CN102569650A - 一种小尺寸阻变存储器及其制备方法 - Google Patents

一种小尺寸阻变存储器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102569650A
CN102569650A CN2012100188736A CN201210018873A CN102569650A CN 102569650 A CN102569650 A CN 102569650A CN 2012100188736 A CN2012100188736 A CN 2012100188736A CN 201210018873 A CN201210018873 A CN 201210018873A CN 102569650 A CN102569650 A CN 102569650A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistance
electrode
layer
storing device
variable storing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012100188736A
Other languages
English (en)
Inventor
张丽杰
黄如
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN2012100188736A priority Critical patent/CN102569650A/zh
Publication of CN102569650A publication Critical patent/CN102569650A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

本发明公开了一种阻变存储器结构及制备方法，属于CMOS超大规模集成电路(ULSI)技术领域。该阻变存储器包括衬底，衬底上设有下电极，下电极上设有阻变层，在阻变层上设置带有侧墙的隔离层和上电极。本发明通过减小阻变存储器上电极的面积，来有效地控制阻变存储器的阻变发生的区域，从而改善阻变存储器参数的波动性。

Description

一种小尺寸阻变存储器及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种小尺寸阻变存储器结构及制备方法，属于CMOS超大规模集成电路(ULSI)技术领域。
背景技术
随着电子产品的发展，对高性能、高密度、高可靠性的存储设备的要求越来越大。为了满足需要，微电子技术节点不断向前推进，使得基于传统浮栅结构的FLASH技术正在遭遇严重的技术挑战，其等比缩小的技术最终将会受到物理极限的限制而无法继续推进。为了解决这个问题，新一代的新型非易失性存储器概念——阻变存储器RRAM诞生。阻变存储器完全基于全新的存储概念，和传统的基于阈值电压改变的flash存储器的概念完全不同，阻变存储器利用电阻的改变实现“0”“1”两种状态的存储。和传统的flash相比，阻变存储器由于其结构简单、功耗低、速度快、存储密度高、制造工艺简单使其成为下一代非挥发性发存储器的最具潜力的器件。但是目前阻变存储器还存在一些问题，如器件的阻值分布以及电压分布都存在很大的波动性，为此需要采用新工艺或者新结构来优化器件的性能，抑制器件的参数的波动性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种阻变存储器结构以及工艺制备方法，可以有效地改善器件参数的波动性。
本发明提供的阻变存储器，包括衬底，包括衬底，在衬底上设有下电极，在下电极上设有阻变层，阻变层上设有带侧墙的隔离层，以及阻变层上还有未被侧墙覆盖的露出区域，在露出阻变层的区域上设有上电极。
优选地，阻变层的厚度不超过50nm。
优选地，上电极为氮化钛电极、铜电极、钛电极或铂电极等金属电极。
优选地，所述隔离层是氧化硅层或者氮化硅层或者其它不易发生阻变的介质层。
优选地，侧墙采用氧化硅或者氮化硅薄膜。
优选地，下电极为钨电极或铂电极或者其它金属电极。
本发明还提供一种阻变存储器的制备方法，其步骤包括：
1)在硅衬底上采用物理气相淀积方法或其它IC工艺中的成膜方法形成金属下电极，并通过光刻定义下电极尺寸；
2)利用反应溅射方法或原子层淀积制备阻变层；
3)采用PECVD技术或者原子层淀积或者PVD淀积隔离层；
4)通过光刻，干法刻蚀定义器件的初始尺寸；
5)采用PECVD技术或者原子层淀积或者PVD淀积侧墙材料层；各向异性刻蚀，形成侧墙，露出未被侧墙覆盖的阻变层；
6)采用PVD工艺溅射金属，通过常规工艺的光刻、剥离定义上电极。
本发明的积极技术效果在于：
本发明通过减小阻变存储器的上电极的面积，来有效地控制阻变存储器的阻变发生的区域，从而改善阻变存储器参数的波动性。同时本发明提供的工艺方法具有扩展性，可以通过横向膜层厚度的控制来有效地减小器件上电极的面积。
本发明可以改善阻变存储器参数的波动性。且工艺制备方法简单，可控性高，有很大的等比缩小的能力，可以突破现有光刻尺寸的限制，制备出小尺寸阻变存储器。
附图说明
图1为本发明实施例阻变存储器的结构示意图，其中：
1-硅衬底；2-下电极；3-阻变层；4-隔离层；5-侧墙；6-上电极；
具体实施方式
下面通过具体实施例结合附图对本发明作进一步描述。虽然本说明书通过具体的实施例详细描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，本发明的实现方式不限于实施例的描述范围，在不脱离本发明实质和精神范围内，可以对本发明进行各种修改和替换。
本实施例阻变存储器如图1所示，包括衬底1(Si)、衬底1上的下电极2(W或Pt)、下电极上的阻变层3(TaOx)、阻变层3上的隔离层4(SiO2或SiN，厚度小于50nm)、隔离层4两侧的侧墙5(SiO2或SiN)、上电极6(TiN或TaN或Ti或Pt，厚度大于50nm)。
上述器件通过下述方法制备：
1)在硅衬底上采用物理气相淀积(PVD)方法或其它IC工艺中的成膜方法形成金属下电极，并通过光刻定义下电极尺寸；
2)利用反应溅射方法或原子层淀积制备阻变层TaOx；
3)采用PECVD技术或者原子层淀积或者PVD淀积隔离层SiO2或者SiN；
4)通过光刻，干法刻蚀定义器件的初始尺寸；
5)采用PECVD技术或者原子层淀积或者PVD淀积SiO2或者SiN；
6)各向异性刻蚀SiO2或者SiN层，形成SiO2或者SiN侧墙，露出未被侧墙覆盖的阻变层；
7)采用PVD工艺溅射金属TiN或Pt，通过常规工艺的光刻、剥离定义上电极。
和现有的方法相比，本发明利用现有光刻技术通过侧墙的方法减小器件上电极的尺寸，通过有效地控制膜层的厚度可以制备出纳米尺度的阻变存储器，突破了现有光刻技术制备更小器件的限制，有很大的应用潜力。

