[发明专利]电阻式存储器

说明书

本发明提供一种电阻式存储器，包括基底、第一电极、第二电极、可变电阻层与氧储存层。第一电极位于基底上。第二电极位于第一电极与基底之间。可变电阻层位于第一电极与第二电极之间。氧储存层位于第一电极与可变电阻层之间。氧储存层包括第一部分、第二部分与第三部分。第二部分连接于第一部分的一侧。第三部分连接于第一部分的另一侧。第一部分的厚度大于第二部分的厚度与第三部分的厚度。氧储存层的第一部分朝向第一电极突出。上述电阻式存储器可有效地提升存储器元件的电性效能。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件，尤其涉及一种电阻式存储器。

背景技术

电阻式存储器(诸如电阻式随机存取存储器(resistive random access memory，RRAM))具备低功耗、高速运作、高密度以及相容于互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)工艺技术的潜在优势，因此非常适合作为下一世代的存储器元件。然而，如何进一步地提升电阻式存储器的电性效能(如，稳定维持高电阻状态(high resistance state，HRS)的低电流与提升低电阻状态(lowresistance state，LRS)的电流等)为目前积极努力的目标。

发明内容

本发明提供一种电阻式存储器，其可有效地提升存储器元件的电性效能。

本发明提出一种电阻式存储器，包括基底、第一电极、第二电极、可变电阻层(resistance changeable layer)与氧储存层(oxygen reservoir layer)。第一电极位于基底上。第二电极位于第一电极与基底之间。可变电阻层位于第一电极与第二电极之间。氧储存层位于第一电极与可变电阻层之间。氧储存层包括第一部分、第二部分与第三部分。第二部分连接于第一部分的一侧。第三部分连接于第一部分的另一侧。第一部分的厚度大于第二部分的厚度与第三部分的厚度。氧储存层的第一部分朝向第一电极突出。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，还可包括氧阻障层(oxygenbarrier layer)。氧阻障层位于第一电极与氧储存层之间。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，氧阻障层的材料例如是三氧化二铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、二氧化铪(HfO₂)或氮硅氧化铪(HfSiON)。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，第一电极的材料例如是氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钨(W)、氮化铪(HfN)、氮化铝(AlN)、铱(Ir)、铂(Pt)或铱铂合金(Pt/Ir)。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，第二电极的材料例如是氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钨(W)、氮化铪(HfN)或氮化铝(AlN)。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，可变电阻层的材料例如是氧化铪(HfO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铪(HfO₂)与氧化铝(Al₂O₃)的结合或氧化铪(HfO₂)与氧化锆(ZrO₂)的结合。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，氧储存层的材料例如是钛(Ti)、钽(Ta)、铪(Hf)或铝(Al)。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，氧储存层的形状可为倒T形(reverse T shape)。

依照本发明的一实施例所述，在上述电阻式存储器中，氧储存层的下表面朝向可变电阻层，且可为平坦表面。