[发明专利]包括开关器件和电阻材料的非易失存储器及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非易失存储器，更具体地，涉及一种包括一个晶体管和一种电阻材料的非易失存储器，在电阻材料中写入了数据，以及涉及一种制造非易失存储器的方法。

背景技术

包括一个晶体管和一种电阻材料(下文中的1T-1R)的传统存储器的例子是参数随机存取存储器(parameter random access memory，PRAM)。

PRAM中所用的电阻材料是硫族化物材料(calcogenide material)。硫族化物材料可以是非结晶或结晶状态，这取决于制造温度。当硫族化物材料呈非结晶状态时它的阻值高，而当它呈结晶状态时阻值低。

PRAM是非易失存储器，通过改变硫族化物电阻材料的状态来读取和写入数据。

很难通过传统DRAM工艺对使用具有优良抗蚀性能的电阻材料的传统非易失存储器，例如PRAM进行蚀刻。即使可用DRAM工艺蚀刻非易失存储器，这需要相当大量的时间。于是，在包括1T-1R的传统非易失存储器的情况下，由于生产率低而增加制造成本，由此不能获得产品的竞争优势。

发明内容

本发明提供具有一个开关器件如晶体管(Tr)或二极管和一种电阻材料的非易失存储器，和涉及可以用较低制造成本批量加工非易失存储器的制造方法。电阻材料的存储性能不会直接影响存储装置的集成度。

按照本发明的一方面，提供一种非易失存储器，包括：

一衬底；

一形成于所述衬底上的晶体管；和

一连接至所述晶体管的漏极的数据存储单元，

其中所述数据存储单元包括在不同电压范围具有不同电阻性能的数据存储材料层，

其中，当在该数据存储材料层上施加写入电压V_w1，0＜V₁＜V_w1＜V₂时，所述数据存储材料层具有第一电阻，该第一电阻代表第一数据状态，

其中，当在该数据存储材料层上施加写入电压V₃，V₂＜V₃时，所述数据存储材料层具有与第一电阻不同的第二电阻，第二电阻代表第二数据状态，

其中，通过在该数据存储材料层施加读取电压V_R，V_R＜|V₁|，该第一和第二数据状态可以从该数据存储材料层读取，而不改变该数据存储材料层的数据状态。

可以在数据存储材料层的上和下表面上分别形成一上部电极和一下部电极。

可以在下部电极和衬底之间形成一层间绝缘层，在层间绝缘层中形成露出漏极的接触孔，以及可以用导电塞填充所述接触孔。

所述数据存储材料层可以是其电阻值在预定电压范围内陡然增加的过渡金属氧化物层。

根据本发明的另一方面，提供一种非易失存储器，包括：

一衬底；

一形成于所述衬底上的具有开关功能的二极管；和

一连接至所述二极管的数据存储单元，

其中所述数据存储单元包括在不同电压范围具有不同电阻性能的数据存储材料层，

其中，当在该数据存储材料层上施加写入电压V_w1，0＜V₁＜V_w1＜V₂时，所述数据存储材料层具有第一电阻，该第一电阻代表第一数据状态，

其中，当在该数据存储材料层上施加写入电压V₃，V₂＜V₃时，所述数据存储材料层具有与第一电阻不同的第二电阻，第二电阻代表第二数据状态，

其中，通过在该数据存储材料层施加读取电压V_R，V_R＜|V₁|，该第一和第二数据状态可以从该数据存储材料层读取，而不改变该数据存储材料层的数据状态。

根据本发明的又一方面，提供一种制造非易失存储器的方法，该非易失存储器包括一衬底、一形成于所述衬底上的晶体管和一连接至所述晶体管的漏极的数据存储单元，所述方法包括：

顺序地形成一下部电极、一数据存储材料层、和一上部电极以形成所述数据存储单元，

其中所述数据存储材料层由在不同电压范围具有不同阻值特性的材料层形成，