專利名稱：具有納米碳管的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器件，特別是，具有改進(jìn)設(shè)置阻抗分布和重置阻抗分布
的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件(ReRAM)及其制造方法。
通常，存儲(chǔ)器件大部分被區(qū)分為當(dāng)電源中斷時(shí)會(huì)喪失儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的揮發(fā)性 隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM, random access memory )，以及即使當(dāng)電源中斷時(shí)仍可持 續(xù)保持已儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的非揮發(fā)性只讀存儲(chǔ)器(ROM, read-only memory )。隨機(jī) 存儲(chǔ)器(RAM)包括動(dòng)態(tài)隨才幾存取存儲(chǔ)器(DRAM, dynamic RAM )和靜態(tài) 隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM， static RAM)，而只讀存儲(chǔ)器(ROM)包括閃存，例如 電可4察除可編程只讀存儲(chǔ)器(EERROM, electrically erasable and programmable ROM )。
由現(xiàn)有技術(shù)可知，雖然動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)為極好的存儲(chǔ)器 件，但是幾乎所有的存儲(chǔ)器件還必須具備高電荷儲(chǔ)存性能。結(jié)果，由于必須 增加電極的表面區(qū)域，難以獲得高集成度的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)。 再者，在閃存器件中，由于兩個(gè)柵極相互堆疊，因此與源極電壓相比，需要 更高的操作電壓。結(jié)果，由于需要單獨(dú)的附加電路以形成寫入和刪除操作所 需的電壓，在閃存器件中難以達(dá)到高集成度。
由于上述限制，已有相當(dāng)多的研究在發(fā)展新的具有筒單配置的存儲(chǔ)器 件，以期能夠達(dá)到高集成度，并且保留想要的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器件的性能。目 前，眾所期待的新的下一代存儲(chǔ)器件包括相變隨機(jī)存儲(chǔ)器(PRAM)、阻抗 (或者電阻)隨機(jī)存儲(chǔ)器(ReRAM)及磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM)。所述阻 抗隨機(jī)存儲(chǔ)器為具有能夠依據(jù)兩種不同阻抗?fàn)顟B(tài)來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的二元過渡金 屬氧化物(以下簡稱"二元氧化層"，又稱雙氧化層)的存儲(chǔ)器件。該阻抗 隨機(jī)存儲(chǔ)器(ReRAM)具有非揮發(fā)性存儲(chǔ)器件的特性以及結(jié)構(gòu)簡單的先天 優(yōu)勢。
上述阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器(ReRAM)，在將任一電信號施加于該二元氧化層 時(shí)，通過將不導(dǎo)電的高阻抗截止(OFF )狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電的低阻抗導(dǎo)通(ON)狀態(tài)，可用于將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于該二元氧化層。
具體地講，圖1是顯示阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件(ReRAM)的驅(qū)動(dòng)操作的視 圖。如圖所示，當(dāng)將特定電壓施加至二元氧化層時(shí)，該二元氧化層即由低阻 抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)。由于此阻抗轉(zhuǎn)變，在施加相同的電壓下電流下降。 在此程序施加的電流又叫作"重置電流(Ireset)"。當(dāng)任選電壓被施加于轉(zhuǎn)變 為高阻抗?fàn)顟B(tài)的二元氧化層時(shí)，該二元氧化層又由高阻抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變回到低阻 抗?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致電流增加。在此程序期間施加的電流又叫作"設(shè)置電流(Iset)"。 因此，該阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件(ReRAM)能夠依據(jù)二元氧化層的電阻率狀態(tài) 而儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。該阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件(ReRAM)的二元氧化層的電阻率狀態(tài) 可為不可導(dǎo)電或是可導(dǎo)電。
