一种阻变存储器及其制作方法技术

本发明专利技术提供的一种阻变存储器及其制作方法，包括：提供一衬底，衬底的生长面包括多个台体；在衬底的生长面上形成下电极薄膜，下电极薄膜对应台体的顶面的区域高于多个台体之间的凹槽区域；在下电极薄膜背离衬底一侧形成绝缘层，绝缘层对应台体的顶面的区域为镂空区域；在绝缘层背离衬底一侧形成阻变层，阻变层与下电极薄膜对应台体的顶面的区域接触；在阻变层背离衬底一侧形成多个上电极，上电极与台体一一对应。上电极的尺寸将由台体的顶面的直径所决定，而通过优化台体的顶面的直径尺寸，可以将上电极的尺寸控制在纳米级范围内，进而使得该阻变存储器具有更小的电极尺寸，以降低阻变存储器电阻转换参数的离散型，从而改善阻变存储器的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种阻变存储器及其制作方法
本专利技术涉及阻变存储器
，更为具体的说，涉及一种阻变存储器及其制作方法。
技术介绍
阻变存储器(RRAM，ResistiveRandomAccessMemory)主要是利用某些薄膜材料，在电激励的作用下会现出不同电阻状态(高阻态、低阻态)的转变现象，来实现“0”和“1”存储的存储器，这与相变存储器的原理相似，不同之处是阻变存储器的基本构造是金属-绝缘层-金属(MIM，Metal-Insulator-Metal)或金属-绝缘层-半导体(MIS，Metal-Insulator-Semiconductor)构造，两层之间的阻变层为金属氧化物而不是相变材料。阻变存储器的所用的阻变材料种类很多，与传统CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺兼容的二元金属氧化物拥有优良良好的阻变特性，因而成为列RRAM研究的主流。与闪存不同，阻变存储器并不依靠电荷来储存信息，因而不存在隧穿层过薄而泄露电子的问题。与前面介绍的其他存储器相比，RRAM存储器还拥有工艺简单、器件尺寸可缩小性好、存取速率快、低能耗、维持时间长等优点。是将来最有希望的新型存储器之一。但是阻变存储器还存在一些急需改进的地方，例如怎样提高器件存储窗口，降低电阻转变参数离散性，减小功耗等。造成电阻转变参数离散性大的原因之一是导电细丝生成的不确定性。有研究表明通过缩小电极尺寸可以显著提高阻变存储器件的性能。而通过常规的光刻技术难以获得特征尺寸500nm以下的图形。为了得到获得更小的图形特征尺寸，探索获得更小尺寸电极的方法，是现今研究人员主要研究趋势之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种阻变存储器及其制作方法，该阻变存储器具有更小的电极尺寸，从而改善阻变存储器的性能。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种阻变存储器的制作方法，包括：提供一衬底，所述衬底的生长面包括多个台体；在所述衬底的生长面上形成下电极薄膜，所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域高于所述多个台体之间的凹槽区域；在所述下电极薄膜背离所述衬底一侧形成绝缘层，所述绝缘层对应所述台体的顶面的区域为镂空区域；在所述绝缘层背离所述衬底一侧形成阻变层，所述阻变层与所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域接触；在所述阻变层背离所述衬底一侧形成多个上电极，所述上电极与所述台体一一对应。可选的，所述多个台体的形成包括：在所述衬底的生长面上旋涂光刻胶，并图形化所述光刻胶；采用ICP刻蚀工艺在所述衬底的生长面刻蚀形成多个台面。可选的，所述台体的顶面直径范围为10nm-100nm，包括端点值；所述台体的底面直径范围为1um-3um，包括端点值；以及，所述台体的高度范围为0.5um-2um，包括端点值。可选的，所述下电极薄膜为钛层和铂层的叠层薄膜；其中，所述钛层位于所述衬底与所述铂层之间。可选的，所述钛层的厚度范围为1nm-10nm，包括端点值；以及，所述铂层的厚度范围为5nm-20nm，包括端点值。可选的，所述绝缘层为氮化硅绝缘层。可选的，所述绝缘层的厚度范围大于1um。可选的，所述阻变层为HfOx阻变层。可选的，所述上电极为铜电极。相应的，本专利技术还提供了一种阻变存储器，包括：衬底，所述衬底的生长面包括多个台体；位于所述衬底的生长面上的下电极薄膜，所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域高于所述多个台体之间的凹槽区域；位于所述下电极薄膜背离所述衬底一侧的绝缘层，所述绝缘层对应所述台体的顶面的区域为镂空区域；位于所述绝缘层背离所述衬底一侧的阻变层，所述阻变层与所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域接触；以及，位于所述阻变层背离所述衬底一侧的多个上电极，所述上电极与所述台体一一对应。相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：本专利技术提供的一种阻变存储器及其制作方法，包括：提供一衬底，所述衬底的生长面包括多个台体；在所述衬底的生长面上形成下电极薄膜，所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域高于所述多个台体之间的凹槽区域；在所述下电极薄膜背离所述衬底一侧形成绝缘层，所述绝缘层对应所述台体的顶面的区域为镂空区域；在所述绝缘层背离所述衬底一侧形成阻变层，所述阻变层与所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域接触；在所述阻变层背离所述衬底一侧形成多个上电极，所述上电极与所述台体一一对应。