Claims (7)

1.一种阻变存储器，包括衬底，其特征在于，在衬底上设有下电极，在下电极上设有阻变层，阻变层上设有带侧墙的隔离层，以及阻变层上有未被侧墙覆盖的露出区域，在露出阻变层的区域上设有上电极。
2.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，阻变层的厚度不超过50nm。
3.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，上电极为氮化钛电极、铜电极、钛电极或铂电极。
4.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述隔离层是氧化硅层或者氮化硅层或者其它不易发生阻变的介质层。
5.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，隔离层的侧墙采用氧化硅或者氮化硅。
6.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，下电极为钨电极或铂电极或者其它金属电极。
7.一种阻变存储器的制备方法，其步骤包括：
1)在硅衬底上采用物理气相淀积方法或其它IC工艺中的成膜方法形成金属下电极，并通过光刻定义下电极尺寸；
2)利用反应溅射方法或原子层淀积制备阻变层；
3)采用PECVD技术或者原子层淀积或者PVD淀积隔离层；
4)通过光刻，干法刻蚀定义器件的初始尺寸；
5)采用PECVD技术或者原子层淀积或者PVD淀积侧墙材料层；各向异性刻蚀，形成侧墙，露出未被侧墙覆盖的阻变层；
6)采用PVD工艺溅射金属，通过常规工艺的光刻、剥离定义上电极。
CN2012100188736A 2012-01-20 2012-01-20 一种小尺寸阻变存储器及其制备方法 Pending CN102569650A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100188736A CN102569650A (zh) 2012-01-20 2012-01-20 一种小尺寸阻变存储器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100188736A CN102569650A (zh) 2012-01-20 2012-01-20 一种小尺寸阻变存储器及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102569650A true CN102569650A (zh) 2012-07-11

