[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存储器及其制造方法，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(诸如电阻式随机存取存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)的发展极为快速，是目前最受瞩目的未来存储器的结构。由于电阻式存储器具备低功耗、高速运作、高密度以及相容于互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺技术的潜在优势，因此非常适合作为下一世代的非易失性存储器元件。

现行的电阻式存储器通常包括相对配置的上电极与下电极以及位于上电极与下电极之间的介电层。当对现行的电阻式存储器进行设定(set)时，我们首先需进行灯丝形成(filament forming)的程序。对电阻式存储器施加正偏压，使电流从上电极流至下电极，使得介电层中产生氧空缺(oxygen vacancy)或氧离子(oxygen ion)而形成电流路径，且此时灯丝形成。在所形成的灯丝中，邻近上电极处的部分的直径会大于邻近下电极处的部分的直径。此外，当对现行的电阻式存储器进行重置(reset)时，对电阻式存储器施加负偏压，使电流从下电极流至上电极。此时，邻近下电极处的氧空缺或氧离子脱离电流路径，使得灯丝在邻近下电极处断开。

在对现行的电阻式存储器进行重置的过程中，若在邻近下电极处的氧空缺或氧离子的数量太多，常常会导致脱离电流路径的氧空缺或氧离子移至上述电流路径的周围而形成新的电流路径。或者，由于邻近下电极处的氧空缺或氧离子的数量太多，所施加的负偏压并不足以使邻近下电极处的氧空缺或氧离子完全脱离电流路径。因此，往往需要施加较高的负偏压以及增加施加负偏压的时间，因而导致重置效率不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电阻式存储器，其在两电极之间具有至少两种不同的介电层。

本发明另一目的在于提供一种电阻式存储器的制造方法，其包括在两电极之间形成至少两种不同的介电层。

本发明提出一种电阻式存储器，其包括第一电极、第二电极、第一介电层、第二介电层以及第三介电层。第一电极与第二电极相对设置。当对电阻式存储器进行设定时电流从第二电极流至第一电极，而当对电阻式存储器进行重置时电流从第一电极流至第二电极。第一介电层配置于第一电极与第二电极之间。第二介电层配置于第一介电层与第二电极之间。第三介电层配置于第二介电层与第二电极之间。第一介电层的材料与第三介电层的材料相同。第二介电层的材料与第一介电层及第三介电层的材料不同。

在本发明的一实施例中，还包括配置于第一介电层与第一电极之间的第四介电层。

基于上述，在本发明的电阻式存储器中，第一电极与第二电极之间至少具有材料相同的第一介电层与第三介电层以及位于第一介电层与第三介电层之间的第二介电层，且第二介电层的材料与第一介电层及第三介电层的材料不同。因此，当对本发明的电阻式存储器进行设定(电流从第二电极流至第一电极)时，部分氧空缺或氧离子会被第二介电层阻挡，故可在第一介电层中形成直径较小的灯丝。如此一来，当对本发明的电阻式存储器进行重置(电流从第一电极流至第二电极)时，由于在邻近于第一电极的第一介电层中所形成的灯丝具有较小的直径，因此可轻易地使形成灯丝的氧空缺或氧离子离开，进而可提高电阻式存储器的重置效率。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1B为依照本发明的一实施例的电阻式存储器的制造方法的剖面示意图。

图2绘示对本发明的电阻式存储器进行设定时的剖面示意图。

图3为依照本发明的另一实施例的电阻式存储器的剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、200：电阻式存储器

110：第一电极

120：第一介电层

130：第二介电层

140：第三介电层

150：第二电极

160：灯丝

162：第一灯丝部分

163：第二灯丝部分

164：第三灯丝部分

170：第四介电层

T1、T2、T3、T4：厚度

具体实施方式