[发明专利]电阻式存储器件及其制造方法

说明书

相关申请

本申请要求2008年9月18日提交的韩国专利申请10-2008-0091526的优先权，在此通过引用将其全文并入。

技术领域

本公开内容涉及一种存储器件及其制造方法，更特别地，涉及一种类似于非易失性电阻式随机存取存储(ReRAM)器件的具有可变电阻的  电阻式存储器件及其制造方法。

背景技术

最近，已研究了作为动态随机存取存储(DRAM)器件及快闪存储器件的代替物的下代存储器件。

下代存储器件中之一是电阻式存储器件，该电阻式存储器件所使用的材料例如电阻层能在两个电阻状态之间切换。该电阻层可以包含包括例如过渡金属基氧化物的二元氧化物或钙钛矿基氧化物(perovskite-based oxide)。

以下，将描述电阻式存储器件的结构及电阻切换的机制。

通常，电阻式存储器件具有包括上电极、下电极以及在上电极与下电极之间所形成的电阻层的结构。上电极及下电极包括用于已知存储器件的电极的金属材料。此外，如前文所述，电阻层包括包含过渡金属基氧化物的二元氧化物或钙钛矿基氧化物。

当供应预定电压至上电极和下电极时，根据供应电压，可以在电阻层中产生丝状(filamentary)电流路径或者先前所产生的丝状电流路径可能消失。当在电阻层中产生丝状电流路径时，它代表设定状态(set-state)。设定状态意味着电阻层的电阻低。再者，当在电阻层中的丝状电流路径消失时，它代表重置状态(reset-state)，意味着电阻层的电阻高。因为电阻层在稳定的设定状态与稳定的重置状态之间切换，所以可以依据电阻层的电阻状态在电阻式存储器件中储存不同数据例如位数据′0′或′1′。

然而，因为在电阻层中随意形成丝状电流路径，所以即使供应相同电压至上电极和下电极，丝状电流路径的数目和位置也不相同，而是一直改变。由于丝状电流路径的不规则产生，所以电阻式存储器件的一致性(uniformity)劣化。即，它的设定电流与重置电流(I_SET/I_RESET)或设定电压与重置电压(V_SET/V_RESET)不一致。

然而，当重置电流不一致和具有过高数值时，可能降低电阻式存储器件的可靠性并可能增加它的功率消耗。

在此通过引用并入IEEE 2005的I.G.Baek等人的名为“Multi-Layer Cross-point Binary Oxide Resistive Memory(OxRRAM)for Post-NAND Storage Application”的文章，在该文章中，可通过形成塞形(plug shape)下电极来减小电阻层与下电极之间的接触面积，以改善电阻式存储器件的一致性，更特别地，减少它的重置电流。因为可以仅在接触下电极的电阻层的部分中产生丝状电流路径，所以可依据下电极与电阻层之间的接触面积和接触位置来控制丝状电流路径产生。

依据该文章的建议，当使用具有塞形的下电极时，重要的是减小下电极与电阻层之间的接触面积的大小，以便减小重置电流并改善电阻式存储器件的集成比(integration ratio)。

然而，塞形下电极的尺寸减小是有极限的。在制造塞形下电极的已知方法中，通过蚀刻绝缘层的一部分来形成孔并在孔中填入金属材料，或者在孔之上形成金属材料然后图案化该金属材料。然而，因为已知方法的工艺如光刻和蚀刻工艺是有限制的，所以不能将塞形下电极的尺寸减小至某一极限以下。

因此，即使使用在该文章中所提出的方法和/或塞形下电极，仍然难于改善电阻式存储器件的一致性和减小重置电流至某一水平。因此，需要可进一步改善电阻式存储器件的一致性和减小它的重置电流的新技术。

发明内容

根据一方面，提供一种电阻式存储器件。该电阻式存储器件包括：在衬底之上的绝缘层；纳米线，其限定下电极并穿过绝缘层；电阻层，其在绝缘层之上形成并接触纳米线；以及在电阻层之上形成的上电极。

根据另一方面，提供一种制造电阻式存储器件的方法，该方法包括：在衬底上形成穿过绝缘层的纳米线以限定下电极；在绝缘层上形成电阻层以接触纳米线；以及在电阻层上形成上电极。

根据另一方面，提供一种形成电阻式存储器件的电极的方法，其中电阻式存储器件包括夹于所述电极与另一电极之间的电阻层。所述方法包括：在将形成电极的衬底区域之上形成催化剂层；从催化剂层生长纳米线以形成所述电极；以及在绝缘层中掩埋纳米线。

附图说明