而且，減少阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件(ReRAM)的重置電流是極為重要的。 尤其，希望能夠改進(jìn):&置阻抗分布和重置阻抗分布。
然而，現(xiàn)有的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件(ReRAM)出現(xiàn)4艮多嚴(yán)重問題，施加 給二元氧化層的設(shè)置/重置電壓(Vset/Vreset)的分布上差別極大，而且設(shè)置 /重置電阻(Rset/Rreset)的分布也不規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體實(shí)施例針對具有改進(jìn)設(shè)置阻抗分布和重置阻抗分布的阻 抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件及其制造方法。
本發(fā)明的具體實(shí)施例還針對能減少重置電流的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件及其 制造方法。
本發(fā)明的具體實(shí)施例還針對通過減少重置電流及改進(jìn)設(shè)置阻抗分布和 重置阻抗分布，能夠增加感測邊界(sensingmargin)及提升可靠性的阻抗隨 機(jī)存儲(chǔ)器件及其制造方法。
在另一具體實(shí)施例中，阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件包括下電極接觸；以及在該下 電極接觸的上方形成并且依據(jù)兩個(gè)不同的電阻率來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的二元氧化層， 其中該下電極接觸包括至少 一個(gè)納米碳管。
該下電極接觸可以由含有至少一個(gè)納米碳管的單一層或含有金屬層和 至少 一個(gè)納米碳管的雙層形成。
各納米碳管可以由單壁納米碳管或多壁納米碳管形成。
在另 一具體實(shí)施例中，阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件包括在半導(dǎo)體基板上方形成的開關(guān)器件；與該開關(guān)器件相接并且由包括至少 一個(gè)納米> 友管形成的下電極接 觸；在該下電極接觸上方形成的二元氧化層；在該二元氧化層上方形成的上 電極；以及與上電極接觸的金屬布線。 該開關(guān)器件可為晶體管。
該下電極接觸可以由含有至少一個(gè)納米碳管的單一層或含有金屬層和 至少 一個(gè)納米碳管的雙層形成。
各納米碳管由單壁納米碳管或多壁納米碳管形成。
該二元氧化層可以包括氧化鎳(NiO)、 二氧化4i(Ti02)、 二氧化鋅 (Zn02)、 二氧化鋯(Zr02)、五氧化二鈮(Nb205)、氧化鋁(A1203 )及五 氧化二鉭(Ta205)中的任何一個(gè)。
該二元氧化層可具有由鈦(Ti )、鎳(Ni )、鋁(Al )、金(Au )、柏(Pt )、 銀(Ag)、鋅(Zn)及鈷(Co)中的任何一個(gè)組成的摻雜物。
該上電極可以由鉑(Pt)、鎳(Ni)、鴒(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、鋁(A1)、鉭(Ta)、釕(Ru)、銥(Ir)或其合金形成。
該阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件還可以包括在該下電極接觸和二元氧化層之間形 成的下電極。
該下電極可以由鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、鋁(A1)、鉭(Ta)、釕(Ru)、銥(Ir)或其合金形成。 另一具體實(shí)施例是制造阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的方法，包括形成下電極接
觸；以及形成根據(jù)在下電極接觸上方的兩個(gè)不同阻抗?fàn)顟B(tài)而儲(chǔ)存信息的二元 氧化層，其中該下電極接觸形成為包括至少一個(gè)納米碳管。
該下電極接觸可以由含有至少一個(gè)納米碳管的單一層或含有金屬層和 至少 一個(gè)納米碳管的雙層形成。
該納米碳管可以由單壁納米碳管或多壁納米碳管形成。
在另一具體實(shí)施例中，阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的制造方法包括在與開關(guān)器 件一起設(shè)置的半導(dǎo)體基板的上方，形成具有接觸孔的絕緣層；在該接觸孔中， 形成包括至少一個(gè)納米碳管的下電極接觸；在該下電極接觸的上方，形成具 有二元氧化層和上電極的堆疊圖案；以及形成接觸該堆疊圖案的金屬布線。
上述制造阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件方法還可以包括在形成具有接觸孔的絕緣 層的步驟之后以及形成下電極接觸的步驟之前，在該接觸孔中沉積觸媒層。
該觸媒層可以由鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、柏(Pt)、鉬(Mo)、鴒(W)、釔(Yt)、金(Au)、釔(Pd)、釕(Ru)、及錳(Mn)中的任何一個(gè)
或其合金形成。
