[发明专利]阻变存储器及其形成方法

说明书

本发明提供一种阻变存储器及其形成方法，所述阻变存储器包括：半导体衬底，以及依次形成于所述半导体衬底上的阻挡层、第一电极、第一插层、阻变层、第二插层和第二电极，所述阻挡层中具有一开口，所述第一电极填充所述开口，所述第一插层覆盖所述第一电极并延伸覆盖部分所述阻挡层，所述阻变层覆盖所述第一插层，并且所述阻变层中具有氧原子，所述第二插层覆盖所述阻变层并与所述第一插层电连接，所述第二电极覆盖所述第二插层，其中，所述第二插层和所述第一插层的材质均为金属钛。所述第一电极和所述第二电极施加正向电压后，所述第二插层吸收所述阻变层中的氧原子，以使所述阻变层中的氧原子均向所述第二电极移动。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种阻变存储器及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，市场对于非易失性存储器的需求越来越向大容量、低功耗、高密度和低成本的方向转变。阻变存储器(Resistive Random Access Memory，简称RRAM)作为下一代存储器的研究热点，具有很强的应用潜力，被认为是最具有商业价值的存储器。

在现有的阻变存储器中，通常包括：半导体衬底、底部电极、阻变层和顶部电极，所述底部电极覆盖所述半导体衬底，所述阻变层覆盖所述底部电极，所述顶部电极覆盖所述阻变层。其中，所述阻变层中具有氧原子。在阻变存储器中，电阻的转变机制主要为氧空位导电细丝的形成与断裂，当存储器外加一定条件的正向电压时，可以使得阻变层发生软击穿，从而形成导电细丝，该软击穿具体的包括：阻变层中的氧原子在电场的作用下会产生移动，最终在所述顶部电极处发生富集，当阻变层中的氧原子移动后，会在阻变层中形成大量的氧空位，进而会在阻变层中形成一条由氧空位构成的导电通道，该导电通道通常被称为导电细丝，此时，阻变存储器处于低阻态(LRS)；当阻变存储器外加反向电压时，可以使得氧原子与氧空位复合，从而使阻变存储器处于高阻态(HRS)。通常情况下，阻变存储器由高阻态转变为低阻态被称为SET，从低阻态转变为高阻态被称为RESET。

接着，对阻变存储器施加FORMING(激活)电压，该FORMING(激活)要大于SET电压，所述阻变存储器施加FORMING电压后，使得氧原子可以离开晶格，产生足够的氧空位。但氧空位导电细丝出现的随机性较高，导致阻变存储器的存储及保持性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻变存储器及其形成方法，以解决阻变存储器的存储及保持性能较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种阻变存储器，包括：

半导体衬底，以及依次形成于所述半导体衬底上的阻挡层、第一电极、第一插层、阻变层、第二插层和第二电极，所述阻挡层中具有一开口，所述第一电极填充所述开口，所述第一插层覆盖所述第一电极并延伸覆盖部分所述阻挡层，所述阻变层覆盖所述第一插层，并且所述阻变层中具有氧原子，所述第二插层覆盖所述阻变层，并且所述第二插层与所述第一插层电连接，所述第二电极覆盖所述第二插层，其中，所述第二插层和所述第一插层的材质均为金属钛；

所述第一电极和所述第二电极施加正向电压后，所述第二插层吸收所述阻变层中的氧原子，以使所述阻变层中的氧原子均向所述第二电极移动。

可选的，在所述的阻变存储器中，所述第一电极和所述第二电极的材质均为氮化钛。

可选的，在所述的阻变存储器中，所述阻变层的材质为氧化钽。

可选的，在所述的阻变存储器中，所述阻变层的厚度为30埃～100埃。

可选的，在所述的阻变存储器中，所述第一插层的厚度和所述第二插层的厚度均为20埃～30埃。

基于同一发明构思，本发明还提供一种阻变存储器的形成方法，所述阻变存储器的形成方法包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有阻挡层，所述阻挡层中具有一开口；