[发明专利]电阻式随机存取存储器、其制造方法及其操作方法

权利要求书

1.一种电阻式随机存取存储器，包括：

第一电极；

第二电极，位于所述第一电极上；

电荷捕捉层，位于所述第一电极与所述第二电极之间，其中所述电荷捕捉层包括：

第一区域，具有第一掺质并靠近所述第一电极；以及

第二区域，具有第二掺质并靠近所述第二电极。

2.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述电荷捕捉层的材料为能隙小于5eV的绝缘材料，所述绝缘材料包括选自由TiO₂、NiO、HfO、HfO₂、ZrO、ZrO₂、Ta₂O₅、ZnO、WO₃、CoO及Nb₂O₅所组成的群组中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第一掺质包括选自由Ti、Zr、Fe、Co、Al、S、N、Ca、Cu、Pb、Sr、Hf、B、C、Mo、Zn、Mg所组成的群组中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第一区域中的所述第一掺质的浓度介于1at％至50at％之间。

5.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第二掺质包括选自由Ti、Zr、Fe、Co、Al、S、N、Ca、Cu、Pb、Sr、Hf、B、C、Mo、Zn、Mg所组成的群组中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第二区域中的所述第二掺质的浓度介于10at％至90at％之间。

7.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第二区域的能隙比所述第一区域的能隙大至少1eV。

8.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第一掺质与所述第二掺质不同。

9.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第一掺质与所述第二掺质相同，且所述第一区域中的所述第一掺质的浓度与所述第二区域中的所述第二掺质的浓度呈梯度分布。

10.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第一电极沿着第一方向延伸，所述第二电极沿着第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向实质上相互垂直。

11.根据权利要求10所述的电阻式随机存取存储器，其中所述第一电极的数量为多个，所述多个第一电极与多个介电层皆沿着所述第一方向延伸，并沿着一第三方向相互堆叠，其中所述电荷捕捉层至少覆盖所述多个第一电极的侧壁。

12.根据权利要求11所述的电阻式随机存取存储器，其中所述电荷捕捉层共形地覆盖所述多个第一电极与所述多个介电层的表面。

13.根据权利要求11所述的电阻式随机存取存储器，其中各所述多个第一电极与所对应的第二电极的重叠处形成至少一存储单元。

14.一种电阻式随机存取存储器的制造方法，包括：

提供第一电极；

在所述第一电极上形成电荷捕捉层；以及

在所述电荷捕捉层上形成第二电极。

15.根据权利要求14所述的电阻式随机存取存储器的制造方法，其中形成所述电荷捕捉层的方法包括原子层沉积工艺，所述原子层沉积工艺包括：

进行多次第一沉积循环，以形成多个具有绝缘材料的第一材料层；

进行多次第二沉积循环，以形成多个具有第一掺质的第二材料层，其中所述多个第一沉积循环的次数大于所述多个第二沉积循环的次数；以及

重复所述多个第一沉积循环与所述多个第二沉积循环，直到形成所需厚度的所述电荷捕捉层的第一区域，其中所述第一区域靠近所述第一电极。