[发明专利]一次编程存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子行业存储器技术领域，尤其涉及一种一次编程存储器及其制备方法。

背景技术

一次编程存储器是一种非常重要的非挥发性存储器，由于其结构简单，功耗低的特点被广泛的应用于永久性资料存储、代码存储、校准表、设置参数等一旦编程后一般不需改变的领域。一次编程存储分为两大类：一类是掩膜ROM；另外一类是用户可以进行一次编程的PROM。掩膜ROM是指所需要存储的数据信息通过不同的掩膜在存储器制备的过程中就已经固化在芯片中，用户不能够再更改所存储的资料。而PROM比掩膜ROM具有更大的灵活性，允许用户自行进行一次编程。PROM一般采用熔丝或者反熔丝结构来实现。熔丝型PROM通过字线和位线之间的熔丝的是非熔断来实现数据0和1的存储，其常见的结构为一个晶体管或者二极管和熔丝串联。图1a为现有技术第一类一次编程存储器的结构示意图，其中一个晶体管与熔丝串联，其上下电极由相互垂直的字线和位线构成；图1b为现有技术第二类一次编程存储器的结构示意图，其中一个二极管与熔丝串联，其上下电极由相互垂直的字线和位线构成。熔丝型存储器在刚开始时所有的单元都被设置为1(所有的熔丝都是完好的)，编程时只需要将需要写入0的单元的熔丝熔断即可。一次编程存储器的重要特点就是成本低廉、存储密度高、功耗低、读取速度快。此外，虽然现有的一次编程存储器在低阻态下具有非对称的电学特性(例如Al/Au-2NTNPs+PS/Al和n-Si/PF₆Eu/Al结构)，但其整流比需要进一步提高。

作为下一代非挥发存储器的强有力竞争者，阻变存储器(RRAM)由于具备操作电压低、操作速度快、保持时间长、非破坏性读取、结构简单、与CMOS工艺兼容、能进行3D集成等特点受到广泛深入的研究。在外加偏压的作用下，器件的电阻会在高、低阻态之间发生转换从而实现“0”和“1”的存储。目前，已经出现了采用阻变存储材料的一次编程存储器。

图2为现有技术阻变存储器电阻转变特性示意图。如图2所示，低阻态时存储器件在正负电压下电学特性曲线基本对称，从而交叉阵列结构中存在严重的读串扰(crosstalk)问题。图3为现有技术阻变存储器中存储单元读串扰问题的示意图。如图3所示，相邻四个器件，若B1为高阻态而其他为低阻态，在读取B1的阻态时，希望的电流通路如图3中实线所示，但实际上的电流通路却如图3中虚线所示，使得读出来的电阻值不是B1的高阻态电阻了，从而导致误读，这就是读串扰现象。

申请人意识到现有技术存在如下技术缺陷：采用阻变存储材料制备的一次编程存储器的读串扰问题严重，从而影响到该类存储器的商用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种一次编程存储器及其制备方法，以解决采用阻变存储材料制备的一次编程存储器的读串扰问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种一次编程存储器。该一次编程存储器包括：下电极；上电极；以及位于上电极与下电极之间的阻变功能薄膜；上电极与阻变功能薄膜之间形成肖特基势垒，阻变功能薄膜与下电极之间形成欧姆接触。

优选地，本发明一次编程存储器中，形成肖特基势垒的上电极/阻变功能薄膜为以下组合中的一种：TiW/Ge₂Sb₂Te₅、Au/ZrO₂:Au-nanocystal、Ag/RbAg₄I₅、Ag nanowires/a-Si core、Ag/a-Si、Pt/TiO₂、Al/Pr_0.7Ca_0.3MnO₃、Ag nanowires/a-Si或Pt/HfO₂。