[发明专利]阻变存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体来说，涉及一种阻变存储器及其制造方法，更具体而言，涉及一种多值阻变存储器及其制备方法。

背景技术

存储器是各种电子设备系统不可缺少的组成部分，广泛运用于各种移动设备中，如手机，笔记本，掌上电脑等。一般来说，存储器就是通过高电平和低电平来分别表征1和0，以此实现信息的存储。

目前，市场上的存储器有一部分是基于混合其他物质（如硼，磷）的多晶硅栅做浮置栅极与控制栅极的浮栅闪存。但是闪存在最近二十年发展迅猛，闪存单元尺寸急剧缩小，闪存在等比例缩小方面面临巨大挑战，特别是进入45nm技术节点以后，闪存单元之间的距离缩小，导致单元之间的干扰加重，对存储器的可靠性带来严重影响。同时，闪2存因为其先天的物理特性导致了很难实现多值存储。

相比之下，阻变存储器以其稳定性好，可靠性强，结构简单，CMOS工艺兼容等特点，越来越被广泛应用。阻变存储器是一种通过外加不同极性、大小的电压，改变阻变材料的电阻大小从而存储数据的新型存储器件。结构上来看，每个存储单元主要由上电极，阻变材料和下电极组成。

为了满足人们对存储容量的需求，科研工作者一方面利用新结构新工艺把存储单元做的越来越小，以增大存储密度；另一方面期望能实现一个存储单元能够拥有多个存储值，而不仅仅是高电平和低电平，这样一来，更多稳定的中间态也可以作为存储信息使用，从而实现了多值存储，增加了存储密度。

发明内容

针对上述技术中存在的多值存储不易实现的问题，本发明实施例提供了一种阻变存储器及其制备方法。

一方面，本发明的实施例提供了一种阻变存储器，包括衬底以及衬底之上的多个相互间隔的存储单元，每个存储单元包括下电极、阻变层和上电极，其中，所述下电极位于所述衬底之上，所述阻变层位于所述下电极之上，所述上电极位于所述阻变层之上，所述阻变层包括：阻变材料部分和掺有用于调节电阻状态的元素的至少一个掺杂阻变部分。

另一方面，本发明的实施例还提供了一种阻变存储器的制备方法，包括：步骤一：在半导体衬底之上形成多个下电极；步骤二：在所述多个下电极之上生长阻变材料，并在所述阻变材料之上形成上电极；步骤三：通过刻蚀工艺来将两相邻下电极之间的阻变材料及上电极去除，形成多个存储单元；步骤四：针对阻变材料执行离子注入，以使得所述阻变材料掺入用于调节电阻状态的元素，阻变材料部分和掺有用于调节电阻状态的元素的至少一个掺杂阻变部分构成阻变层。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的阻变存储器，阻变层包括阻变材料部分和至少一个掺杂阻变部分，由于掺杂阻变部分注入有用于调节电阻状态的元素，所以阻变材料部分和掺杂阻变部分电阻状态不同，发生阻变所需要的电压大小也不相同，所以，在阻变存储器设置（set）操作中，随着电压变化，阻变存储器可以达到多个稳定的阻态，因而，阻变存储器可以达到多个不同的存储稳态，从而，使得阻变存储器不仅仅限于0和1两种存储稳态，增加了阻变存储器的存储密度。

此外，本发明实施例所提供的阻变存储器的制备方法，无需增大阻变层的体积，因而可以在增加阻变存储器的存储密度的同时，保持阻变层体积不变。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明一个实施例的多值阻变存储器结构示意图；

图2、3、4、5、6示出了根据本发明实施例制作多值阻变存储器的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1示出了本发明实施例的多值阻变存储器结构示意图。如图所示，根据本发明实施例的多值阻变存储器包括：衬底4以及衬底之上的多个相互间隔的存储单元，每个存储单元包括下电极3、阻变层2和上电极1，其中，所述下电极位于所述衬底之上，所述阻变层位于所述下电极之上，所述上电极位于所述阻变层之上，所述阻变层包括：阻变材料部分21和掺有用于调节电阻状态的元素的至少一个掺杂阻变部分22。