[发明专利]导通微通道存储器元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导通微通道存储器(Conductive Bridging Random Access Memory，CBRAM)元件及其制造方法。

背景技术

导通微通道存储器(CBRAM)是一种利用电阻值变化进行数据存取的非 易失性存储器技术，同属电阻式存储器(RRAM)的范畴。导通微通道存储器 的元件结构可视为电解槽，由金属阳极(Ag或Cu)与惰性阴极(Ni、W或Pt) 中间填以固态电解质(Solid electrolyte)所组成。此固态电解质的材料为玻璃状 态的硫属化合物(Chalcogenide)或是玻璃氧化物。在二极之间施加微小的电压 后，阳极产生会氧化反应，使电极表面的金属放出电子后呈现离子态溶入电 解质。因电性迁移的缘故，将往阴极方向移动，最后在阴极表面进行还原反 应析出可导电金属原子，并进一步形成细丝(Filament)，而使固态电解质整体 电阻值下降，完成写(Write)的动作。反之，在擦除(Erase)操作时则将电压反 向对调，使可导电金属原子形成的细丝在电解质中消失，让电阻逐渐回升至 起始状态。

对于拥有双稳定电阻转换的氧化物可变电阻来说，其低电阻路径-细丝 是决定电阻转换的关键，金属细丝是CBRAM存储器中的低电阻路径，当元 件经过数万次高低电阻转换的耐久性测试后，细丝在固态电解质内的数量与 分布范围可能会降低元件循环(Cycling)的次数，以及高低组态转换的时间 (Switching time)。

发明内容

本发明提出一种导通微通道存储器(CBRAM)元件，包括第一电极层、介 电层、固态电解质层、第二电极层以及金属层。上述固态电解质层是位于第 一电极层上，第二电极层是位于固态电解质层上，至于金属层是位于固态电 解质层旁。而介电层是在固态电解质层与金属层之间。

本发明另提出一种制造导通微通道存储器元件的方法，包括先在第一电 极层上形成介电层，再进行曝光显影与蚀刻，以在介电层中形成至少一第一 沟槽。随后，在沟槽内填满金属层，再进行曝光显影与蚀刻，以在第一沟槽 旁的介电层中形成第二沟槽，且第二沟槽曝露出第一电极层的部分表面。接 着，在第二沟槽内沉积固态电解质层，再在固态电解质层上沉积第二电极层。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合 附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的实施例的一种导通微通道存储器元件的剖面示意 图。

图2是依照本发明的实施例的另一种导通微通道存储器元件的剖面示意 图。

图3是图2的金属层的一种范例的俯视图。

图4是图2的金属层的另一种范例的俯视图。

图5是图1或图2的部分放大图。

图6A至图6F是依照本发明的另一实施例的一种导通微通道存储器元件 的制造流程剖面示意图。

附图标记说明

100：导通微通道存储器元件    102、600：第一电极层

110、602：介电层             104、612：固态电解质层

106、614：第二电极层         108、108a、108b、500、608：金属层

112：沟槽                    114：内表面

400：尖端                    604：第一沟槽

606：表面                    610：第二沟槽

具体实施方式

图1是依照本发明的实施例的一种导通微通道存储器(CBRAM)元件的 剖面示意图。