存储器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及存储器件及其制造方法。该存储器件包括：存储层，每个存储单元的所述存储层均被隔离，所述存储层通过电阻值的变化存储信息；离子源层，其形成为使得每个存储单元的所述离子源层均被隔离，并形成为层叠在所述存储层上，所述离子源层包含Cu、Ag、Zn、Al和Zr中的至少一种元素以及Te、S和Se中的至少一种元素；绝缘层，其隔离每个存储单元的所述存储层和所述离子源层；及防扩散阻挡部，其设于每个存储单元的所述存储层和所述离子源层的周围以防止元素的扩散。根据本发明专利技术的存储器件即使在器件小型化时仍能够稳定操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及作为可变电阻非易失存储器件的。
技术介绍
相关技术提出了可变电阻非易失存储器件。作为一类可变电阻非易失存储器件，相关技术披露了一种包括如下结构的存储器件在该结构中，存储层和离子源层层叠，存储层通过电阻值的变化存储信息，离子源层包含能作为离子移动的元素(参照Aratani等的“A Novel Resistance Memory with High Scalability and NanosecondSwitching，，，IEDM2007)。例如，如在表示存储器件的横剖面的图18中所示，通过在作为第一电极的下电极 52和作为第二电极的上电极55之间布置存储层53和离子源层M来配置存储器件。另外，在图18中，附图标记51表示下电极52的下层，附图标记56表示绝缘层。离子源层M包含Cu、Ag和Si中的至少一种元素以及Te、S和％中的至少一种元ο存储层53是由钽氧化物、铌氧化物、铝氧化物、铪氧化物和锆氧化物中的任一氧化物或其混合材料制成(例如，参照日本专利JP-A-2006-173267)。图18所示的结构是用于说明存储器件的操作原理的结构。如图19所示，在实际器件中，特别是在进行器件尺寸的小型化时，需要隔离各存储单元的离子源层53和存储层M。另外，在图19中，附图标记51表示下电极52的下层，附图标记56表示覆盖上电极55的层(绝缘层等)。另外，附图标记57表示隔离各存储单元的绝缘层。另外，在图19 中，以与图18的结构垂直翻转的方式表示离子源层53和存储层M。此时，包含在离子源层53或存储层M中的诸如Cu之类的元素在金属和绝缘膜中具有较大的扩散系数，于是在器件的操作期间这些元素在存储单元之间或在配线之间扩散。这是阻止器件作为稳定的存储器件操作的原因。另外，随着将来存储器件的小型化，这个问题会变得更为显著。
技术实现思路
本专利技术针对与常规方法和器件有关的上述及其它问题，期望提供一种即使在器件小型化时仍能够稳定操作的。根据本专利技术的实施例，提供一种包括存储层的存储器件，每个存储单元的所述存储层均被隔离并通过电阻值的变化存储信息。另外，所述存储器件包括离子源层，所述离子源层形成为使得每个存储单元的所述离子源层均被隔离并形成为层叠在所述存储层上，所述离子源层包含Cu、Ag、Zn、Al和ττ中的至少一种元素以及Te、S和％中的至少一种元素。另外，所述存储器件包括绝缘层和防扩散阻挡部，所述绝缘层隔离每个存储单元的所述存储层和所述离子源层，所述防扩散阻挡部设于每个存储单元的所述存储层和所述离子源层的周围以防止元素的扩散。根据本专利技术实施例的所述存储器件，所述防扩散阻挡部设于每个存储单元的所述存储层和所述离子源层的周围。因此，能够通过所述防扩散阻挡部抑制或防止包含在由所述存储层和所述离子源层所形成的层叠结构中的诸如Cu之类的具有高扩散系数的元素的扩散。根据本专利技术的另一实施例，提供一种存储器件的制造方法。所述方法包括以下步骤在下电极上形成绝缘层并在所述绝缘层上开设到达所述下电极的孔。另外，所述方法包括以下步骤在表面上形成选自Ti、Ta、Ru、Mn、AL、Co和W的金属元素的氮化物膜或氧化物膜或这些金属元素的合金的氮化物膜或氧化物膜，所述氮化物膜或氧化物膜比所述孔的深度薄；及去除所述孔的下部中的所述氮化物膜或氧化物膜以暴露所述下电极。另外，所述方法包括以下步骤形成与所述下电极接触并充当所述存储层的第一膜，所述第一膜比所述孔的深度薄。另外，所述方法包括以下步骤在所述第一膜上形成第二膜，所述第二膜掩埋于所述孔中并充当离子源层，所述离子源层包含Cu、Ag、ai、Al和ττ中的至少一种元素以及Te、 S和％中的至少一种元素。