[发明专利]阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置

说明书

本发明提供一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置，该阻变随机存储器存储单元包括：提供半导体衬底，在半导体衬底上形成图形化的第一电极材料层；在第一电极材料层的侧壁上依次形成阻变材料层和第二左电极材料层；在所述半导体衬底形成第一层间介电层，所述第一层间介电层覆盖所述第二电极材料层的侧壁；沿第一方向对述第一电极材料层、阻变材料层和第二左电极材料层进行切割，以形成多个间隔的阻变随机存储器存储单元。该阻变随机存储器存储单元具有改善的工作窗口和存储密度，因而具有更高的存储密度和更低的成本，以及更好地性能。该阻变随机存储器存储单元的制作方法可以提高器件存储密度和工作窗口。该电子装置具有类似的优点。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置。

背景技术

阻变随机存储器(RRAM)是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器(NVM)器件。近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注，这其中包括铁电随机存储器(FeRAM)、磁性随机存储器(MRAM)、相变随机存储器(PCRAM)、导电桥接随机存储器(CBRAM)等。

导电桥接随机存储器(CBRAM)的原理是导电细丝处于固态电解质/金属氧化物中(写入)或通过施加的偏置电压使导电细丝破裂(擦除)。如铜和银一样可氧化的电极提供了组成绝缘电解质中导电细丝的金属离子的来源，例如使用银阳极来存储离子，锗硫化物玻璃作为电解质，阴极则是惰性钨材料。如图1A和图1B导电桥接随机存储器的存储单元100的一般包括下电极10、电介质开关层11和上电极12，导电桥接随机存储单元及存储器一般采用十字交叉结构(cross bar)，示例性地，下电极沿10纵向布置，上电极12沿横向布置，二者交叉的地方在二者之间形成电介质开关层11。目前导电桥接随机存储器的研究主要集中在使固态电解质/金属氧化物或电介质开关层呈现多种电阻状态，例如呈现三种电阻状态(高阻态、低阻态和中间阻态)，从而使导电桥接随机存储器实现多电平，进而提高存储密度。然而，目前的导电桥接随机存储单元(cell)并不能很好地实现多电平，使得导电桥接随机存储器存储密度难以提高。

因此，需要提出一种新的阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置，以解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明提出一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法，可以改善了工作窗口和存储密度，进而实现了更高的存储密度和更低的成本，以及更好地性能。

本发明一方面提供一种阻变随机存储器存储单元的制作方法，其包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形化的第一电极材料层；在所述图形化的第一电极材料层的侧壁上依次形成阻变材料层和第二电极材料层；在所述半导体衬底上形成第一层间介电层，所述第一层间介电层覆盖所述第二电极材料层的侧壁；沿第一方向对所述第一电极材料层、阻变材料层和第二电极材料层进行切割，以形成多个间隔的阻变随机存储器存储单元，其中，所述阻变随机存储器存储单元包括第一电极，分别位于所述第一电极两侧的第二左电极和，所述第一电极由切割后剩余的所述第一电极材料层构成，所述第二左电极、第二右电极均由切割后剩余的所述第二电极材料层构成，所述第一阻变层、第二阻变层均由切割后剩余的所述阻变材料层构成第二右电极，以及位于所述第一电极和第二左电极之间的第一阻变层，和位于所述第一电极和第二右电极之间的第二阻变层。