阻变存储器及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种阻变存储器及其制备方法。所述阻变存储器包括：底电极、阻变层、顶电极，所述阻变层位于所述底电极之上；所述顶电极位于所述阻变层之上；所述底电极之上设置有导电突起，所述导电突起嵌在所述阻变层内，且所述导电突起顶部宽度小于底部宽度。本发明专利技术实施例还公开了一种阻变存储器的制备方法。本发明专利技术实施例所提供的阻变存储器及其制备方法，通过在底电极上设置导电突起，可以产生“避雷针”效应，使得阻变层中电场集中分布在导电突起的附近，极大的增加了导电细丝在导电突起处生成的概率，使导电细丝的生成不再是随机的，确保了阻变存储器中各个参数的稳定性，从而大大提高了阻变存储器工作的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件领域，具体来说，涉及一种。
技术介绍
随着以Flash为代表的电荷型非挥发性存储器逐渐逼近物理极限，阻变存储器作为非常有可能取代电荷型非挥发性存储器的一项技术在近十年来得到广泛的研究。相比其他类型的非挥发性存储器，阻变存储器有如下优点结构简单、速度快、与现有的场效应晶体管制备技术兼容、进一步按比例缩小的潜力大、可实现多值存储等。导电细丝理论作为阻变存储器的导电机制在学术界得到了广泛的认可，这种理论认为阻变存储器发生电阻变化，是由于阻变材料中连接两端电极的导电细丝的形成与断裂所致在外加电场作用下，阻变材料中的氧空位或金属离子发生迁移以及发生电化学反应，形成导电细丝，当导电细丝形成并连接到两端电极时，阻变存储器进入低阻状态；在热作用或者反向电场作用下，细丝部分甚至完全断裂，从而使阻变存储器进入高阻状态。然而，由于导电细丝形成与断裂的随机性，阻变材料的许多关键参数都存在很大的涨落，这种涨落严重降低了阻变存储器工作的稳定性和可靠性，同时，也增加了外围电路的复杂性，成为其在实际运用中的一个重要障碍。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种，通过在阻变存储器的底电极上设置一个导电突起，产生“避雷针”效应，大大提高了导电细丝形成与断裂的稳定性。一方面，本专利技术实施例提供了一种阻变存储器，包括底电极、阻变层、顶电极，所述阻变层位于所述底电极之上；所述顶电极位于所述阻变层之上；所述底电极之上设置有导电突起，所述导电突起嵌在所述阻变层内，且所述导电突起顶部宽度小于底部宽度。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种阻变存储器的制备方法，包括在衬底上形成底电极；在所述底电极上形成顶部宽度小于底部宽度的导电突起；在所述底电极及所述导电突起上形成阻变层，并使所述导电突起嵌在所述阻变层内部；在所述阻变层上形成顶电极。由以上技术特征可知，本专利技术实施例所提供的阻变存储器，通过在底电极上设置导电突起，可以产生“避雷针”效应，使得阻变层中电场集中分布在导电突起的附近，极大的增加了导电细丝在导电突起处生成的概率，使导电细丝的生成不再是随机的，确保了阻变存储器中各个参数的稳定性，从而大大提高了阻变存储器工作的可靠性和稳定性。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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为本专利技术实施例所提供的阻变存储器的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的阻变存储器另一种结构示意图；图3为制备本专利技术实施例所提供的阻变存储器的方法流程图；图4为制备本专利技术实施例所提供的阻变存储器的另一种方法流程图；图5 10为制备本专利技术实施例所提供的阻变存储器的示意图；图1f 19为制备本专利技术实施例所提供的阻变存储器的另一种示意图。具体实施例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、完整的描述，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作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。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。参见图1，为本专利技术实施例所提供的阻变存储器的结构示意图。所述阻变存储器包括底电极11、阻变层12、顶电极14，所述阻变层12位于所述底电极11之上；所述顶电极14位于所述阻变层12之上；所述底电极11之上设置有导电突起13，所述导电突起13嵌在所述阻变层12内，且所述导电突起13顶部宽度小于底部宽度，需要指出的，所述导电突起的顶部为靠近顶电极的部分，底部为位于底电极的部分。