另外，所述方法包括以下步骤平坦化表面以去除所述氮化物膜或氧化物膜、所述第一膜和所述第二膜中的每个膜的位于所述绝缘层上的部分而保留位于所述孔中的部分， 由此形成由所述氮化物膜或氧化物膜形成并防止元素扩散的防扩散阻挡膜、由所述第一膜制成的存储层和由所述第二膜制成的离子源层。另外，所述方法包括以下步骤在所述离子源层上形成上电极。根据这个实施例的存储器件的所述制造方法，在开设在所述绝缘层中的所述孔的内侧处形成所述存储层和所述离子源层。因此，所述存储层和所述离子源层形成为通过所述绝缘层隔离每个存储单元的所述存储层和所述离子源层。另外，形成比所述孔的深度薄的所述氮化物膜或氧化物膜，去除位于所述孔的下部中的所述氮化物膜或氧化物膜，并去除位于所述绝缘层上的部分而保留位于所述孔中的部分，于是形成由所述氮化物膜或氧化物膜制成的所述防扩散阻挡膜。因此，能够在所述孔的侧壁上形成防扩散阻挡膜。另外，在所述氧化物膜或氮化物膜上形成充当所述存储层的所述第一膜和充当所述离子源层的所述第二膜，去除所述第一膜和所述第二膜的位于所述绝缘层上的部分而保留位于所述孔中的部分以形成所述存储层和所述离子源层。因此，在所述防扩散阻挡膜的内侧形成所述存储层和所述离子源层。即，能够制造防扩散阻挡膜形成在所述存储层和所述离子源层的周围的存储器件。根据本专利技术的再一实施例，提供一种存储器件的制造方法。所述方法包括以下步骤在下电极上形成由氧化物制成的绝缘层，并在所述绝缘层中开设到达所述下电极的孔。另外，所述方法包括以下步骤形成与所述下电极接触并充当存储层的膜，所述存储层包含Mn或Al，充当所述存储层的所述膜比所述孔的深度薄。另外，所述方法包括以下步骤在所述存储层上形成第二膜，所述第二膜掩埋于所述孔中并充当离子源层，所述离子源层包含Cu、Ag、ai、Al和ττ中的至少一种元素以及Te、 S和％中的至少一种元素。另外，所述方法包括以下步骤通过加热处理在所述绝缘层的界面处扩散包含在充当所述存储层的所述膜中的Mn或Al以形成防扩散阻挡膜，所述防扩散阻挡膜是由氧化物膜制成并防止元素的扩散。另外，所述方法包括以下步骤平坦化表面以去除所述防扩散阻挡膜、充当所述存储层的所述膜和所述第二膜中的每个膜的处于所述绝缘层上的部分而保留位于所述孔中的部分，由此形成由充当所述存储层的所述膜制成的存储层及形成由所述第二膜制成的离子源层。另外，所述方法包括以下步骤在所述离子源层上形成上电极。根据本专利技术的这个实施例的存储器件的所述制造方法，在开设在所述绝缘层中的所述孔的内侧形成所述存储层和所述离子源层。因此，所述存储层和所述离子源层形成为通过所述绝缘层隔离每个存储单元的所述存储层和所述离子源层。另外，形成比所述孔的深度薄并充当包含Mn或Al的所述存储层的膜，形成掩埋于所述孔中并充当所述离子源层的第二膜。然后，通过加热处理扩散包含在充当所述存储层的所述膜中的Mn或Al以在所述绝缘层的界面处形成所述氧化物膜。另外，去除所述氧化物膜的位于所述绝缘层上的部分而保留位于所述孔中的部分以形成由所述氧化物膜制成的所述防扩散阻挡膜。因此，能够在所述孔的侧壁上形成所述防扩散阻挡膜。另外，去除充当所述存储层的所述膜和所述第二膜中的每个膜的位于所述绝缘层上的部分而保留位于所述孔中的部分以形成所述存储层和所述离子源层。因此，在所述防扩散阻挡膜的内侧形成所述存储层和所述离子源层。即，能够制造防扩散阻挡膜形成在所述存储层和所述离子源层的周围的存储器件。根据本专利技术的又一实施例，提供一种存储器件的制造方法。所述方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种存储器件，其包括：存储层，每个存储单元的所述存储层均被隔离，所述存储层通过电阻值的变化存储信息；离子源层，其形成为使得所述每个存储单元的所述离子源层均被隔离，并形成为层叠在所述存储层上，所述离子源层包含Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｌ和Ｚｒ中的至少一种元素以及Ｔｅ、Ｓ和Ｓｅ中的至少一种元素；绝缘层，其隔离所述每个存储单元的所述存储层和所述离子源层；及防扩散阻挡部，其设于所述每个存储单元的所述存储层和所述离子源层的周围以防止元素的扩散。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：香川恵永，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP