[发明专利]电桥式随机存取存储器及其制造方法

说明书

本发明提供一种电桥式随机存取存储器及其制造方法。此电桥式随机存取存储器包括底电极、金属间介电质、电阻转态组件以及顶电极。其中底电极位于基板上，金属间介电质位于底电极上。电阻转态组件位于底电极上和位于金属间介电质中，且具有倒T型的剖面。顶电极位于电阻转态组件以及金属间介电质上。本发明的电桥式随机存取存储器可以限制导电路径形成位置，还可以良好控制高电阻状态和低电阻状态之间的转换，并且降低电桥式随机存取存储器中不同的存储单元的操作变异性，进而提高最终产品的良率及可靠度。

技术领域

本发明是有关于一种存储器装置，且特别是有关于一种导电桥式电阻存储器及其制造方法。

背景技术

电桥式随机存取存储器(Conductive Bridge Random Access Memory；CBRAM)具有低操作电压、写入及擦除时间短、存储时间长、多状态存储、低功率消耗、结构及制法简单、以及可扩充等优点。因此电桥式随机存取存储器极有潜力取代目前的快闪式存储器，成为下世代的非挥发性存储器主流。

电桥式随机存取存储器包括多个存储单元，其中各存储单元主要包含两电极及夹置于其中的电阻转态层。当对存储单元进行设定(set)操作时，电极的金属离子可扩散至电阻转态层中而构成两电极之间的导电路径，而形成低电阻状态(low resistance state，LRS)。当进行重置(reset)操作时，导电路径会断开或破裂，而使存储单元由低电阻状态转换为高电阻状态(high resistance state，HRS)。而低电阻状态和高电阻状态可分别用于指示”1”与”0”的数字信号，从而提供对应的存储状态。

然而每次将存储单元转换到低电阻状态时，电阻转态层中所产生的导电路径的位置及粗细皆不相同也无法控制，导致存储单元的操作电压的变异性很大，且装置稳定性差。再者，已知存储单元的电极之间的电阻转态层中所形成的导电路径除了连接上下电极的主要部分，还包含有一些由主要部分向侧向扩散的枝状部分，因此相邻的存储单元容易互相干扰。例如对某一个存储单元进行读取时，可能受到因相邻存储单元的导电路径的枝状部分互相连接而导致读取的电阻值产生错误，进而降低存储器的良率及可靠度。因此，如何避免上述情形的发生，实为一重要议题。

发明内容

本发明揭示一种电桥式随机存取存储器，包括底电极、金属间介电质、电阻转态组件以及顶电极。其中底电极位于基板上，金属间介电质位于底电极上。电阻转态组件位于底电极上和位于金属间介电质中，且具有倒T型的剖面。顶电极位于电阻转态组件以及金属间介电质上。

本发明揭示一种电桥式随机存取存储器的制造方法，包括：形成底电极于基板上；形成金属间介电质于底电极上；形成一电阻转态组件于底电极上和位于金属间介电质中；以及形成一顶电极于电阻转态组件以及金属间介电质上。其中所形成的电阻转态组件具有倒T型的剖面。本发明的电桥式随机存取存储器可以限制导电路径形成位置，还可以良好控制高电阻状态和低电阻状态之间的转换，并且降低电桥式随机存取存储器中不同的存储单元的操作变异性，进而提高最终产品的良率及可靠度。

附图说明

图1A至图1E为根据本揭露的一些实施例的制造电桥式随机存取存储器的各步骤中所对应的剖面示意图。

图2A为本揭露的一些实施例的电桥式随机存取存储器在进行设定(set)操作后的剖面示意图。

图2B为本揭露的一些实施例的电桥式随机存取存储器在进行重置(reset)操作后的剖面示意图。

图3为根据本揭露的另一些实施例的电桥式随机存取存储器的剖面示意图。

附图标记：

100～基板；

110～层间介电层；

111～扩散阻挡层；

112～底电极；

114～金属间介电质；