[发明专利]电阻式随机存取存储器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体装置及其制造方法，且特别是有关于一种电阻式随机存取存储器(resistance random access memory，RRAM)装置及其制造方法。

背景技术

RRAM是使用电阻特性根据外界影响而变化的材料的存储装置。由于电源断开后电阻不变，所以RRAM是非挥发性(non-volatile)存储装置。

跟其它存储装置一样的是，RRAM包括多个储存单元(memory cell)，每个储存单元耦接至一条字符线(word line)与一条位线(bit line)。RRAM单元可包括一底电极(bottom electrode)，用于位线连接；一顶电极(top electrode)，用于字符线连接；以及一电阻膜(resistive film)，作为底电极与顶电极之间的可变电阻器(variable resistor)。此电阻膜可经程序化以使得双重状态储存电路中具有高电阻或低电阻，以使得每个胞储存一位资料，或者在多重状态储存电路中具有多个电阻预定状态(resistance-determined state)以在单个储存单元中储存多位资料。为了具有多重电阻预定状态，电阻膜需要提供高电阻值以使得此存储器可具有更多操作窗口(operation window)来执行多位储存操作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种存储器，该存储器可具有更多操作窗口来执行多位储存操作。

本发明的一范例提供一种存储器，这种存储器包括第一方向上的多条字符线；第二方向上的多条位线，每条位线耦接到至少一条字符线；以及多个存储组件，每个存储组件耦接到一条字符线及一条位线。每个存储组件包括一顶电极，连接到对应的字符线；一底电极，连接到对应的位线；一电阻层，在底电极上；以及至少两个独立的衬垫(liner)，每个衬垫的两端具有电阻材料，且每个衬垫耦接于顶电极与电阻层之间。

在另一范例中，一种制造存储器的方法包括提供第一方向上的多条字符线；提供第二方向上的多条位线；形成顶电极以连接到对应的字符线；形成底电极以连接对应的位线；在底电极上形成电阻层；以及形成至少两个独立的衬垫，每个衬垫的两端具有电阻材料，且每个衬垫耦接于顶电极与电阻层之间。

本发明的另一范例提供一种制造存储器的方法，这种方法包括提供第一方向上的多条字符线；提供第二方向上的多条位线；形成底电极；在此底电极上沉积氧化层；在此氧化层上形成绝缘层；图案化(pattern)此绝缘层、氧化层以及底电极，从而使底电极的一部分不被覆盖，且氧化层的侧面被曝露；在未覆盖的底电极上以及沿着氧化层的曝露侧面形成两个独立的衬垫；在每个衬垫的两端形成电阻材料；以及在未覆盖的底电极上形成电阻层。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1是根据本发明所提出的示范性储存单元的截面图。

图2至图7是一种非挥发性储存单元的截面图，绘示为制造图1所示的储存单元的示范性方法。

具体实施方式

请参照图1，储存单元100可形成于集成电路基底(integrated circuit substrate)102上。此储存单元100可包括一底电极104与一顶电极106。电阻层136形成于底电极104的部分上。在底电极104与顶电极106之间，有一氧化层108与一电阻结构。此电阻结构可包括两个L形衬垫120，这两个L形衬垫120被氧化层114以及一金属或金属氧化材料的层112隔开。每个L形衬垫120可包括第一氧化衬垫122、金属衬垫124以及第二氧化衬垫126。每个L形衬垫120的金属衬垫124具有两个电阻端132及134，每个电阻端132或134既可以由相同的电阻材料制成也可以由不同的电阻材料制成。