專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有摻雜控制層的電阻存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有摻雜控制層的電阻存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
存儲(chǔ)器在半導(dǎo)體市場(chǎng)中占有重要的地位。由于便攜式電子設(shè)備的不斷普及，不揮發(fā)存 儲(chǔ)器在整個(gè)存儲(chǔ)器市場(chǎng)中的份額也越來(lái)越大，其中90%以上的份額被FLASH占據(jù)。但是由 于串?dāng)_(CROSS TALK)、以及隧穿層不能隨技術(shù)代發(fā)展無(wú)限制減薄、與嵌入式系統(tǒng)集成等 FLASH發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，迫使人們尋找性能更為優(yōu)越的新型不揮發(fā)存儲(chǔ)器。最近電阻隨機(jī) 存儲(chǔ)器(Resistive Random Access Memory,簡(jiǎn)稱(chēng)為RRAM)因?yàn)槠涓呙芏?、低成本、有?強(qiáng)的隨技術(shù)代發(fā)展能力等特點(diǎn)引起高度關(guān)注，其主要使用的材料有相變材料、多元氧化物 (如:SrZr03、 PbZrTi03、 Pr卜xCaxMn03)、 二元金屬氧化物材料[1]。
圖1是常規(guī)的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其中201是金屬下電極，202是電阻存儲(chǔ)薄膜， 203是金屬上電極。雖然目前所報(bào)道的電阻存儲(chǔ)器所用的電阻存儲(chǔ)薄膜和金屬電極的材料 各不相同，但基本都是采用金屬電極一電阻存儲(chǔ)薄膜一金屬電極的三明治結(jié)構(gòu)。
圖2(a)是該常規(guī)的電阻存儲(chǔ)單元的I一V特性曲線(xiàn)。曲線(xiàn)101表示起始態(tài)為高阻的IV 曲線(xiàn)，電壓掃描方向如箭頭所示，上下電極間所加電壓從O開(kāi)始向正向逐漸增大到VTs時(shí)， 電流會(huì)突然迅速增大，表明存儲(chǔ)電阻從高阻突變成低阻狀態(tài)。曲線(xiàn)ioo表示起始態(tài)為低阻 的狀態(tài)。當(dāng)電壓由0向負(fù)向逐漸增大到V^時(shí)，電流達(dá)到最大值，此后電流會(huì)突然迅速減小， 表明存儲(chǔ)電阻從低阻突變成高阻狀態(tài)。在電信號(hào)作用下，器件可在高阻和低阻間可逆轉(zhuǎn)換， 從而達(dá)到信號(hào)存儲(chǔ)的作用。通常稱(chēng)從高阻轉(zhuǎn)換為低阻的操作為置位(set)操作，從低阻 轉(zhuǎn)換為高阻的為復(fù)位(reset)操作。
圖2(b)是對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，該常規(guī)的電阻存儲(chǔ)單元做反復(fù)置位、復(fù)位操作的一組I-V曲 線(xiàn)。可以看到l和V^并不是一個(gè)穩(wěn)定值，它有一個(gè)較大的波動(dòng)范圍。圖2(c)是該常規(guī) 的電阻存儲(chǔ)單元做反復(fù)置位、復(fù)位操作是時(shí)對(duì)應(yīng)的低祖和高阻分布情況。圖中也可以看出 復(fù)位后最大的高阻是最小高阻的數(shù)百倍，同樣置位后的低阻分布也很分散，最大最小值間 也相差數(shù)十倍。上述的這些電學(xué)參數(shù)的不穩(wěn)定性會(huì)給應(yīng)用帶來(lái)很多的麻煩，如操作電壓 難以確定，操作功耗難以預(yù)測(cè)。
根據(jù)目前的研究結(jié)果，向電阻存儲(chǔ)介質(zhì)表面參雜可以穩(wěn)定電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的電學(xué)參數(shù)，提高該器件性能[1][2]。例如，參考文獻(xiàn)[l]認(rèn)為NiO中摻少量Ti可以輕微的破壞Ni-0鍵， 增強(qiáng)氧離子在薄膜中的移動(dòng)，這樣使NiO電阻存儲(chǔ)器的寫(xiě)操作速度有明顯的提高，該器件 的寫(xiě)操作電壓，高、低阻態(tài)阻值也明顯穩(wěn)定。當(dāng)前一種的摻雜方法是讓摻雜金屬直接和存 儲(chǔ)介質(zhì)接觸，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散摻雜[1][3]，因此摻雜方法摻雜量較難控制，對(duì)于只需要低摻的金屬 氧化物電阻存儲(chǔ)薄膜并不適用，例如，Cux0電阻存儲(chǔ)層表面摻少量Ta可以起到提降低器 件功耗，穩(wěn)定器件性能的作用，但Ta和Cu,O薄膜直接接觸參雜會(huì)使Cux0中Ta含量過(guò)高 而導(dǎo)致器件開(kāi)關(guān)性能喪失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高電學(xué)性能的電阻存儲(chǔ)器。
本發(fā)明提供的電阻存儲(chǔ)器是一種具有摻雜控制層的電阻存儲(chǔ)器。它通過(guò)所述摻雜控制 層實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電阻存儲(chǔ)器中的電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層的可控?fù)诫s，從而提高電阻存儲(chǔ)器的電學(xué)性 能。
