[发明专利]一种缩小存储节点的非易失性存储装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非易失性电阻存储器件及其制造方法，更具体地，涉及一种缩小了存储节点的非易失性存储装置及其制造方法。

背景技术

二十世纪六十年代以来，计算机技术、互联网以及新型大众化电子产品的高速发展，现今社会对集成电路市场信息存储产品的需求呈现高速上升趋势。然而，集成电路技术发展到32nm以下技术后，当前主流的存储器件，按Moore定律规律进一步发展将面临其物理极限的限制，且当前使用的半导体随机存储器的弱点是其易失性(断电情况下信息丢失)，易受电磁辐射干扰。因此寻找一种新的存储机制的非挥发存储器来替代现有的易失性存储器是今后存储器发展的必然趋势。近年来电阻型随机存储器(Resistance Random Access Memory，简称RRAM)以其高密度存储、高转化速度(ns)、长寿命(数万次转换)、低成本以及与传统CMOS工艺的兼容性等诸多的优点引起了世界各国科研院所、高校以及企业的关注和研究。电阻型随机存储器所选用材料包括二元过渡金属氧化物(TiO₂、Cu_xO、NiO、ZrO₂、ZnO等)、巨磁阻材料Pr_1-xCa_xMnO、掺杂SrTiO₃、SrZrO₃等以及有机材料和相变材料等。

随着对阻变存储器内在物理机制的研究的深入，导电细丝模型被越来越多的研究者所接受。导电细丝模型是指在电场的驱动下，阻变存储器中的氧化物的内部产生局部的金属化导电通道，金属化导电通道的产生与熔断导致了器件的电阻在高阻态和低阻态之间变化。但是由于这种导电通道是随机出现的，导致了阻变存储器的电学性质不稳定，IV重复性不好。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种非易失性电阻存储器件，能够固定存储器件中的导电通道的形成位置，从而提高存储器件的稳定性。

本发明提供一种非易失性电阻存储器件，包括顶电极、底电极以及位于顶电极和底电极之间的阻变氧化物层，其特征在于底电极与阻变氧化物层连接的一端的端部伸入到阻变氧化物层中，且该端的端部呈在伸入方向上横截面积逐渐缩小的形状，该形状例如可以为锥形或圆台形等能够产生尖端放电的形状。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件，其中底电极的锥形端部的锥角范围为30-90度。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件，其中阻变氧化物层的材料选自TiO₂、Cu₂O、NiO、ZrO₂、ZnO、巨磁阻材料Pr_1-xCa_xMnO、掺杂SrTiO₃、SrZrO₃中的一种或多种。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件，其中底电极和顶电极的材料选自Pt、Ru、Ir、Pd、Au、Cr、Ni、Cu、TiN和石墨烯中的一种或多种。

本发明提供一种制造非易失性电阻存储器件的方法，包括：

1)形成底电极，使该底电极的一端的端部呈横截面积逐渐缩小的形状；

2)在所述底电极的呈横截面积逐渐缩小的形状的端部上形成阻变氧化物层和顶电极。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件的制造方法，其中步骤1)包括：采用定向离子束对底电极的一端的端部进行轰击，离子束与水平面形成夹角。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件的制造方法，其中步骤1)包括：采用氩离子RIE等离子刻蚀，对底电极的一端的端部进行刻蚀。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件的制造方法，其中步骤1)包括：利用选择性各向异性湿法刻蚀底电极的一端的端部。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件的制造方法，其中所述底电极可以为柱状。

根据本发明提供的非易失性电阻存储器件的制造方法，其中形成底电极的步骤可包括：

1)在介质层中形成通孔；

2)在通孔中形成柱状底电极，且底电极突出于介质层一部分；

3)将柱状底电极突出介质层的部分锥形化；

由于本发明所提供的非易失性电阻存储器件的底电极与阻变氧化物层连接的一端呈例如锥形等横截面积逐渐缩小的形状，且该锥形尖端嵌入到阻变氧化物层之中，因此在驱动电流经过时，由于电子最有可能的路径是经由底电极的锥形尖端到达顶电极，所以底电极锥形尖端部位最容易形成导电通道，从而固定了导电通道的形成位置，提高了电阻存储器件的稳定性。

附图说明