[发明专利]记忆体单元及其制造方法、记忆体阵列

说明书

本申请揭露一种记忆体单元及其制造方法和记忆体阵列。记忆体单元的制造方法包括：形成一开关元件，其中所述开关元件包含一第一电极；依序形成一第一金属层、一氧化物层与一第二金属层于开关元件上，其中第一金属层与第一电极电性连接；以及蚀刻第一金属层、氧化物层与第二金属层，以形成一记忆体结构。本申请将电阻式随机存取记忆体之非挥发性记忆体整合在开关元件中，并通过开关元件驱动包含有金属/绝缘物/金属结构的电阻式随机存取记忆体，是一种有别于传统技术的新型态的非挥发性记忆体。

技术领域

本申请关于一种记忆体单元及其制造方法，特别关于一种非挥发性记忆体之记忆体单元及其制造方法和记忆体阵列。

背景技术

非挥发性记忆体(Non-volatile memory,NVM)具高密度、低成本、低功耗、长时间记忆能力以及高耐久性等优点，其中又以硅基的闪存(Flash memory)最具优势，因其具有更高的元件密度以及更低的制造成本。

随着可携式3C产品小体积大容量的需求日益增加，闪存是目前市场成长最快的半导体元件。然而，以现有制程技术量产之闪存，其微缩将达到物理极限，且其操作特性上仍有不足的地方，因此，一些新颖的随机存取记忆体(Random access memory,RAM)孕育而生，其中最引人注目的莫过于电阻式随机存取记忆体(Resistive random access memory,RRAM)。

电阻式随机存取记忆体(RRAM)一般是由上下两层金属电极及中间一层过渡金属氧化物(Transition metal oxide,TMO)所组成，主要原理是利用过渡金属氧化物之阻值会随着所加偏压的不同而不同，从高阻态(High resistance state，“1”)到低阻态(Lowresistance state，“0”)的过程称之为SET，相反地，从低阻态到高阻态的过程称之为RESET。电阻式随机存取记忆体(RRAM)的优势为高运作速度、低成本、低功耗、结构简单，因此，是新一代的非挥发性记忆体(NVM)的主流之一。

发明内容

本申请的目的为提供一种新型态的记忆体单元及其制造方法、记忆体阵列。

本申请提出一种记忆体单元的制造方法，包括：形成一开关元件，其中开关元件包含一第一电极、依序形成一第一金属层、一氧化物层与一第二金属层于开关元件上，其中第一金属层与第一电极电性连接、以及蚀刻第一金属层、氧化物层与第二金属层，以形成一记忆体结构。

在一实施例中，制造方法更包括：形成一保护层于记忆体结构与开关元件上、形成一通孔于保护层、及形成一导电层于保护层上，其中导电层通过通孔与第二金属层接触而电性连接。

本申请另提出一种记忆体单元，包括一开关元件以及一记忆体结构。开关元件包含一第一电极。记忆体结构具有一第一金属层、一氧化物层与一第二金属层依序设置于开关元件上；其中，开关元件通过第一电极与记忆体结构的第一金属层电性连接。

在一实施例中，记忆体单元更包括一保护层及一导电层。保护层设置于记忆体结构与开关元件上，保护层具有一通孔。导电层设置于保护层上，并通过通孔与第二金属层接触而电性连接。

在一实施例中，氧化物层包含锗氮氧化物或硅锗氮氧化物，或其组合。

在一实施例中，记忆体结构为一电阻式随机存取记忆体。

本申请又提出一种记忆体阵列，包括多个上述的记忆体单元，其中多个记忆体单元成阵列排列。