本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器包括
下電極層；
電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層；
直接與存儲(chǔ)介質(zhì)層相接觸的慘雜控制層； 以及，上電極層。
所述摻雜控制層可以是位于所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層和所述上電極層之間，也可以是位于 所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層和所述下電極層之間。
其中，所述慘雜控制層用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層的金屬元素?fù)诫s，以及摻雜含 量控制，它可以為金屬氮化物、金屬氧化物或金屬氮氧化物薄膜；該擇雜控制層可以是同 種材料構(gòu)成的單層薄膜，或者由不同種材料夠成的復(fù)合層薄膜。
所述摻雜控制層位于所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層和所述上電極層之間時(shí)，所述上電極層同時(shí) 可以作為實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)電阻層的摻雜金屬，所述上電極層可以為單質(zhì)金屬層，或多種金屬的 合金層，或非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合物層，或多種非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合物的混合物層。 所述摻雜控制層是位于所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層和所述下電極層之間時(shí)，所述下電極層同時(shí)可 以作為實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)電阻層的摻雜金屬，所述下電極層可以為單質(zhì)金屬層，或多種金屬的合 金層，或非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合物層，或多種非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合物的混合物層。 所述上電極層可以為單層金屬層，也可以是復(fù)合層金屬層；所述下電極層可以為單 層金屬層，也可以是復(fù)合層金屬層。所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層是用以實(shí)現(xiàn)電阻轉(zhuǎn)換的存儲(chǔ)層，其可以在電學(xué)信號(hào)的作用下，實(shí) 現(xiàn)高阻態(tài)和低阻態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層可以是CuO， WO， Ti0， Ni0， Hf0， Zn0， Zr0' Fe0' Ta0， CoO， Nb0， LiNiO， InZnO， V0， SrZrO， SrTiO, Cr0中的一種，其中幾禾中 的混合物，也可以是上述金屬氧化物中兩種的疊層。
本發(fā)明中，所述的電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層的厚度為1-300mn，慘雜控制層的厚度為0. 5-lOOnm，
上、下電極層厚度沒(méi)有限制，可以為100-300咖，但不限于此。
本發(fā)明提供的電阻存儲(chǔ)器，其主要特征在于在所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層與所述上電極之
間、或者所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層與所述下電極之間插入一層摻雜控制層，上電極或者下電極
的金屬元素可以擴(kuò)散經(jīng)過(guò)所述摻雜控制層對(duì)所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層進(jìn)行金屬元素?fù)诫s，并且
通過(guò)調(diào)節(jié)所述摻雜控制層的成分和厚度可達(dá)到控制對(duì)電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層摻雜量的目的，通過(guò)
選擇與摻雜控制層直接相接觸的上電極或者下電極的材料，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻存儲(chǔ)層的摻雜
元素的選擇。由于對(duì)存儲(chǔ)電阻層的摻雜元素以及摻雜元素的含量具有可控性，因此使本發(fā)
明所提供的電阻存儲(chǔ)器具有電學(xué)性能穩(wěn)定、功耗低、編程極性可控的優(yōu)點(diǎn)。


圖l常規(guī)的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
圖2a常規(guī)的電阻存儲(chǔ)器的I-V特性曲線(xiàn)。
圖2b常規(guī)的電阻存儲(chǔ)單元做反復(fù)置位、復(fù)位操作的一組I-V曲線(xiàn)。
