[发明专利]阻变存储器及降低其形成电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子及存储器技术领域，具体涉及一种阻变存储器及降低其形成(Forming)电压的方法。

背景技术

阻变存储器(RRAM)作为一种新兴的非挥发性存储器，是以薄膜材料的电阻可在高阻态(HRS)和低阻态(LRS)之间实现可逆转换为基本工作原理并作为记忆的方式，与其他的非挥发性存储器器件相比，RRAM器件具有简单的器件结构、高的存储密度、低的功耗、快的读写速度、并且与传统的CMOS工艺兼容性好等优势，因此，RRAM器件在最近几年引起国内外半导体厂商以及科研单位的极大关注。

对于RRAM器件，通常情况下，器件在第一次由高阻态向低阻态转变时，需要一个高于存储器正常操作电压的电压来激活器件，即所谓的形成(Forming)过程。高的Forming电压不利于RRAM器件在实际中的应用。因此，如何降低甚至消除RRAM器件的Forming电压是目前急需解决的问题。

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阻变存储器及降低该阻变存储器Forming电压的方法。

(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，包括：上电极；下电极；以及形成于所述上电极与所述下电极之间的阻变存储层。

上述方案中，所述上电极与所述下电极采用单层金属电极、双层金属复合电极或导电金属化合物。所述单层金属电极采用W、Al、Cu、Pt、Ti或Ta，所述双层金属复合电极采用Pt/Ti、Cu/Au或Cu/Al，所述导电金属化合物采用TiN、TaN、ITO或IZO。

上述方案中，所述阻变存储层采用二元金属氧化物、三元金属氧化物或多元金属氧化物的单层氧化物存储材料构成，或者由二元金属氧化物、三元金属氧化物或多元金属氧化物中任意一种经过掺杂改性后形成的掺杂氧化物存储材料构成，或者由二元金属氧化物、三元金属氧化物或多元金属氧化物组合而成的双层或多层氧化物存储材料构成。所述二元金属氧化物为Al₂O₃、TiO₂、NiO、ZrO₂或HfO₂，所述三元金属氧化物为SrZrO₃或SrTiO₃，所述多元金属氧化物为PrCaMnO₃。

上述方案中，所述阻变存储层采用溅射或原子层淀积工艺形成，在溅射过程中通过控制氧气的流量来减少氧化物中氧元素的含量，在原子层淀积过程中通过控制提供氧元素的反应源的脉冲时间来减少氧化物中氧元素的含量。

为达到上述目的，本发明还提供了一种降低阻变存储器形成电压的方法，该阻变存储器包括上电极、下电极，以及形成于该上电极与该下电极之间的阻变存储层，且该阻变存储层由氧化物存储材料构成，其特征在于，当采用溅射或者原子层淀积的工艺生长氧化物存储材料时，通过对提供氧元素的反应源的控制来减少氧化物中氧元素的含量，使氧化物材料中存在大量的氧空位，有利于导电细丝的形成，从而降低阻变存储器第一次由高阻态向低阻态转变时所需要的Forming电压。

上述方案中，所述阻变存储层采用二元金属氧化物、三元金属氧化物或多元金属氧化物的单层氧化物存储材料构成，或者由二元金属氧化物、三元金属氧化物或多元金属氧化物中任意一种经过掺杂改性后形成的掺杂氧化物存储材料构成，或者由二元金属氧化物、三元金属氧化物或多元金属氧化物组合而成的双层或多层氧化物存储材料构成。所述二元金属氧化物为Al₂O₃、TiO₂、NiO、ZrO₂或HfO₂，所述三元金属氧化物为SrZrO₃或SrTiO₃，所述多元金属氧化物为PrCaMnO₃。

上述方案中，所述阻变存储层采用溅射或原子层淀积工艺形成，在溅射过程中通过控制氧气的流量来减少氧化物中氧元素的含量，在原子层淀积过程中通过控制提供氧元素的反应源的脉冲时间来减少氧化物中氧元素的含量。

(三)有益效果