[发明专利]具有整流特性的阻变存储器器件及其制作法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术以及存储器器件技术领域，具体涉及一种具有整流特性的阻变存储器器件及其制作法。

背景技术

存储器器件主要分为挥发性和非挥发性两大类。挥发性存储器在断电时存储的信息立即丢失，它需要持续的电源供应以维持存储的信息。与挥发性存储器相反，非挥发性存储器在无电源供应时存储的数据仍能长时间保持下来，因此非挥发性存储器在存储器市场中所占的比例越来越大。当前存储器市场上的非挥发性存储器以闪存(FLASH)为主流，但是FLASH存储器在器件尺寸不断缩小化过程中存在操作电压大、操作速度慢、耐久力不够好等缺点，这在很大程度上限制了其在市场以及高科技领域的广泛应用。如图1所示，以薄膜材料的电阻在外加电压的作用下能够在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基本工作原理的阻变存储器由于具有简单的三明治器件结构、功耗低、操作速度快、保持时间长、存储密度高、可缩小性好等特点被认为是下一代非挥发性存储器的有力候选。

作为下一代新型存储器技术的有力竞争者，阻变存储器的集成问题成为当前研究的重点。单个阻变存储单元集成中碰到的最严重问题就是读串扰，如图2所示，在一个最简单的2×2交叉阵列结构中，如果有一个阻变存储单元A处于高阻态而其他三个阻变存储单元B，C，D处于低阻态，在读取阻变存储单元A的状态时电流将沿着三个处于低阻态的存储器单元形成一条漏电通道，如图2中的虚线所示，使得读出来的电阻值不是阻变存储单元A的真实电阻值，即所谓的读串扰问题。当阵列m×n(m，n＞2)变得很大时，所述漏电通道将增多，误读现象更加严重。为了解决这种误读现象，通常将阻变存储单元与一个晶体管、二极管或者非线性电阻集成构成一个晶体管一个可变电阻(1T1R)、一个二极管一个可变电阻(1D1R)、以及一个非线性电阻一个可变电阻(1S1R)结构。对于1T1R集成结构来说，器件的面积最终由晶体管的面积决定，其最小的单元面积为6F²(F为最小特征尺寸)，这就丧失了阻变存储器可缩小性的优势。对于1D1R和1S1R的集成结构，虽然器件的最小单元面积能够达到与1R结构一样的4F²。但是目前用于阻变存储器集成的二极管以及非线性电阻在器件面积不断缩小时，不能够提供足够大的电流使得阻变存储器实现由低阻态向高阻态的转变。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有自整流特性的阻变存储器器件及其制作方法。该存储器器件结构与制备工艺简单、制造成本低、并且在低阻态时具有整流特性，自身能够有效抑制读串扰问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种阻变存储器器件，该阻变存储器器件在低阻态时具有整流特性，包括：下电极；上电极；以及包含在下电极与上电极之间的阻变存储层。

上述方案中，所述下电极采用n型低阻硅材料，所述构成下电极的n型低阻硅材料的电阻率小于0.1Ω.cm。

上述方案中，所述上电极采用Cu、Ni或Ag材料。

上述方案中，所述阻变存储层采用SiO₂材料，该SiO₂材料是由n型硅经过热氧化生成的。所述构成阻变存储层的SiO₂材料的厚度为2nm至50nm。

为达到上述目的，本发明还提供了一种制作阻变存储器器件的方法，包括：提供n型低阻硅作为下电极；对所述下电极的表面进行热氧化形成SiO₂阻变存储层；以及在所述阻变存储层上通过电子束蒸发或溅射形成上电极。

上述方案中，所述提供n型低阻硅作为下电极的步骤中，所述下电极采用n型低阻硅材料，该n型低阻硅材料的电阻率小于0.1Ω.cm。

上述方案中，所述对下电极的表面进行热氧化形成SiO₂阻变存储层的步骤中，是通过热氧化的方法对n型硅下电极的表面进行热氧化生成SiO₂材料，并由该SiO₂材料作为SiO₂阻变存储层，该SiO₂阻变存储层的厚度为2nm至50nm。

上述方案中，所述在所述阻变存储层上通过电子束蒸发或溅射形成上电极的步骤中，是在所述阻变存储层上通过电子束蒸发或溅射导电材料Cu、Ni或Ag形成上电极。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提出的一种具有自整流特性的阻变存储器器件结构与制备工艺简单、制造成本低、并且在低阻态时具有整流特性，自身能够有效抑制读串扰问题。

附图说明