[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，涉及阻变存储器及其制备方法。

背景技术

阻变存储器(RRAM，RESISTANCE RANDOM ACCESS MEMORY)是一种新型存储器件，由于阻变存储器具有结构简单，与现有互补金属氧化物半导体(CMOS，COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTOR)工艺兼容等优点，得到越来越广泛的应用。常见的阻变存储器一般为MIM(金属电极-阻变材料-金属电极)结构，由位于衬底之上层叠设置的底电极、阻变材料和顶电极组成，底电极设置在衬底之上，阻变材料设置在底电极之上，顶电极设置在阻变材料之上。

阻变存储器通过外加不同极性及大小的电压，改变阻变材料的电阻大小，来实现数据存储。当在阻变存储器的底电极和顶电极之间加载电压时，在外加电场作用下，阻变材料会发生电化学反应，使得材料中的氧空位发生迁移，从而产生电阻变化，在加载的电压消失后，阻变材料仍然能够保持电阻不发生变化直到再次加载电压。但是现有技术中的阻变存储器在产生电阻变化的同时也会相应产生较大的操作电流，而较大的操作电流直接影响了阻变存储器的性能。

发明内容

本发明实施例提供了阻变存储器及其制备方法，以解决在现有阻变存储器操作电流大，影响阻变存储器性能的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种阻变存储器，所述阻变存储器形成于衬底上，包括:第一电极、阻变材料和第二电极。

其中，所述第一电极、阻变材料和第二电极均位于所述衬底表面，所述第一电极和所述第二电极相对设置，所述阻变材料位于所述第一电极和所述第二电极之间，且同时与所述第一电极和所述第二电极接触；所述第一电极与所述衬底的接触面面积大于所述第一电极与所述阻变材料相接触的第一接触面的面积，和/或所述第二电极与所述衬底的接触面面积大于所述第二电极与所述阻变材料相接触的第二接触面的面积。

另一方面，本发明实施例还提供了一种阻变存储器的制备方法，包括:

在衬底上淀积电极材料；

对所述电极材料进行刻蚀，生成相互分离且相对设置的第一电极及第二电极；

在所述第一电极和第二电极之间淀积阻变材料；

以第一电极或第二电极为停止层对所述阻变材料进行化学机械抛光，形成阻变存储器，其中，所述阻变材料同时与所述第一电极和所述第二电极接触；所述第一电极与所述衬底的接触面面积大于所述第一电极与所述阻变材料相接触的第一接触面的面积，和/或所述第二电极与所述衬底的接触面面积大于所述第二电极与所述阻变材料相接触的第二接触面的面积。

与现有技术相比，本发明实施例通过将阻变存储器的电极和阻变材料都形成在衬底的表面上，并使电极与阻变材料的接触面积小于电极与衬底的接触面积，从而获得了实际电极面积更小的阻变存储器，因此，在阻变存储器外加电压时，可以减小产生的操作电流，进而可以减小阻变存储器的功耗，减小操作电流对阻变存储器性能的影响。

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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰，在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明阻变存储器结构示意图；

图2A为本发明阻变存储器制备方法的一个实施例的流程图；

图2B至图2E为本发明一个实施例制备阻变存储器的示意图。

具体实施方式

根据阻变存储器的工作原理，当阻变存储器的实际电极面积越小时，操作电流也相应的越小，所述实际电极面积是指与阻变材料相接触，并且在加载电压后能够引起阻变材料电阻变化的电极的面积。因此缩小阻变存储器的实际电极面积就成为缩小阻变存储器操作电流最有效的方法之一。由于现有技术中缩小阻变存储器的实际电极面积主要通过缩小底电极、阻变材料、顶电极中某一层或某几层的淀积面积来实现。但是在现有工艺技术条件下，随着淀积面积的缩小生产成本会不断上升，当淀积面积小于1μm*1μm时阻变存储器的生产会非常困难，因此减小阻变存储器的实际电极面积需要通过其他途径来实现。