[发明专利]一写多读式存储器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子器件的设计和制造领域，特别涉及一种一写多读式存储器件及其制造方法。

背景技术

一写多读式存储器（Write Once Read Many times,WORM）即一次写入后，可多次读取的非挥发性存储器，在当前具有非常广泛的市场需求。该类存储器制造方法相对简单、数据存储容量大密度高，符合人们日常生活中对图片、影像、资料等进行存储的需求。特别地，数据仅可能一次写入，且在写入后可以保持相对较长的时间，能够有效的防止存储的数据被篡改，可应用于司法取证和财务审计等领域。

近年来，国内外已有一些利用简单的“三明治”结构来实现WORM的报道。例如专利200810038577.6（“一种可重写无机薄膜电存储器件及其制备方法”，清华大学，申请日：2008年6月5日）和文献Y.Song,et al.,“Memory Performance of a Thin-Film Device Based on a Conjugated Copolymer containing Fluorene and Chelated Europium Complex（基于含芴和铕络合物的共轭共聚物的薄膜器件的存储性能）”，IEEE Electron Device Letters,27(3):154(2006)。这些结构通常采取有机物或者无机络合物等作为存储信息的薄膜介质，在制备介质材料的时候通常运用到溶液反应等较为复杂的多步化学过程，反应过程不易控制，并且不利于大规模工业生产。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提供一种一写多读式存储器件及其制造方法，该存储器件结构简单易控制，具有良好的存储性能，并且，其制备方法的各个步骤均是半导体领域成熟的工艺，兼容性高，适合大批量生产。

为达到上述目的，本发明一方面提供一种一写多读式存储器件，包括：上电极；下电极；和形成在所述上电极和下电极之间的高k介质层。其中，所述高k介质层即为存储信息的物理层。

在本发明的一个实施例中，所述器件形成在绝缘衬底上。

在本发明的一个实施例中，所述高k介质层包括一层或多层。

在本发明的一个实施例中，所述高k介质层每层的材料包括：二元金属化合物Nb₂O₅、Ta₂O₅、TiO₂、HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂、La₂O₅、Si₃N₄等，或多元金属氧化物LaAlO₃、ZrSiO₄、HfSiO₄等中的一种。

在本发明的一个实施例中，所述高k介质层的厚度为5-100nm。

在本发明的一个实施例中，所述上电极和下电极的材料可以包括：Al、Pt、重掺杂的多晶硅、TiN、铟锡金属氧化物（ITO）等金属材料以及合金和导电氧化物等材料。电极材料的选择取决于用于存储信息的高k介质材料、器件的读写功能要求和可靠性要求等。

本发明另一方面还提供一种一写多读式存储器件的制造方法，包括以下步骤：提供绝缘衬底；在所述绝缘衬底上形成下电极层；在所述下电极层上形成高k介质层；和在所述高k介质层上形成上电极层。

在本发明的一个实施例中，形成所述上电极层之后，进一步包括：在所述上电极层中形成分离的多个上电极。每个单独的上电极所对应的高k介质层和下电极部分即构成一个WORM单元。

在本发明的一个实施例中，所述高k介质层包括一层或多层。

在本发明的一个实施例中，高k介质层每层的材料包括：二元金属化合物Nb₂O₅、Ta₂O₅、TiO₂、HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂、La₂O₅、Si₃N₄等，或多元金属氧化物LaAlO₃、ZrSiO₄、HfSiO₄中的一种。

在本发明的一个实施例中，形成高k介质层的方法包括：原子层沉积、化学气相沉积和溅射等。