圖2c常規(guī)的電阻存儲(chǔ)單元做反復(fù)置位、復(fù)位操作是時(shí)對(duì)應(yīng)的低阻和高阻分布圖。
圖3本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第一個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖4本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第二個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖5本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第三個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖6本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第四個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖7本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第五個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖8(a)本發(fā)明一種具體實(shí)施例器件的I-V特性曲線(xiàn)。
圖8(b)本發(fā)明一種具體實(shí)施例電阻存儲(chǔ)器與常規(guī)電阻存儲(chǔ)器的高、低阻統(tǒng)計(jì)分布比 較圖。
圖中標(biāo)號(hào)100為初始態(tài)為低阻的置位操作電壓掃描曲線(xiàn)，101為初始態(tài)為高阻的電 壓掃描曲線(xiàn)，102為初始態(tài)為低阻電壓掃描曲線(xiàn)，201為下電極，202為電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層， 203為上電極，204為絕緣介質(zhì)層，205為摻雜控制層，206為標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互連工藝中 的TaN層，207為標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互連工藝中的Ta層，208為標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互聯(lián)工藝中 Cu通孔導(dǎo)線(xiàn)，111為本發(fā)明一具體電阻存儲(chǔ)器的低阻統(tǒng)計(jì)分布曲線(xiàn)，112為本發(fā)明一具體電阻存儲(chǔ)器的高阻統(tǒng)計(jì)分布曲線(xiàn)，121為常規(guī)電阻存儲(chǔ)器的低阻統(tǒng)計(jì)分布曲線(xiàn)，122為常
規(guī)電阻存儲(chǔ)器的高阻統(tǒng)計(jì)分布曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
在下文中結(jié)合圖示在參考實(shí)施例中更完全地描述本發(fā)明，本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例，但 不應(yīng)該被認(rèn)為僅限于在此闡述的實(shí)施例。在圖中，為了清楚放大了層和區(qū)域的厚度，但作 為示意圖不應(yīng)該被認(rèn)為嚴(yán)格反映了幾何尺寸的比例關(guān)系。
在此參考圖是本發(fā)明的理想化實(shí)施例的示意圖，本發(fā)明所示的實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為僅 限于圖中所示的區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀，比如制造引起的偏差。例如干 法刻蝕得到的曲線(xiàn)通常具有彎曲或圓潤(rùn)的特點(diǎn)，但在本發(fā)明實(shí)施例圖示中，均以矩形表示， 圖中的表示是示意性的，但這不應(yīng)該被認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。
參考圖3是本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第一個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，
摻雜控制層205位于上電極203和電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202之間。所述電阻存儲(chǔ)器下電極201
可以是使用標(biāo)準(zhǔn)大馬士革工藝形成的銅下電極；或是用化學(xué)氣相沉積的方法形成的W下電
極；或是其它金屬或金屬化合物，其包含但不限于鈦、鉑、氮化鈦(TiN)或氮化鋁鈦(TiAlN);
下電極201也可是金屬和半金屬的復(fù)合層。下電極201可以用物理濺射、化學(xué)反應(yīng)濺射、
物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積或電化學(xué)沉積(ECP)等方法形成。
