[发明专利]电阻式存储器及其制造方法

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存储器及其制造方法。

背景技术

近年来，电阻式存储器因具有操作电压低、操作速度快、结构简单化且耐久性佳等优点，而成为最具发展潜力的新型存储器。一般而言，电阻式存储器切换其储存状态的操作模式包括单极切换(unipolar switching)与双极切换(bipolar switching)。其中，单极切换的操作模式是利用同一极性的电压脉冲(例如，正电压脉冲或是负电压脉冲)来进行存储胞的程序化操作与抹除操作。此外，双极切换的操作模式则是利用不同极性的电压脉冲来分别进行存储胞的程序化操作与抹除操作。

此外，对于现有电阻式存储器，当操作电流经电极时会因电极的电阻特性而产生热能，通过此热能可改变存储胞中可变电阻材料层的电阻状态，进而切换存储胞的存储状态。然而，由于操作电流是对整个电极进行加热，而可变电阻材料层仅与部分电极接触，因此当所产生的热能足以改变可变电阻材料层的电阻状态时，电极中未与可变电阻材料层接触的区域处所产生的热能将不会被使用而造成浪费。此外，若为了避免能量耗费而降低操作电流，则可能导致元件的操作效率降低。

发明内容

本发明提供一种电阻式存储器，其电极在可变电阻材料层上方具有较小的厚度。

本发明提供一种电阻式存储器的制造方法，其用于制造本发明所提供的电阻式存储器。

本发明提出一种电阻式存储器，其包括第一电极、第二电极、可变电阻材料层、第一介电层以及第二介电层。第一电极具有第一部分及第二部分。第二电极相对于第一电极而配置。可变电阻材料层具有侧壁以及相对的第一表面及第二表面，其中可变电阻材料层的第一表面与第一电极的第一部分连接；可变电阻材料层的第二表面与第二电极电性连接，且第二部分围绕可变电阻材料层的侧壁且与第一部分连接。第一介电层配置于第一电极与第二电极之间。第二介电层配置于可变电阻材料层与第一电极的第二部分之间。

在本发明的一实施例中，上述第一部分的材料与第二部分的材料不同，且第一部分的材料的电阻较第二部分的材料的电阻高。第一部分的材料包括氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)或多晶硅，而第二部分的材料包括钨、铜、铝、铝-铜合金或铝-硅-铜合金。

在本发明的一实施例中，上述第一部分的材料与第二部分的材料相同，且第一电极的材料包括氮化钛、氮化钽、钨、铜、铝、铝-铜合金或铝-硅-铜合金。

在本发明的一实施例中，上述的电阻式存储器还包括导体层，且导体层连接可变电阻材料层与第二电极。

在本发明的一实施例中，上述可变电阻材料层的材料包括硫属化合物(chalcogenide)或过渡金属氧化物。

在本发明的一实施例中，上述的第二电极具有第三部分及第四部分，且可变电阻材料层的第二表面与第二电极的第三部分连接，而第四部分围绕可变电阻材料层的侧壁且与第三部分连接。

在本发明的一实施例中，上述的第二介电层配置于可变电阻材料层与第一电极的第二部分之间，以及配置于可变电阻材料层与第二电极的第四部分之间。

在本发明的一实施例中，上述第二电极的第三部分的材料与第四部分的材料不同，且第三部分的材料的电阻较第四部分的材料的电阻高。第三部分的材料包括氮化钛、氮化钽或多晶硅，而第四部分的材料包括钨、铜、铝、铝-铜合金或铝-硅-铜合金。

在本发明的一实施例中，上述第二电极的第三部分的材料与第四部分的材料相同，且第二电极的材料包括氮化钛、氮化钽、钨、铜、铝、铝-铜合金或铝-硅-铜合金。

本发明另提出一种电阻式存储器，其包括第一电极、第二电极、存储元件及介电层。第一电极具有第一厚度及第二厚度，且第一厚度大于第二厚度。第二电极相对于第一电极而配置。存储元件具有第一表面及第二表面，且存储元件位于具有第二厚度的第一电极与第二电极之间。介电层围绕存储元件，其中介电层与存储元件的第一表面成共平面，且介电层与存储元件的第一表面接触具有第二厚度的第一电极。

在本发明的另一实施例中，上述第一电极的材料包括氮化钛、氮化钽、钨、铜、铝、铝-铜合金或铝-硅-铜合金。

在本发明的另一实施例中，上述的电阻式存储器还包括导体层，且导体层连接存储元件与第二电极。

在本发明的另一实施例中，上述存储元件的材料包括硫属化合物或过渡金属氧化物。