[发明专利]电阻存储装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻存储装置及其制造方法。

背景技术

电阻随机存取存储器(RRAM)是一种利用具有在特定电压下显著改变的 可变电阻的材料的电阻改变特性的非易失性存储装置。在一个示例中，所述 材料可以为过渡金属氧化物。当将设置电压施加到可变电阻材料时，所述可 变电阻材料的电阻减小。该状态被称为ON状态。当将重置电压施加到可变 电阻材料时，所述可变电阻材料的电阻增加。该状态被称为OFF状态。在传 统的RRAM中，多层交叉点(multi-layer cross point)RRAM具有相对简单的单 元结构和相对高的密度。

传统的RRAM的存储结点包括由可变电阻材料构成的可变电阻层。传统 的RRAM利用诸如镍的氧化物NiO_x的金属氧化物层作为电阻切换层。

然而，由于蚀刻损坏会导致传统的可变电阻层的特性相对容易劣化。

发明内容

示例实施例涉及半导体装置和制造半导体装置的方法，例如，电阻存储 装置及其制造方法。

至少一个示例实施例提供一种利用可变电阻材料的电阻改变特性的电阻 存储装置以及制造该电阻存储装置的方法。

根据至少一个示例实施例，一种电阻存储装置可以包括第一电极和设置 在第一电极上的第一绝缘层。可以通过第一绝缘层中的第一孔暴露第一电极 的一部分。第一可变电阻层可以接触第一电极的暴露部分，并在第一孔周围 的第一绝缘层上延伸。第一开关装置可以电连接到第一可变电阻层。

根据至少一些示例实施例，第一开关装置可以为第一二极管。第一开关 装置可以设置在第一可变电阻层上。第一中间电极可以设置在第一可变电阻 层和第一开关装置之间，第二电极可以设置在第一开关装置上。第一开关装 置可以形成在第一孔外。第一开关装置的至少一部分形成在第一孔内。第一 电极和第二电极可以布置为彼此交叉的电线的图案。所述电阻存储装置还可 以包括设置在第一绝缘层上在第一可变电阻层、第一中间电极和第一开关装 置周围的层间绝缘层。

根据至少一些示例实施例，所述电阻存储装置还可以包括顺序堆叠在第 二电极上的第二开关装置和第二中间电极。可以通过第二绝缘层中的第二孔 暴露第二中间电极的一部分。第二可变电阻层可以接触第二中间电极的暴露 部分，并在第二孔周围的第二绝缘层上延伸。第三电极可以接触第二可变电 阻层。第二绝缘层可以覆盖第二中间电极、第二开关装置和第二电极的侧表 面。第二电极和第三电极可以布置为彼此交叉的电线的图案。所述电阻存储 装置可以为具有1二极管1电阻器(1D-1R)单元结构的多层交叉点电阻存储 器。

至少一个其它的示例实施例提供一种制造电阻存储装置的方法。所述电 阻存储装置可以包括可变电阻层和电连接到所述可变电阻层的开关装置。至 少根据该示例实施例，可以在第一电极上形成第一绝缘层。可以对第一绝缘 层执行蚀刻工艺来形成暴露第一电极的一部分的第一孔。可以在第一电极的 暴露部分周围形成覆盖第一电极的暴露部分和第一绝缘层的第一可变电阻 层。

根据至少一些示例实施例，可以在第一可变电阻层上顺序形成第一中间 电极和第一开关装置。第一开关装置可以形成在第一孔外。可选择地，第一 开关装置的至少一部分可以形成在第一孔内。可以通过使用相同或基本相同 的蚀刻掩模来形成第一可变电阻层、第一中间电极和第一开关装置。

根据至少一些示例实施例，可以在第一绝缘层上在第一可变电阻层、第 一中间电极和第一开关装置周围形成层间绝缘层。可以在第一开关装置上形 成第二电极。第一电极和第二电极可以布置为彼此交叉的电线的图案。所述 方法还可以包括在第二电极上顺序形成第二开关装置和第二中间电极。

根据至少一些示例实施例，可以在第二中间电极上形成第二绝缘层。可 以通过第二绝缘层中的第二孔暴露第二中间电极的一部分。可以形成第二可 变电阻层，以覆盖第二中间电极的暴露部分和第二绝缘层。还可以在所述暴 露部分周围形成第二可变电阻层。可以形成接触第二可变电阻层的第三电极。 第二电极和第三电极可以布置为彼此交叉的电线的图案。