電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202在下電極201上沉積形成，電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202可以是CuO， WO，
TiO， NiO， HfO， ZnO， ZrO， FeO， TaO， CoO， NbO， LiNiO， InZnO， VO， SrZrO， SrTiO，
CrO中的一種，或多種的混合物。電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202可以用熱氧化或化學(xué)反應(yīng)濺射或物
理汽相沉積或化學(xué)汽相沉積或原子層淀積(ALD)的方法制作。
摻雜控制層205在下電極202上形成，介質(zhì)薄膜205可以是金屬氮化物、金屬氧化物 或金屬氮氧化物薄膜，其包括但不限于TaN， TiN， TaON, TiON。摻雜控制層205應(yīng)有一定 的導(dǎo)電性能，其電阻應(yīng)小于2.33R。ff (R。n存儲(chǔ)薄膜為低阻態(tài)電阻)?？梢允褂梦锢頌R射、化 學(xué)反應(yīng)濺射、物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積或原子層淀積(ALD)等方法制作。
上電極203在摻雜控制層205上形成，在此實(shí)施例結(jié)構(gòu)中上電極203是含有所需摻雜 金屬元素的薄膜層，該層可以是金屬，或是金屬對(duì)應(yīng)的非化學(xué)劑量比的化合物，其包括是 但不限于Ta， Ti， Ni， Zn， Ru， Cu， In， Ir和這些金屬對(duì)應(yīng)的非化學(xué)劑量比的氮化物或 氧化物。其作為電極層薄膜應(yīng)有良好的導(dǎo)電性能，其電阻應(yīng)小于R皿(R。n存儲(chǔ)薄膜為低阻態(tài) 電阻)。可以通過(guò)物理濺射、化學(xué)反應(yīng)濺射、物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積等方法形成。
摻雜控制層205對(duì)上電極203中摻雜金屬元素的離子擴(kuò)散有半透過(guò)作用，通過(guò)控制摻 雜控制層薄膜205的厚度可以調(diào)節(jié)擴(kuò)散透過(guò)的摻雜金屬的量，從而到達(dá)可控?fù)诫s的目的。合理的摻雜劑量可以到達(dá)穩(wěn)定電學(xué)性能、或降低功耗、或調(diào)整編程極性?xún)?yōu)化目的，也可以
同時(shí)達(dá)到上述2個(gè)或3個(gè)優(yōu)化目的。
參考圖4是本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第二個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，
此實(shí)施例中，摻雜控制層205位于電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202與下電極層201之間，這種結(jié)構(gòu)中，
下電極201是含有所需摻雜金屬元素的薄膜層，該層可以是金屬，或是金屬對(duì)應(yīng)的非化學(xué)
劑量比的化合物，其包括是但不限于Ta， Ti， Ni， Zn， Ru， Cu， In， Ir和這些金屬對(duì)應(yīng)
的非化學(xué)劑量比的氮化物或氧化物。其作為電極層薄膜應(yīng)有良好的導(dǎo)電性能，其電阻應(yīng)小
于L (R。n存儲(chǔ)薄膜為低阻態(tài)電阻)?？梢杂梦锢頌R射、化學(xué)反應(yīng)濺射、物理汽相沉積、化
學(xué)汽相沉積等方法形成。該結(jié)構(gòu)的上電極為金屬或半金屬，其包含但不限于鈦、鉬、氮化
鈦(TiN)或氮化鋁鈦(TiAlN)，電極也可是金屬和半金屬的復(fù)合層，可以用物理濺射、
化學(xué)反應(yīng)濺射、物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積等方法形成。電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202和摻雜控
制層205的材料和制作方法與圖3所示實(shí)施例中介紹的相同。
參考圖5是本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第三個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，
此實(shí)施例中，電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層是金屬氧化物的雙層薄膜結(jié)構(gòu)，第一種電阻存儲(chǔ)介質(zhì)薄膜202
在下電極201上形成，材料和制作方法與圖4所示實(shí)施例中介紹的相同。第二種電阻存儲(chǔ)
介質(zhì)薄膜212在下第一種電阻存儲(chǔ)介質(zhì)薄膜202上形成，其材料可以是CuO， WO， TiO，
NiO， HfO， ZnO, ZrO， FeO， TaO, CoO， NbO， LiNiO， InZnO， VO， SrZrO， SrTiO, CrO中
的一種，或多種的混合物，但組成成分區(qū)別于第一種電阻存儲(chǔ)介質(zhì)薄膜202。其可以用化
學(xué)反應(yīng)濺射或物理汽相沉積或化學(xué)汽相沉積或原子層淀積(ALD)等的方法制作。下電極
201，上電極203和摻雜控制層薄膜205的材料和制作方法與圖3所示實(shí)施例中介紹的相同。