可选的，所述导电突起13的顶部的宽度范围为IOnm到30nm，此宽度范围接近于导电细丝的直径范围，可以更好的控制导电细丝的生长路径。所述导电突起13的生长厚度范围可以为40nm到60nm。形成所述导电突起13的材料为任意已知或者即将出现的有一定活性的金属导电材料，例如，可以是Cu、Al、T1、TiN、Ag和Ni的任意一种。形成所述底电极11的材料为任意已知或者即将出现的惰性金属导电材料，例如，可以是Pt或者Au。需要指出的，为了在刻蚀形成导电突起时，底电极不被刻蚀，相对于底电极的材料，用作导电突起的材料选择更活泼的导电材料，同时，这样的设置有利于当阻变存储器在外加电场作用下，可以更快更稳定的形成导电细丝。可选的，所述底电极11的生长厚度范围可以为50nm到200nm ;所述顶电极14的生长厚度范围可以为50nm到200nm ;形成所述顶电极14的材料为任意已知或者即将出现的金属导电材料，例如，可以是Pt或者Au。需要指出的，所述顶电极的生长厚度和所述底电极的生长厚度可以相同也可以不同，形成所述顶电极的材料和形成所述底电极的材料可以相同也可以不同，在此不作限制。可选的，所述阻变层12的厚度范围可以为70nm到lOOnm，其中，所述阻变层12的厚度大于导电突起13的厚度，具体的，阻变层12与导电突起13之间的厚度差值可以根据具体情况决定，本专利技术对此不作限制。本专利技术还提供另一种阻变存储器的结构，如图2所示。在上述实施例的基础上，本实施例所述阻变存储器除了包括底电极21、阻变层23、顶电极25和导电突起24之外，在底电极21之上导电突起24两侧还设置有隔离层22，其中，所述隔离层22与所述导电突起24在衬底21上的生长厚度相同。其中，所述底电极21、阻变层23、顶电极25和导电突起24分别与上述实施例中底电极、阻变层、顶电极和导电突起类似，在此不再赘述。需要指出的，所述形成隔离层的材料可以是氮化硅。在阻变存储器大规模集成应用时，该隔离层可以起到相邻阻变存储器间的电学隔离作用；同时，在制备该阻变存储器的过程中，在执行对阻变层进行化学机械抛光的工艺步骤时，该隔离层还可以用作停止层。由上述实施例可知，本专利技术实施例所提供的阻变存储器，通过在底电极上设置导电突起，可以产生“避雷针”效应，使得阻变层中电场集中分布在导电突起的附近，极大的增加了导电细丝在导电突起处生成的概率，使导电细丝的生成不再是随机的，确保了阻变存储器中各个参数的稳定性，从而大大提高了阻变存储器工作的可靠性和稳定性。相应的，本专利技术实施例还提供了阻变存储器的制备方法。如图3所示，为本专利技术实施例中制备阻变存储器的方法流程图，所述方法可以包括以下步骤。步骤101，在衬底上形成底电极。其中，所述衬底可以是多晶硅衬底也可以是其他半导体衬底；可以通过化学气相沉积或者物理气相沉积法，淀积形成底电极。可选的，所述底电极的厚度范围是50nm到200nm，具体厚度可以根据不同情况确定，在此不做限制。可选的，形成所述底电极的材料可以是任意已知或者即将出现的材料，例如，可以是P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻变存储器，其特征在于，包括底电极、阻变层、顶电极，所述阻变层位于所述底电极之上；所述顶电极位于所述阻变层之上；所述底电极之上设置有导电突起，所述导电突起嵌在所述阻变层内，且所述导电突起顶部宽度小于底部宽度。

【技术特征摘要】
1.一种阻变存储器，其特征在于，包括底电极、阻变层、顶电极，所述阻变层位于所述底电极之上；所述顶电极位于所述阻变层之上；所述底电极之上设置有导电突起，所述导电突起嵌在所述阻变层内，且所述导电突起顶部宽度小于底部宽度。2.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述底电极之上导电突起的两侧设置有隔离层，所述隔离层与所述导电突起厚度相同。3.如权利要求1或2所述的阻变存储器，其特征在于，所述导电突起的顶部的宽度范围为 IOnm 到 30nm。4.如权利要求1或2所述的阻变存储器，其特征在于，所述导电突起的生长厚度范围为 40nm 到 60nm。5.如权利要求1或2所述的阻变存储器，其特征在于，形成所述导电突起的材料为下列之一Cu、Al、T1、TiN、Ag、Ni。6.如权利要求1或2所述的阻变存储器，其特征在于，形成所述底电极的材料为下列之 Pt、Au。7.如权利要求1或2所述的阻变存储器，其特征在于，所述阻变层的厚度范围为70nm 到 IOOnm。8.一种阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括在衬底上形成底电极；在所述底电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡一茂，殷士辉，黄如，方亦陈，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：