利技术一实施方式的阻变随机存储器存储单元的制作方法的示意性步骤流程图;图3A~图7A示出了根据本专利技术一实施方式的阻变随机存储器存储单元的制作方法依次实施各步骤所获得器件的示意性剖面图;图3B~图7B示出了根据本专利技术一实施方式的阻变随机存储器存储单元的制作方法依次实施各步骤所获得半导体器件的示意性俯视图,图3B~图7B依次是图3A~图7A沿B-B方向的剖面图;图8示出了根据本专利技术一实施方式的电子装置的示意图。具体实施方式在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本专利技术发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是,本专利技术能够以不同形式实施,而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地,提供这些实施例将使公开彻底和完全,并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中,为了清楚,层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白,当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种阻变随机存储器存储单元的制作方法,其特征在于,包括:提供半导体衬底,在所述半导体衬底上形成层叠结构,所述层叠结构包括交错层叠的第一电极层和隔离层;在所述层叠结构的侧壁上形成阻变层;至少在所述阻变层的侧壁上形成第二电极层,从而形成多个存储单元。

【技术特征摘要】
1.一种阻变随机存储器存储单元的制作方法,其特征在于,包括:提供半导体衬底,在所述半导体衬底上形成层叠结构,所述层叠结构包括交错层叠的第一电极层和隔离层;在所述层叠结构的侧壁上形成阻变层;至少在所述阻变层的侧壁上形成第二电极层,从而形成多个存储单元。2.根据权利要求1所述的阻变随机存储器存储单元的制作方法,其特征在于,所述阻变层包括第一金属氧化物层和相对所述层叠结构位于所述第一金属氧化物层外侧的第二金属氧化物层。3.根据权利要求1所述的阻变随机存储器存储单元的制作方法,其特征在于,所述层叠结构上设置有两个以上的沿第一方向间隔布置的所述第二电极层,所述第一方向与所述层叠结构的堆叠方向垂直,并平行于所述阻变层。4.根据权利要求3所述的阻变随机存储器存储单元的制作方法,其特征在于,至少在所述阻变层的侧壁上形成第二电极层的步骤包括:在所述层叠结构顶部、所述阻变层的侧壁和所述半导体衬底的表面上形成第二电极材料层;对所述第二电极材料层进行图形化以至少在所述侧壁上形成沿所述第一方向间隔布置的所述第二电极层。5.根据权利要求1所述的阻变随机存储器存储单元的制作方法,其特征在于,所述层叠结构的数量为两个以上,并沿第二方向间隔排列;所述第二电极层覆盖所述层叠结构的顶部、所述阻变层的侧壁,以及所述半导体衬底的表面;相邻的所述层叠结构上的位于沿所述第二方向延伸的同一直线上的所述第二电极层彼此电性连接。6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的阻变随机存储器存储单元的制作...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋以斌
申请(专利权)人:中芯国际集成电路制造上海有限公司中芯国际集成电路制造北京有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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