該觸媒層形成的厚度可以為3至50納米(nm )。
該下電極接觸可以由含有至少一個(gè)納米碳管的單一層或含有金屬層和 至少一個(gè)納米碳管的雙層形成。
該納米碳管可以由單壁納米碳管或多壁納米碳管形成。 該二元氧化層可以包括氧化鎳(NiO)、 二氧化鈦(Ti02)、 二氧化鋅 (Zn02)、 二氧化鋯(Zr02)、五氧化二鈮(Nb2Os)、氧化鋁(A1203 )及五 氧化二鉭(Ta205)中的任何一個(gè)。
該二元氧化層可摻雜鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(Al)、金(Au)、柏(Pt)、 銀(Ag)、鋅(Zn)及鈷(Co)中的任何一個(gè)。
該上電極可以由鉑(Pt)、鎳(Ni)、鵠(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、鋁(A1)、鉭(Ta)、釕(Ru)及銥(Ir)或其合金形成。 上述制造阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的方法還可以包括在形成下電極接觸的步 驟之后以及形成堆疊圖案的步驟之前，形成下電極。
該下電極可以由鉑(Pt)、鎳(Ni)、鵠(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、鋁(A1)、鉭(Ta)、釕(Ru)及銥(Ir)或其合金形成。


圖1是顯示驅(qū)動(dòng)阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的視圖。
觸范例的剖面圖。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件中的另 一下電極 接觸范例的剖面圖。
圖5A至5D是顯示根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的制造 方法步驟的剖面圖。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明另 一具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的剖面圖。
附圖中器件名稱與符號對照
134: 位線
130: 第二層間介電層132:上電核j妄觸
126:上電極
124:二元氧化層
122:下電核j妾觸
H:孔洞
120:第二絕緣層
118￡i: 源極線
118t): 金屬焊盤
114si: 第一接觸插塞
114tK 第二接觸插塞
112:第一層間介電層
102:柵極區(qū)
106:漏極區(qū)
104:源極區(qū)
110:晶體管的開關(guān)器件
100:半導(dǎo)體基板
F:形成電流:路徑的細(xì)絲
122b: 納米碳管122a: 金屬層128:下電極
具體實(shí)施例方式
在下文，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的剖面圖。如圖 所示，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件包括開關(guān)器件(switching device)110,該開關(guān)器件包括晶體管；與該開關(guān)器件110電連接的下電極接 觸122及在該下電招^接觸122上方形成的二元氧化層124。
由晶體管結(jié)構(gòu)形成的開關(guān)器件ho包括柵極區(qū)102、源極區(qū)104及漏極 區(qū)。該下電極接觸122通過在使金屬焊盤118b暴露而形成的孔洞H中垂直 生長至少一個(gè)納米碳管而形成。該二元氧化層124可以由氧化鎳(NiO)、 二 氧化鈦(Ti02 )、 二氧化鋅(Zn02 )、 二氧化鋯(Zr02 )、五氧化二鈮(Nb2q5 )、氧化鋁(A1203)及五氧化二鉭(Ta205)中任何一個(gè)形成，并且具有可由鈦 (Ti)、鎳(M)、鋁(A1)、金(Au)、鉑(Pt)、 4艮(Ag)、鋅(Zn)及鈷(Co) 中的任何一個(gè)形成的摻雜物。
在圖2中，標(biāo)號100表示半導(dǎo)體基板，標(biāo)號112表示第一層間介電層， 標(biāo)號114a和114b表示第一和第二接觸插塞，標(biāo)號116表示第一絕緣層，標(biāo) 號118a表示源極線，標(biāo)號120表示第二絕緣層，標(biāo)號126表示上電極，標(biāo) 號130表示第二層間介電層，標(biāo)號132表示上電極接觸，而標(biāo)號134表示位 線。
在本發(fā)明的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件中，由于該下電極接觸122由至少一個(gè)納 米碳管形成的因素，在二元氧化層中形成的納米碳管細(xì)絲(filaments)的數(shù) 量在操作時(shí)顯著地減少。因此，有可能減少重置電流，并且改進(jìn)設(shè)置阻抗分 布和重置阻抗分布。
由于該二元氧化層為具有大阻抗的絕緣材料，于是二元氧化層當(dāng)中的電 流被認(rèn)為應(yīng)該相當(dāng)?shù)牡汀Ｈ欢?，?dāng)施加特定電壓時(shí)，在此絕緣層中的導(dǎo)體形 成另外的電流路徑，例如納米碳管細(xì)絲。此時(shí)，細(xì)絲的數(shù)量確定了在該下電 極接觸和二元氧化層之間的4妄觸區(qū)。舉例而言，該下電4及接觸和二元氧化層 之間較d 、的接觸區(qū)減少了 二元氧化層內(nèi)形成的細(xì)絲數(shù)量。