參考圖6是本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第四個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。如圖6所示， 其與參考圖5所示實(shí)施例區(qū)別在于摻雜控制層205位于雙層電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202、 212與 下電極層201之間。此實(shí)施例中，摻雜控制層205的材料和制作方法與圖3所示實(shí)施例中 介紹的相同，下電極201和上電極203的材料和制作方法與圖4所示實(shí)施例中介紹的相同， 雙層電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202、 212的材料和制作方法與圖五所示實(shí)施例中介紹的相同。
參考圖7是本發(fā)明所提供的電阻存儲(chǔ)器的第五個(gè)實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。如圖7所示， 該實(shí)施例結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互連工藝形成，上電極203由非化學(xué)劑量比的標(biāo)準(zhǔn)大馬士 革銅互連工藝中的TaN層與標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互連工藝中的Ta層207及銅線(xiàn)層組成的3層 復(fù)合層結(jié)構(gòu)。下電極201是銅互連中銅線(xiàn)層。絕緣介質(zhì)層204在下電極層201上形成并利 用光刻工藝形成窗口，電阻存儲(chǔ)介質(zhì)薄膜202在下電極201上形成，其可以是CuO， WO，Ti0， Ni0， Hf0， Zn0， Zr0， Fe0' Ta0， CoO， NbO, LiNiO， InZnO， V0, SrZrO， SrTiO， Cr0中的一種，或多種的混合物?？梢酝ㄟ^(guò)熱氧化、等離子氧化、物理汽相沉積、化學(xué)汽 相沉積、原子層淀積(ALD)等方法形成，此具體實(shí)施例中提供一種直接等離子氧化下電 極Cu201得到的Cux0作為電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202的方法。摻雜控制層205在下電極202上 形成，摻雜控制層205可以是金屬氮化物、金屬氧化物或金屬氮氧化物薄膜，其包括但不 限于TaN， TiN， TaON， TiON。摻雜控制層薄膜應(yīng)有一定的導(dǎo)電性能，其電阻應(yīng)小于2. 33R。lf (R。n存儲(chǔ)薄膜為低阻態(tài)電阻)?？梢允褂梦锢頌R射、化學(xué)反應(yīng)濺射、物理汽相沉積、化學(xué)汽 相沉積或原子層淀積(ALD)等方法制作后再經(jīng)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，或光刻的方法形成 圖7所示的圖形。上電極層203在摻雜控制層205上形成，使用標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互連工藝 制作。在此具體實(shí)施例中大馬士革工藝形成的非化學(xué)劑量比的標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互連工藝 中的TaN層與標(biāo)準(zhǔn)大馬士革銅互連工藝中的Ta層共同提供摻雜金屬Ta，通過(guò)摻雜控制層 205對(duì)電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202摻雜，并控制其摻雜含量。
接下來(lái)，進(jìn)一步將結(jié)合圖3所示實(shí)施例結(jié)構(gòu)說(shuō)明使用本發(fā)明的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器在性能 上的改進(jìn)。下電極201是銅互連中銅線(xiàn)層，直接等離子氧化Cu下電極201得到的厚度為 100nm CuxO電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202 ，再用化學(xué)反應(yīng)濺的方法形成厚度為15nm TaN摻雜控制 層205，然后用濺射的方法形成厚度為10nm Ru金屬層和50nra Cu金屬層的復(fù)合上電極層 203。通過(guò)15nm的TaN摻雜控制層，實(shí)現(xiàn)對(duì)CuxO電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202的金屬Ru摻雜，Ru 金屬元素在CuxO電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層202中摻雜的分布及其含量穩(wěn)定。圖8(a)展示此器件在 編程極性上的改進(jìn)，曲線(xiàn)101和102表示起始態(tài)為高阻的IV曲線(xiàn)，可以看到上電極加正 壓時(shí)不能實(shí)現(xiàn)置位(set)操作，置位操作只能用負(fù)向電壓。但復(fù)位(reset)仍可以用正 向操作實(shí)現(xiàn)(如曲線(xiàn)100所示)。圖8 (b)展示了此器件在穩(wěn)定高阻態(tài)或者低阻態(tài)的阻值 的效果。低阻分布曲線(xiàn)111和高阻分布曲線(xiàn)112為此器件的高阻和低阻分布情況。低阻分 布曲線(xiàn)121和高阻分布曲線(xiàn)122為沒(méi)有使用摻雜控制層時(shí)器件高阻和低阻分布情況?？梢?看出適用本發(fā)明結(jié)構(gòu)后高阻態(tài)和低阻態(tài)的分布集中了很多。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng) 理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說(shuō)明書(shū)中所述的具體實(shí)施例。 參考文獻(xiàn)