Family

ID=46414555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100188736A Pending CN102569650A (zh) 2012-01-20 2012-01-20 一种小尺寸阻变存储器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102569650A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109524544A (zh) * 2018-10-23 2019-03-26 中国科学院微电子研究所 一种阻变存储器的制备方法
CN109585648A (zh) * 2018-10-23 2019-04-05 中国科学院微电子研究所 一种阻变存储器
CN109904314A (zh) * 2019-03-06 2019-06-18 中国科学院微电子研究所 阻变存储器
CN109920911A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 中国科学院微电子研究所 阻变存储器的制备方法
CN111223987A (zh) * 2020-03-06 2020-06-02 厦门半导体工业技术研发有限公司 阻变式存储器以及阻变式存储器的制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060189045A1 (en) * 2005-01-14 2006-08-24 Danny Pak-Chum Shum Method for fabricating a sublithographic contact structure in a memory cell
CN101562229A (zh) * 2009-06-02 2009-10-21 北京大学 一种阻变存储器
US20110140067A1 (en) * 2009-12-14 2011-06-16 Industrial Technology Research Institute Resistance switching memory
CN102148328A (zh) * 2011-01-21 2011-08-10 北京大学 一种氧化物电阻存储器件及其制备方法
US20120012806A1 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 Crossbar, Inc. Improved on/off ratio for non-volatile memory device and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060189045A1 (en) * 2005-01-14 2006-08-24 Danny Pak-Chum Shum Method for fabricating a sublithographic contact structure in a memory cell
CN101562229A (zh) * 2009-06-02 2009-10-21 北京大学 一种阻变存储器
US20110140067A1 (en) * 2009-12-14 2011-06-16 Industrial Technology Research Institute Resistance switching memory
US20120012806A1 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 Crossbar, Inc. Improved on/off ratio for non-volatile memory device and method
CN102148328A (zh) * 2011-01-21 2011-08-10 北京大学 一种氧化物电阻存储器件及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109524544A (zh) * 2018-10-23 2019-03-26 中国科学院微电子研究所 一种阻变存储器的制备方法
CN109585648A (zh) * 2018-10-23 2019-04-05 中国科学院微电子研究所 一种阻变存储器
CN109585648B (zh) * 2018-10-23 2023-01-17 中国科学院微电子研究所 一种阻变存储器
CN109904314A (zh) * 2019-03-06 2019-06-18 中国科学院微电子研究所 阻变存储器
CN109920911A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 中国科学院微电子研究所 阻变存储器的制备方法
CN109920911B (zh) * 2019-03-06 2023-04-25 中国科学院微电子研究所 阻变存储器的制备方法
CN111223987A (zh) * 2020-03-06 2020-06-02 厦门半导体工业技术研发有限公司 阻变式存储器以及阻变式存储器的制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105144382B (zh) 制造集成结构的方法和形成垂直堆叠存储器单元的方法
TWI591772B (zh) 具有變化之閘極結構的積體電路及製造方法
TWI515889B (zh) 去耦電容元件、系統單晶片元件、與製程相容的去耦電容之形成方法
US8105859B2 (en) In via formed phase change memory cell with recessed pillar heater
US20070040159A1 (en) Manufacturing method and structure for improving the characteristics of phase change memory
CN102569650A (zh) 一种小尺寸阻变存储器及其制备方法
CN100563041C (zh) 一种电阻存储器的器件单元结构及制作方法
CN100530739C (zh) 相变材料呈环形的相变存储器器件单元及制备方法
US8932901B2 (en) Stressed phase change materials
US20120061637A1 (en) 3-d structured nonvolatile memory array and method for fabricating the same
US9276202B2 (en) Phase-change storage unit containing TiSiN material layer and method for preparing the same
CN103081093A (zh) 存储器件的柱结构以及方法
TWI487156B (zh) 相位變化記憶體結構
CN101562229B (zh) 一种阻变存储器
CN103606624B (zh) 一种具有异质侧壁结构加热电极的相变存储器及其制备方法
US20160181519A1 (en) Interfacial cap for electrode contacts in memory cell arrays
CN101567420B (zh) 相变存储器加热电极的制备方法
CN106653758A (zh) 快闪存储器的制作方法
TW201916324A (zh) 電阻式隨機存取記憶體裝置及製造方法
CN104347800B (zh) 一种相变存储器选通管及其存储单元
US20120298947A1 (en) Low temperature p+ silicon junction material for a non-volatile memory device
CN110459611A (zh) 一种铁电场效应晶体管及其制备方法
US20130292629A1 (en) Phase change memory cell and fabrication method thereof
CN102593351A (zh) 一种低功耗阻变存储器结构及制备方法
CN103904214A (zh) 一种二维相变存储器单元结构及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120711