在此，該納米碳管具有以納米尺度直徑圓形滾繞的石墨晶格，并且依據(jù) 石墨晶格滾繞的角度和結(jié)構(gòu)而展現(xiàn)金屬或半導(dǎo)體特性。該納米碳管可分為單 壁納米碳管和具有數(shù)個(gè)巻壁的多壁納米碳管。同樣，各納米碳管可以具有數(shù) 十納米尺度的直徑，以及最小數(shù)百納米和最多至數(shù)毫米尺度的生長長度。如 圖3所示，納米碳管并非以單一聚合組合的形式，而是以各納米碳管相互間 隔的形式在孔洞H中生長。
由于形成電流路徑的細(xì)絲F在該垂直生長的納米碳管122b和二元氧化 層124之間的接觸點(diǎn)形成，于是由納米碳管122b構(gòu)成的下電極接觸122和 二元氧化層124之間的實(shí)際接觸區(qū)變得比以多晶硅或金屬形成的下電極接觸 的現(xiàn)有情況更小。
阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，由于介于該下電極接觸和二元氧化層之間的接觸區(qū)減 小，可大量減少重置電流。再者，本發(fā)明具有以納米碳管細(xì)絲組成的下電極 接觸，由于細(xì)絲的數(shù)量較小，可以使設(shè)置阻抗分布和重置阻抗分布基本上均
10等。
在本發(fā)明具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件中，該下電極接觸可包括納米
碳管的單層。另一具體實(shí)施例的下電極接觸可包括含有金屬層122a和納米 碳管122b的雙層，如圖4所示。在此情況下，該金屬層122a設(shè)置在該納米 碳管122b的下方。
法步驟的剖面圖。其詳述如下。
參照圖5A ,包括晶體管的開關(guān)器件110形成在該半導(dǎo)體基板100的上 方，該晶體管包括柵極區(qū)102、源極區(qū)104及漏極區(qū)106。在該半導(dǎo)體基板 上方形成該第一層間介電層112以覆蓋開關(guān)器件110之后，第一接觸插塞 114a和第二接觸插塞114b通過第一層間介電層112而形成，以分別接觸源 極區(qū)104和漏極區(qū)106。
在包括第一接觸插塞114a和第二接觸插塞114b的第一層間介電層112 的上方形成第一絕緣層116之后，接著，源極線118a形成為接觸該第一接 觸插塞114a以與源極區(qū)104連接。形成與第二接觸插塞114b接觸的金屬焊 盤118b，以與該漏極區(qū)106連接。金屬焊盤118b例如以鑲嵌(Damascene inlay)工藝而形成在第一絕緣層116中。
參照圖5B,在包括源極線118a和金屬焊盤118b的第一絕緣層116上方 形成第二絕緣層120之后，用以使金屬焊盤118b暴露的孔洞H通過蝕刻該 第二絕緣層120而形成。通過使納米碳管在該孔洞H中生長，形成接觸該金 屬焊盤118b的下電極接觸。納米碳管也就是用于下電極接觸的材料的生長 可以下述方式施行。
首先，觸媒層沉積在該孔洞H的底面的金屬焊盤118b上方。該觸媒層 可由鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、柏(Pt)、鉬(Mo)、鴒(W)、釔(Yt)、 金(Au)、 4巴(Pd)、釕(Ru)和錳(Mn)中的任何一個(gè)或其合金形成。通 過使用例如等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積 (MOCVD)技術(shù)，該觸媒層沉積3至50納米(nm)的厚度。在此情況下， 該觸i某層大部分^皮沉積在由孔洞H暴露的金屬焊盤118b的上方，而相比之 下沒有被沉積在氧化層也就是用于第二絕緣層120的材料的上方。由于觸媒 層的沉積厚度很薄，約3至50納米，于是該觸媒層沉積的厚度并不一致， 而是以散布于金屬焊盤118b上方的晶種圖形沉積。該觸媒層用以輔助在后續(xù)工藝中控制納米碳管的生長。尤其，該觸媒層 系用以控制納米碳管的厚度和分布，其大大地影響納米碳管的生長尺寸和分 布。舉例而言，觸媒層的厚度較厚造成納米碳管的生長尺寸較大，并且觸媒 層的分布較大將導(dǎo)致納米碳管的分布更大。
其次，納米碳管在孔洞H中垂直生長，其底面沉積了觸媒層。該納米碳 管可以單壁納米碳管或多壁納米碳管的形狀生長，并且其生長長度可以為數(shù) 百納米至lt毫米，用以填布該孔洞H。
參照圖5C，在與納米碳管構(gòu)成的下電極接觸122—起形成的第二絕緣 層120上方依序沉積二元氧化層材料和上電極材料后，通過使該二元氧化層 材料和上電極材料圖案化，形成該二元氧化層124和上電極126形狀的堆疊 圖案。該二元氧化層124包括氧化鎳(NiO)、 二氧化鈦(Ti02)、 二氧化鋅 (Zn02)、 二氧化鋯(Zr02)、五氧化二鈮(Nb205 )、氧化鋁(A1203 )及五 氧化二鉭(Ta2Os)中的任何一個(gè)，并且優(yōu)選摻雜鈥(Ti )、鎳(Ni )、鋁(Al )、 金(Au)、粕(Pt)、銀(Ag)、鋅(Zn)及鈷(Co)中的任何一個(gè)的摻雜物。 上電極126包括鉑(Pt)、鎳(Ni)、鴒(W)、金(Au)、 4艮(Ag)、銅(Cu)、 鋅(Zn)、鋁(Al)、鉭(Ta)、釕(Ru)及銥(Ir)中的任何一個(gè)或其合金。
參照圖5D，在包括二元氧化層124和上電極126的堆疊圖案的第二絕 緣層120上方形成第二層間介電層130之后，與上電極126接觸的上電極接 觸132依據(jù)已知工藝在第二層間介電層130中形成。在包括上電極接觸132 的第二層間介電層130上方沉積金屬層之后，形成金屬布線，其連接上電極 接觸，并配置于一個(gè)方向上，即通過使該金屬層圖案化而形成位線134。
