阻变随机存取存储器件制造技术

本发明专利技术公开了一种阻变存储器件，所述阻变存储器件包括：下电极，所述下电极设置在衬底上；第一电阻层和第二电阻层，所述第一电阻层和所述第二电阻层分别设置在下电极的相对侧，并且分别在不同的电压下呈现出电阻变化；以及上电极，所述上电极设置在第一电阻层和第二电阻层上。

【技术实现步骤摘要】
阻变随机存取存储器件相关申请的交叉引用本申请要求2012年1月4日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2012-0001228的韩国专利申请的优先权，其公开的全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及一种非易失性存储器件，更具体而言，涉及阻变存储器件、包括阻变存储器件的系统以及制造阻变存储器件的方法。
技术介绍
随着数字通信技术和电子电器技术的快速发展，现有存储器件（诸如动态随机存取存储器（DRAM）或快闪存储器）在获得更高集成度和更高器件性能方面将很快达到其物理极限。例如，代表非易失性存储器的快闪存储器在编程操作和擦除操作中使用高电压，并且由于比例正在缩小的相邻单元之间的干扰而具有物理极限。此外，快闪存储器具有低操作速度和高功耗的问题。作为现有存储器件的替代，正在研究不同类型的存储器件，以基于诸如相变、磁场变化等的不同特性来储存数据。例如，相变存储器件可以通过造成相变来改变材料的电阻而储存信息。已经研究了铁电RAM（FeRAM），但是关于其材料稳定性产生了顾虑。还研究了磁性RAM（MRAM），但是其具有复杂的制造工艺、多层结构以及较小的读取/写入余量。作为以上讨论的存储器件的替代，已经研究了阻变随机存取存储器（ReRAM），以根据施加到薄膜的电压而基于薄膜的电阻变化来储存数据。理论上，ReRAM在大量写入操作和擦除操作之后不存在恶化的问题，并且即使在高温下也呈现出正常操作特性。另外，ReRAM呈现出非易失性特点并且提供良好的数据稳定性。此外，ReRAM根据施加到其的输入脉冲而以10ns至20ns改变电阻1000次或更多次的高操作速度操作。由于ReRAM器件的可变电阻层一般为单层，所以ReRAM可以被高度地集成并且以高速操作。另外，可以将用于补偿金属氧化物半导体（CMOS）的典型集成技术应用于ReRAM。这里，可变电阻层一般由氧化物形成。具体地，氧化物包括二元氧化物和钙钛矿氧化物。近来，ReRAM的可变电阻层通常由掺金属的钙钛矿氧化物构成。作为ReRAM器件的一个实例，韩国专利公开No.2006-106035公开了一种ReRAM器件，所述ReRAM器件包括由掺Cr的钙钛矿氧化物SrZr3形成的电阻层。韩国专利公开No.2004-63600公开了一种ReRAM器件，所述ReRAM器件包括铱（Ir）衬底、形成在衬底上的Ta、TaN、Ti、TiN、TaAlN、TiSiN、TaSiN、TiAl或TiAlN的阻挡层、以及在阻挡层上形成为电阻层的Pr0.7Ca0.3MnO3（PCMO）薄膜。然而，由于这些存储器件是单电平器件（允许形成在上数据线和下数据线的交叉处的器件储存单个导通/关断信息），因此这种存储器件具有比多电平器件低的每单位面积数据存储容量。因此，具有如下的存储器件是有用的，即所述存储器件经由简单的制造工艺制造而没有表面污染，可应用于包括非易失性存储器件的各种存储器件，并且允许经由控制操作电压来调整各种电阻状态。
技术实现思路
本专利技术针对提供一种能够经由简单的工艺来实现多电平数据状态的阻变存储器件和包括阻变存储器件的电子系统。本专利技术还针对提供一种能够经由简单的工艺来实现多电平数据状态的制造阻变存储器件的方法。根据本专利技术的一个方面，一种阻变存储器件包括：下电极，所述下电极设置在衬底上；第一电阻层和第二电阻层，所述第一电阻层和第二电阻层分别设置在下电极的相对侧，并且分别在不同的电压下呈现出电阻变化；以及上电极，所述上电极设置在第一电阻层和第二电阻层上。根据本专利技术的另一个方面，一种阻变存储器件包括：多个第一导线，所述多个第一导线设置成彼此平行；多个第二导线，所述多个第二导线设置成彼此平行，同时大体以直角与第一导线相交叉；以及阻变存储器单元，所述阻变存储器单元设置在第一导线与第二导线之间的交叉处。阻变存储器单元中的每个包括：第一电阻层，所述第一电阻层与第一导线中的相应一个的一侧连接，并且在一定电压下呈现出电阻变化；第二电阻层，所述第二电阻层与相应导线的对侧连接，并且在与第一电阻层不同的电压下呈现出电阻变化。根据本专利技术的另一个方面，一种阻变存储器件包括：多个第一数据线，所述多个第一数据线设置成彼此平行；多个第二数据线，所述多个第二数据线设置成彼此平行，同时大体以直角与第一数据线相交叉；以及第一阻变存储器和第二阻变存储器，所述第一阻变存储器和所述第二阻变存储器分别设置在第一数据线和第二数据线之间的每个交叉处的每个第一数据线的相对侧，并且在第一电压下分别呈现出不同的电阻变化特性。根据本专利技术的另一个方面，一种电子系统包括控制器、输入/输出单元以及存储单元，它们通过总线耦接。这里，存储单元是阻变存储器件，所述阻变存储器件包括：多个第一数据线，所述多个第一数据线设置成彼此平行；多个第二数据线，所述多个第二数据线设置成彼此平行，同时大体以直角与第一数据线相交叉；以及第一阻变存储器和第二阻变存储器，所述第一阻变存储器和所述第二阻变存储器分别设置在第一数据线与第二数据线之间的每个交叉处的每个第一数据线的相对侧处，并且在一定电压下呈现出不同的电阻变化特性。根据本专利技术的另一个方面，一种制造阻变存储器件的方法包括以下步骤：在衬底上以条纹形状形成第一导线，以恒定的间隔彼此分隔开；形成填充第一导线之间的空间同时覆盖第一导线的层间绝缘层；通过刻蚀第一对相邻的第一导线之间的层间绝缘层并且刻蚀每个第一导线的一侧来形成第一沟槽；沿着第一沟槽的内壁形成第一电阻层；在第一电阻层上形成第一导电层以填充第一沟槽；通过刻蚀包括第一对相邻的第一导线中的一个的第二对相邻的第一导线之间的第一导电层、层间绝缘层以及每个第一导线的另一侧来形成第二沟槽；沿着第二沟槽的内壁形成第二电阻层；在第二电阻层上形成第二导电层以填充第二沟槽；刻蚀第一导电层和第二导电层以及第一电阻层和第二电阻层直到暴露出层间绝缘层的上表面；在从刻蚀第一导电层和第二导电层以及第一电阻层和第二电阻层的所得结构上形成第二导线，其中，第二导线大体以直角与第一导线相交叉；以及通过刻蚀第一导电层和第二导电层来形成彼此不连接的第一导电图案和第二导电图案。根据本专利技术的另一个方面，一种制造阻变存储器件的方法包括以下步骤：在衬底上以条纹形状形成第一导线，以恒定的间隔彼此分隔开；形成填充第一导线之间的间隔同时覆盖第一导线的层间绝缘层；通过刻蚀第一对相邻的第一导线之间的层间绝缘层的一部分和每个第一导线的一侧来形成第一沟槽；在包括第一沟槽的内壁的暴露部分上形成第一电阻层；在形成有第一电阻层的表面上形成光致抗蚀剂图案；利用光致抗蚀剂图案作为掩模，刻蚀层间绝缘层的另一部分和包括第一对相邻的第一导线中的一个的第二对相邻的第一导线的另一侧，以形成第二沟槽；在包括第二沟槽的内壁的暴露部分上形成第二电阻层；刻蚀第一导电层和第二导电层直到暴露出层间绝缘层的上表面，接着去除其余的光致抗蚀剂图案；以及在包括第一沟槽和第二沟槽的第一电阻层和第二电阻层上形成第二导线，大体以直角与第一导线相交叉。附图说明从以下结合附图对实施例的详细描述，本专利技术的以上和其它的方面、特征和优点将变得更加明显，其中：图1是根据本专利技术的示例性实施例的阻变存储器阵列的一部分的等效电路图；图2是根据本专利技术的示例性实施例的阻变存储器阵列的一部分的布局图；图3a是根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻变存储器件，包括：下电极，所述下电极设置在衬底上；第一电阻层和第二电阻层，所述第一电阻层和所述第二电阻层分别设置在所述下电极的相对侧，并且分别在不同的电压下呈现出电阻变化；以及上电极，所述上电极设置在所述第一电阻层和所述第二电阻层上。

