[发明专利]电阻式随机存取存储器及其制造方法

说明书

本发明公开一种电阻式随机存取存储器及其制造方法，该电阻式随机存取存储器包括基底、介电层、多个存储单元及内连线结构。介电层设置于基底上。存储单元垂直相邻地设置于介电层中，且各个存储单元包括第一电极、第二电极及可变电阻结构。第二电极设置于第一电极上。可变电阻结构设置于第一电极与第二电极之间。在垂直相邻的两个存储单元中，位于上方的存储单元的第一电极与位于下方的存储单元的第二电极设置于相邻的可变电阻结构之间且彼此隔离。内连线结构设置于介电层中且将存储单元的第一电极进行连接。

技术领域

本发明涉及一种存储器及其制造方法，且特别是涉及一种电阻式随机存取存储器及其制造方法。

背景技术

由于，非挥发性存储器具有数据在断电后也不会消失的优点，因此许多电器产品中必须具备此类存储器，以维持电器产品开机时的正常操作。目前，业界积极发展的一种非挥发性存储器元件是电阻式随机存取存储器(resistive random access memory，RRAM)，其具有写入操作电压低、写入抹除时间短、存储时间长、非破坏性读取、多状态存储、结构简单以及所需面积小等优点，因此在未来将可成为个人电脑和电子设备所广泛采用的非挥发性存储器元件之一。

为了提升存储器的密度，目前业界提出一种高密度的垂直排列的三维电阻式随机存取存储器(resistive random access memory，RRAM)。然而，目前的三维电阻式随机存取存储器通常需要进行深蚀刻制作工艺与深填孔制作工艺，因此无法直接与先进逻辑制作工艺进行整合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电阻式随机存取存储器及其制造方法，其可直接与先进逻辑制作工艺进行整合。

为达上述目的，本发明提出一种电阻式随机存取存储器，包括基底、介电层、多个存储单元及内连线结构。介电层设置于基底上。存储单元垂直相邻地设置于介电层中，且各个存储单元包括第一电极、第二电极及可变电阻结构。第二电极设置于第一电极上。可变电阻结构设置于第一电极与第二电极之间。在垂直相邻的两个存储单元中，位于上方的存储单元的第一电极与位于下方的存储单元的第二电极设置于相邻的可变电阻结构之间且彼此隔离。内连线结构设置于介电层中且将存储单元的第一电极进行连接。

依照本发明的一实施例所述，在上述的电阻式随机存取存储器中，可变电阻结构包括可变电阻层。

依照本发明的一实施例所述，在上述的电阻式随机存取存储器中，可变电阻层的材料例如是金属氧化物。

依照本发明的一实施例所述，在上述的电阻式随机存取存储器中，金属氧化物例如是氧化铪、氧化镁、氧化镍、氧化铌、氧化钛、氧化铝、氧化钒、氧化钨、氧化锌或氧化钴。

依照本发明的一实施例所述，在上述的电阻式随机存取存储器中，可变电阻结构还包括绝缘层。绝缘层与可变电阻层堆叠设置。

依照本发明的一实施例所述，在上述的电阻式随机存取存储器中，绝缘层的材料例如是氧化物。

依照本发明的一实施例所述，在上述的电阻式随机存取存储器中，第一电极可为内连线结构的一部分。

依照本发明的一实施例所述，在上述的电阻式随机存取存储器中，还包括晶体管。晶体管设置于基底上，且晶体管的端子与内连线结构进行连接。

本发明提出一种电阻式随机存取存储器的制造方法，包括下列步骤。在基底上形成介电层。在介电层中形成多个存储单元，存储单元垂直相邻地设置于介电层中，且各个存储单元包括第一电极、第二电极及可变电阻结构。第二电极设置于第一电极上。可变电阻结构设置于第一电极与第二电极之间。在垂直相邻的两个存储单元中，位于上方的存储单元的第一电极与位于下方的存储单元的第二电极设置于相邻的可变电阻结构之间且彼此隔离。在介电层中形成内连线结构，内连线结构将存储单元的第一电极进行连接。