之后，雖然圖中未顯示，但是依序?qū)嵤┮贿B串已知的后續(xù)工藝，以完成 根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的制造。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明另 一具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的剖面圖。
如圖6所示，與上述具體實(shí)施例相比，才艮據(jù)本發(fā)明另一具體實(shí)施例的阻 抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件具有在下電極接觸122和二元氧化層124之間設(shè)置單獨(dú)的下 電極128的結(jié)構(gòu)。類似于上電極126,下電極128可由粕(Pt)、鎳(Ni)、 鎢(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鉭(Ta)、釕 (Ru)及銥(Ir)中的任何一個(gè)或其合金形成。
此外，其它成分和前述具體實(shí)施例一樣，因此將不再詳述。
如上述具體實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明另 一具體實(shí)施例的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，由于下電極接觸122由納米碳管形成的因素，也可減少重置電流，并且改進(jìn)
設(shè)置阻抗分布和重置阻抗分布。
雖然為了說明的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以進(jìn)行各種修改、增加及替換，而沒有偏離如所附 權(quán)利要求揭示的本發(fā)明的范圍和精神。
本申請要求2008年6月5日提交的韓國專利申請10-2008-0052888號的 優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容結(jié)合于本說明書中作為參考。
權(quán)利要求
1.一種阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，包括下電極接觸，其包括至少一個(gè)納米碳管；及二元氧化層，在該下電極接觸的上方形成，并且依據(jù)該二元氧化層至少兩個(gè)不同的阻抗?fàn)顟B(tài)而儲(chǔ)存信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該下電極接觸由含有 至少一個(gè)納米碳管的單一層形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該下電極接觸由含有 金屬層和至少一個(gè)納米碳管層的雙層形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該納米碳管是單壁納 米碳管或多壁納米碳管。
5. —種阻抗隨才幾存儲(chǔ)器件，包括 開關(guān)器件，在半導(dǎo)體基板上形成；下電極接觸，與該開關(guān)器件相連接，而且形成為包括至少一個(gè)納米碳管； 二元氧化層，在該下電極接觸的上方形成； 上電^L,在該二元氧化層的上方形成；及 金屬布線，與該上電極相接觸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該開關(guān)器件是晶體管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該下電極接觸由含有 至少 一個(gè)納米碳管的單一層所形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該下電極接觸是由金 屬層和納米碳管層組成的雙層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該納米碳管是單壁納 米碳管或多壁納米碳管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該二元氧化層包括 選自由氧化鎳(NiO)、 二氧化鈦(Ti02)、 二氧化鋅(Zn02)、 二氧化鋯(Zr02)、 五氧化二鈮(Nb205)、氧化鋁 (A1203 )及五氧化二鉭(Ta205 )組成的組 的氧化物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該二元氧化層包括摻雜物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該摻雜物選自由鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(A1)、金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、鋅(Zn)及鈷(Co) 組成的組。
13. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該上電極選自由鉑 (Pt)、鎳(Ni)、鴒(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋁(A1)、鉭(Ta)、 4了 (Ru)、銥(Ir)及其合金組成的組。
14. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，還包括在該下電極接觸 和二元氧化層之間形成的下電極。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件，其中該下電極選自由鉑 (Pt)、 4臬(Ni)、鉤(W)、金(Au)、 4艮(Ag)、 4同(Cu)、 4辛(Zn)、鋁(A1)、鉭(Ta)、釕(Ru)和銥(Ir)或其合金所組成的組。
16. —種阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的制造方法，包括以下步驟 形成至少包括一個(gè)納米碳管的下電極接觸；及在該下電極接觸的上方形成二元氧化層，該二元氧化層用于依據(jù)兩個(gè)不 同的阻抗?fàn)顟B(tài)儲(chǔ)存信息。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該下電極接觸由含有該納米碳管 的單一層所形成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該下電極接觸是由金屬層和納米 碳管層組成的雙層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該納米碳管是單壁納米碳管或多壁納米碳管。
20. —種阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件的制造方法，包括以下步驟在與開關(guān)器件一起設(shè)置的半導(dǎo)體基板上方，形成具有接觸孔的絕緣層； 在該接觸孔中形成包括納米碳管的下電極接觸； 在該下電極接觸的上方形成二元氧化層和上電極；及 形成接觸該上電極的金屬布線。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括以下步驟在形成具有該接觸 孔的該絕緣層的步驟之后以及形成該下電極接觸的步驟之前，在該接觸孔中沉積觸i某層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中該觸媒層選自由鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、 4白(Pt)、鉬(Mo)、鴒(W)、釔(Yt)、金(Au)、釔(Pd)、釕 (Ru)、錳(Mn)及其合金所組成的組。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中該觸々某層具有3至50納米的厚度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該下電極接觸由該納米碳管形成。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該下電極接觸由含有金屬層和該 納米碳管的雙層形成。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中各納米碳管是單壁納米碳管或多壁納米碳管。
27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該二元氧化層包括選自由氧化鎳 (NiO)、 二氧化鈦(Ti02)、 二氧化鋅(Zn02)、 二氧化鋯(Zr02)、五氧化二鈮(Nb205 )、氧化鋁(A1203)及五氧化二鉭(Ta205)組成的組的氧化物。
28. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該二元氧化層包括選自由鈦 (Ti)、鎳(Ni)、鋁(A1)、金(Au)、柏(Pt)、銀(Ag)、鋅(Zn)及鈷(Co)組成的組的摻雜劑。
29. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中該上電極選自由柏(Pt )、鎳(Ni )、 鴒(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鉭(Ta)、釕(Ru)及銥(Ir)或其合金組成的組。
30. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括在形成該下電極接觸的步驟之 后以及形成該二元氧化層和該上電極的步驟之前形成下電極的步驟。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中該下電極選自由鉑(Pt )、鎳(Ni )、 鴒(W)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋁(Al )、鉭(Ta)、釕(Ru)、銥(Ir)及其合金組成的組。
全文摘要
本發(fā)明揭示了阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件(ReRAM)及其制造方法。該阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件能展現(xiàn)出改進(jìn)的設(shè)置阻抗分布和重置阻抗分布。該阻抗隨機(jī)存儲(chǔ)器件包括下電極接觸和二元氧化層，該下電極接觸至少有一個(gè)納米碳管；該二元氧化層在該下電極接觸的上方形成。該二元氧化層用于依據(jù)其二種不同的阻抗?fàn)顟B(tài)而儲(chǔ)存信息。
文檔編號B82B1/00GK101599529SQ200910007778
公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者黃允澤 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司