[发明专利]非易失性电阻式随机存取存储器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种非易失性电阻式随机存取存储器(ReRAM)、非易失性ReRAM成分和一种用于制造非易失性ReRAM的方法。ReRAM包括第一电极、第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的电阻式切换/有源层。切换层含有壳聚糖和铝掺杂/掺入的氧化锌。切换/有源层可以被构造为根据施加的电压执行切换操作。切换/有源层可以是膜的形式。切换/有源层可以被涂覆/施加到第一电极上，并且第二电极可以被设置/施加/提供在切换/有源层上方，使得切换/有源层位于/楔入这两个电极中间。

背景技术

本发明涉及一种非易失性电阻式随机存取存储器(ReRAM)，以及一种制造非易失性电阻式随机存取存储器的方法。

US13974278指出，适合于存储器装置应用的选择器装置应当在低电压下具有低漏电流以减少非选择装置的潜行电流路径，并且在高电压下具有高漏电流以在切换期间最小化电压降。该文献描述了一种具有多层的存储选择器，其中第一层和第五层是电极。选择的电极材料是TiN、TaN、Pt或Ru。第二层和第四层是含有N、C、B、Si、Ta和Zr作为掺杂剂的ZrOx、HfOx和AlOx。第三层由TiOx或TaOx制成。在这种存储器装置中，所使用的所有材料都是无机的。

US15206076描述了一种制造电阻式切换元件的方法。存储器装置具有交叉点单元结构，该交叉点单元结构具有使用多层无机材料(诸如SiO₂和SiN)的柱状特征。然而，该装置具有复杂的存储元件结构并且完全由无机材料构成。

US8852996涉及碳掺杂电阻式切换层、包括这些层的电阻式随机存取存储器(ReRAM)单元及其形成方法。存储单元结构具有两层碳掺杂金属氧化物(例如AlO₂、HfO₂、氧化锆)。然而，报告的开/关比很低。在该工作中使用的材料也都是无机的。

US 8912518B2涉及一种诸如电阻式随机存取存储器(ReRAM)单元的半导体装置，其包括由掺杂的金属氧化物和/或氮化物形成的电流限制层。该存储单元具有多层，其中执行热处理以将有源层设置在电极上。使用诸如TiN、Nb:TiO₂和Al:AnO之类的无机材料作为有源层。I_ON和I_OFF电流具有至少五倍的差异。在示例中的一些示例中，差异仅为10¹。形成电压为7V。该单元结构不使用生物材料并且因此不是可生物降解的。还涉及热处理。报告的开/关比也低。

Hyeongwoo Yu、Minho Kim、Yoonsu Kim、Jeongsup Lee、Kyoung-Kook Kim、Sang-Jun Choi和Soohaeng Cho，Al掺杂的ZnO作为用于透明双极电阻式切换存储器的切换层，《电子》，Mater.Lett.，第10卷，第2期(2014年)，第321-32页(Hyeongwoo Yu,Minho Kim,Yoonsu Kim,Jeongsup Lee,Kyoung-Kook Kim,Sang-Jun Choi,and Soohaeng Cho；AlDoped ZnO as a Switching Layer for Transparent Bipolar Resistive SwitchingMemory.Electron.Mater.Lett.,Vol.10,No.2(2014),pp.321-32)：在该论文中，提供了Al掺杂的ZnO(AZO)层作为用于透明的电阻式切换随机存取存储器装置的电阻式切换层。铟锡氧化物(ITO)/AZO/ITO/玻璃装置显示出在可见波长区域～80％的透射率(包括玻璃基板)并且在直流300扫描周期内以低操作电压和非常低的切换阈值电压的变化展示出可靠的双极电阻式切换行为。该论文建议可以使用AZO作为用于ReRAM的膜。然而，他们认为，由于开/关比只有1个数量级，因此对于装置的性能和可靠性需要进一步的研究。