<formula>formula see original document page 8</formula>[2] Kyoobo Jung， Joonhyuk Choi, Yongmin Kim， "Resistance Switching Characteristics in Li-doped Ni0，， J如p7.尸/ j^… ra丄甜，尸，鵬鵬 Dongsoo Lee， Dong_jun Seong， Hye jung Choi， "Excellent uniformity and reproducible resistance switching characteristics of doped binary metal oxides for non-volatile resistance memory applications" H 7fec力"ig. ， 2007 。
權(quán)利要求
1.一種具有摻雜控制層的電阻存儲(chǔ)器，包括下電極層、電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層和上電極層，其特征在于所述電阻存儲(chǔ)器還包括與電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層直接相接觸的摻雜控制層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述摻雜控制層為金屬氮化物、金 屬氧化物或金屬氮氧化物薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述摻雜控制層位于所述電阻存儲(chǔ) 介質(zhì)層和所述上電極層之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述上電極層為單質(zhì)金屬層， 或多種金屬的合金層，或非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合物層，或多種非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合 物的混合物層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述摻雜控制層位于所述電阻存儲(chǔ) 介質(zhì)層和所述下電極層之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述下電極層為單質(zhì)金屬層， 或多種金屬的合金層，或非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合物層，或多種非化學(xué)計(jì)量比的金屬化合 物的混合物層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述上電極層為單層金屬層，或者 為復(fù)合層金屬層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述下電極層為單層金屬層，或者 為復(fù)合層金屬層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述電阻存儲(chǔ)器，其特征在于所述存儲(chǔ)介質(zhì)層為一種金屬氧化物， 或多種金屬氧化物的混合物，或不同種金屬氧化物的復(fù)合疊層。
全文摘要
本發(fā)明屬微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有摻雜控制層的電阻存儲(chǔ)器。該電阻存儲(chǔ)器包括上電極、下電極、用于實(shí)現(xiàn)電阻值的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層、用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層的金屬元素?fù)诫s及其摻雜含量控制的摻雜控制層。摻雜控制層與電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層直接，上電極或者下電極中的金屬元素透過(guò)摻雜控制層向存儲(chǔ)介質(zhì)層表面擴(kuò)散，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻存儲(chǔ)介質(zhì)層的可控低摻雜，從而達(dá)到穩(wěn)定電阻存儲(chǔ)器的電學(xué)性能的目的。
文檔編號(hào)H01L45/00GK101315969SQ20081003960
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者鵬 周, 明 尹, 林殷茵 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)