由上述内容可知，本专利技术提供的技术方案，上电极的尺寸将由台体的顶面的直径所决定，而通过优化台体的顶面的直径尺寸，可以将上电极的尺寸控制在纳米级范围内，进而使得该阻变存储器具有更小的电极尺寸，以降低阻变存储器电阻转换参数的离散型，从而改善阻变存储器的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种阻变存储器的制作方法的流程图；图2a-图2e为图1所示制作方法的流程图相应的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
所述，造成电阻转变参数离散性大的原因之一是导电细丝生成的不确定性。有研究表明通过缩小电极尺寸可以显著提高阻变存储器件的性能。而通过常规的光刻技术难以获得特征尺寸500nm以下的图形。为了得到获得更小的图形特征尺寸，探索获得更小尺寸电极的方法，是现今研究人员主要研究趋势之一。基于此，本申请实施例提供了一种阻变存储器及其制作方法，该阻变存储器具有更小的电极尺寸，从而改善阻变存储器的性能。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图2e所示，对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。参考图1所示，为本申请实施例提供的一种阻变存储器的制作方法的流程图，其中，制作方法包括：S1、提供一衬底，所述衬底的生长面包括多个台体；S2、在所述衬底的生长面上形成下电极薄膜，所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域高于所述多个台体之间的凹槽区域；S3、在所述下电极薄膜背离所述衬底一侧形成绝缘层，所述绝缘层对应所述台体的顶面的区域为镂空区域；S4、在所述绝缘层背离所述衬底一侧形成阻变层，所述阻变层与所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域接触；S5、在所述阻变层背离所述衬底一侧形成多个上电极，所述上电极与所述台体一一对应。由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，上电极的尺寸将由台体的顶面的直径所决定，而通过优化台体的顶面的直径尺寸，可以将上电极的尺寸控制在纳米级范围内，进而使得该阻变存储器具有更小的电极尺寸，以降低阻变存储器电阻转换参数的离散型，从而改善阻变存储器的性能。进一步的，结合图2a至图2e所示的结构示意图对本申请实施例提供的制作方法进行详细的描述，其中，图2a-图2e为图1所示制作方法的流程图相应的结构示意图。参考图2a所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻变存储器的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底的生长面包括多个台体；在所述衬底的生长面上形成下电极薄膜，所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域高于所述多个台体之间的凹槽区域；在所述下电极薄膜背离所述衬底一侧形成绝缘层，所述绝缘层对应所述台体的顶面的区域为镂空区域；在所述绝缘层背离所述衬底一侧形成阻变层，所述阻变层与所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域接触；在所述阻变层背离所述衬底一侧形成多个上电极，所述上电极与所述台体一一对应。

【技术特征摘要】
1.一种阻变存储器的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底的生长面包括多个台体；在所述衬底的生长面上形成下电极薄膜，所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域高于所述多个台体之间的凹槽区域；在所述下电极薄膜背离所述衬底一侧形成绝缘层，所述绝缘层对应所述台体的顶面的区域为镂空区域；在所述绝缘层背离所述衬底一侧形成阻变层，所述阻变层与所述下电极薄膜对应所述台体的顶面的区域接触；在所述阻变层背离所述衬底一侧形成多个上电极，所述上电极与所述台体一一对应。2.根据权利要求1所述的阻变存储器的制作方法，其特征在于，所述多个台体的形成包括：在所述衬底的生长面上旋涂光刻胶，并图形化所述光刻胶；采用ICP刻蚀工艺在所述衬底的生长面刻蚀形成多个台面。3.根据权利要求1所述的阻变存储器的制作方法，其特征在于，所述台体的顶面直径范围为10nm-100nm，包括端点值；所述台体的底面直径范围为1um-3um，包括端点值；以及，所述台体的高度范围为0.5um-2um，包括端点值。4.根据权利要求1所述的阻变存储器的制作方法，其特征在于，所述下电极薄膜为钛层和铂层的叠层薄膜；其中，所述钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，刘明，胡媛，赵盛杰，路程，张培文，张凯平，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11