【技术特征摘要】
2012.01.04 KR 10-2012-00012281.一种阻变存储器件，包括：多个下电极，所述多个下电极设置在衬底上；第一电阻层和第二电阻层，所述第一电阻层和所述第二电阻层交替地设置在相邻的下电极之间形成的间隔中；以及上电极，所述上电极设置在所述第一电阻层和所述第二电阻层上，其中，所述第一电阻层的侧表面连接至下电极的一侧表面，以及所述第二电阻层的侧表面连接至所述下电极的相对侧表面，以及其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层在相同的电压下具有不同的开关特性。2.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层与所述下电极的上边缘连接。3.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层由不同的材料形成。4.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层由同种材料形成且具有分别不同厚度，或者分别具有不同大小的与所述下电极或所述上电极的接触面积。5.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层由选自金属氧化物层、PCMO层、硫族化物层、钙钛矿层以及掺金属的固态电解质层中的至少一种构成，所述PCMO层是Pr1-XCaXMnO3，0<X<1。6.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述上电极包括突出部，所述突出部设置在所述第一电阻层和所述第二电阻层上，并且向下形成到比所述下电极的上表面更低的高度。7.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述上电极与导电图案接触，所述导电图案设置在所述第一电阻层和所述第二电阻层上，并且向下突出到比所述下电极的上表面更低的高度。8.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述下电极的上部比下部窄。9.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述阻变存储器件根据单极性开关曲线或双极性开关曲线来操作。10.一种阻变存储器件，包括：多个第一导线，其中，这些第一导线设置成彼此平行；多个第二导线，所述多个第二导线设置在所述第一导线上，其中，这些第二导线彼此平行，并且大体以直角与所述第一导线相交叉；以及其中，阻变存储器单元包括第一电阻层和第二电阻层，其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层交替设置在相邻的第一导线之间形成的间隔中，其中，所述第一电阻层的侧表面连接至所述第一导线的一侧表面，以及所述第二电阻层的侧表面连接至所述第一导线的相对侧表面，以及其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层在相同的电压下具有不同的开关特性。11.如权利要求10所述的阻变存储器件，其中，所述第一电阻层和所述第二电阻层与所述相应第一导线的侧表面和所述相应第一导线的相对上边缘接触。12.如权利要求10所述的阻变存储器件，其中，所述第二导线中的每个包括突出部，所述突出部分别设置在所述第一电阻层和所述第二电阻层上，并且向下形成到比所述第一导线的上表面更低的高度。13.如权利要求10所述的阻变存储器件，其中，所述第二导线中的每个与导电图案接触，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宰演，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：