[发明专利]电阻式随机存取内存及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非易失性内存及其制造方法，尤其涉及一种电阻式随机存取内存及其制造方法。

背景技术

一般来说，在电阻式随机存取内存的制造过程中，会先依序于基底上形成下电极材料层、可变电阻氧化物材料层与上电极材料层，接着在上电极上形成图案化硬掩膜层，以将上电极材料层、可变电阻氧化物材料层与下电极材料层图案化。上述的图案化硬掩膜层通常藉由使用硅烷(SiH₄,silane)及氧气做为反应气体的等离子体辅助化学气相沉积法形成，因此，所形成的图案化硬掩膜层中容易残留有氢离子。

然而，在对电阻式随机存取内存进行操作的过程中，图案化硬掩膜层中所含的氢离子会经由上电极扩散至可变电阻氧化物层中，改变可变电阻氧化物层的电阻转态行为，因而对电阻式随机存取内存的效能造成影响。进一步说，当施加电位差于电阻式随机存取内存时，由图案化硬掩膜层扩散至可变电阻氧化物层的氢离子会影响可变电阻氧化物层内的导电细丝(filament)的形成或断裂，进而使得电阻式随机存取内存会产生尾端位(tailing bit)效应，且会在高温时难以保持在低电阻状态，造成所谓“高温数据保持能力(high-temperature data retention，HTDR)”的劣化。

因此，如何避免图案化硬掩膜层中所含的氢离子扩散至可变电阻氧化物层中为当前所需研究的课题。

发明内容

本发明提供一种电阻式随机存取内存，其具有位于硬掩膜层与可变电阻氧化物层之间的氢阻挡层，上述的氢阻挡层可防止硬掩膜层中的氢离子扩散至可变电阻氧化物层。

本发明提供一种电阻式随机存取内存的制造方法，其于硬掩膜层与可变电阻氧化物层之间形成氢阻挡层，以防止硬掩膜层中的氢离子扩散至可变电阻氧化物层。

本发明提供一种电阻式随机存取内存，其具有使用物理气相沉积法形成的硬掩膜层。

本发明的电阻式随机存取内存包括第一电极、第二电极、可变电阻氧化物层、硬掩膜层以及氢阻挡层。第一电极配置于基底上。第二电极配置于第一电极与基底之间。可变电阻氧化物层配置于第一电极与第二电极之间。硬掩膜层配置于第一电极上。氢阻挡层配置于硬掩膜层与第一电极之间。

本发明的电阻式随机存取内存的制造方法的步骤如下。于基底上形成第一电极。于第一电极与基底之间形成第二电极。于第一电极与第二电极之间形成可变电阻氧化物层。于第一电极上形成硬掩膜层。于硬掩膜层与第一电极之间形成氢阻挡层。

本发明的电阻式随机存取内存包括第一电极、第二电极、可变电阻氧化物层以及硬掩膜层。第一电极配置于基底上。第二电极配置于第一电极与基底之间。可变电阻氧化物层配置于第一电极与第二电极之间。硬掩膜层配置于第一电极上，且硬掩膜层是藉由进行物理气相沉积制程而形成。

基于上述，在本发明的硬掩膜层含有氢离子的情况下，可藉由设置于硬掩膜层与第一电极之间的氢阻挡层来防止硬掩膜层中的氢离子扩散至可变电阻氧化物层，使得硬掩膜层中所含的氢离子不影响可变电阻氧化物层的电阻转态行为。此外，在本发明的硬掩膜层为使用物理气相沉积法形成的情况下，硬掩膜层中实质上不含有氢离子，使得硬掩膜层的形成不影响可变电阻氧化物层的电阻转态行为。因此，当施加电位差于电阻式随机存取内存时，可变电阻氧化物层中的导电细丝可顺利形成或断裂，其有助于避免尾端位效应的产生，并且能够增进电阻式随机存取内存的高温数据保持特性、耐久性以及产率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1D为本发明第一实施例的电阻式随机存取内存的制造流程的剖面示意图；

图2A至图2D为本发明第二实施例的电阻式随机存取内存的制造流程的剖面示意图。

附图标记：

100、200：电阻式随机存取内存

102、202：基底

104、108、204、208：电极材料层

104a、108a、204a、208a：电极

106、206：可变电阻氧化物材料层

106a、206a：可变电阻氧化物层

110：氢阻挡材料层

110a：氢阻挡层

112、212a：图案化硬掩膜层

212：硬掩膜材料层

114、214：衬层

116、216：介电层

具体实施方式