[发明专利]电阻式存储装置以及其制作方法

说明书

本发明公开一种电阻式存储装置以及其制作方法，其中该电阻式存储装置包括第一电极、第二电极、第一金属氧化物层、第二金属氧化物层以及多层绝缘体结构。第一金属氧化物层于垂直方向上设置于第一电极与第二电极之间。第二金属氧化物层于垂直方向上设置于第一金属氧化物层与第二电极之间。多层绝缘体结构于垂直方向上设置于第一金属氧化物层与第二金属氧化物层之间。第一金属氧化物层包括多个第一金属原子，第二金属氧化物层包括多个第二金属原子，而多层绝缘体结构包括多个第三金属原子。各第三金属原子与各第二金属原子相同，且第三金属原子在多层绝缘体结构中的原子百分比于垂直方向上逐渐改变。

技术领域

本发明涉及一种电阻式存储装置以及其制作方法，尤指一种具有多层绝缘体结构的电阻式存储装置以及其制作方法。

背景技术

半导体存储器是为计算机或电子产品中用于存储数据的半导体元件，其可概分为挥发性存储器(volatile)与非挥发性(non-volatile)存储器。挥发性存储器是指当操作的电源中断后，所存储的数据便会消失的计算机存储器，而相对地，非挥发性存储器则具有不因电源供应中断而造成存储数据遗失的特性。电阻式随机存取存储器(resistive RAM，RRAM)为一种非挥发性存储器，其具有低操作电压、低耗电以及高写入速度等特性而被视为可被应用于许多电子装置中的存储器结构。

发明内容

本发明提供了一种电阻式存储装置以及其制作方法，利用具有金属原子浓度逐渐改变的多层绝缘体结构来改善电阻式存储装置的相关特性。

本发明的一实施例提供一种电阻式存储装置，其包括一第一电极、一第二电极、一第一金属氧化物层、一第二金属氧化物层以及一多层绝缘体结构。第一金属氧化物层于一垂直方向上设置于第一电极与第二电极之间。第二金属氧化物层于垂直方向上设置于第一金属氧化物层与第二电极之间。多层绝缘体结构于垂直方向上设置于第一金属氧化物层与第二金属氧化物层之间。第一金属氧化物层包括多个第一金属原子，第二金属氧化物层包括多个第二金属原子，而多层绝缘体结构包括多个第三金属原子。各第三金属原子与各第二金属原子相同，且第三金属原子在多层绝缘体结构中的原子百分比于垂直方向上逐渐改变。

本发明之一实施例提供一种电阻式存储装置的制作方法，包括下列步骤。形成一第一电极。在第一电极上形成一第一金属氧化物层。第一金属氧化物层包括多个第一金属原子。在第一金属氧化物层上形成一多层绝缘体结构。在多层绝缘体结构上形成一第二金属氧化物层。第二金属氧化物层包括多个第二金属原子，多层绝缘体结构包括多个第三金属原子，且各第三金属原子与各第二金属原子相同。在第二金属氧化物层上形成一第二电极。多层绝缘体结构于一垂直方向上设置于第一金属氧化物层与第二金属氧化物层之间，且第三金属原子在多层绝缘体结构中的原子百分比于垂直方向上逐渐改变。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电阻式存储装置的示意图；

图2为本发明第一实施例的电阻式存储装置的操作示意图；

图3为本发明第二实施例的电阻式存储装置的示意图；

图4为本发明第二实施例的电阻式存储装置的操作示意图；

图5至图9为本发明一实施例的电阻式存储装置的制作方法的示意图，其中

图6为图5之后的状况示意图；

图7为图6之后的状况示意图；

图8为图7之后的状况示意图；

图9为图8之后的状况示意图；

图10为本发明第三实施例的电阻式存储装置的示意图。

主要元件符号说明

10 介电层

20 第一电极

30 第一金属氧化物层