电阻随机存取存储器装置及其制造方法
【专利说明】电阻随机存取存储器装置及其制造方法
[0001]对相关串请案的交叉参考
[0002]本申请案是基于且主张先前于2014年9月3日申请的第2014-178787号日本专利申请案的优先权的权利；所述案的整个内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本文所描述的实施例大体上涉及一种电阻随机存取存储器装置及一种用于制造其的方法。
【背景技术】
[0004]最近，已积极地进行以ReRAM(电阻随机存取存储器)为代表的两端子电阻随机存取存储器装置的开发。此电阻随机存取存储器装置允许实现低电压操作、高速度切换及小型化，且因此为替换浮门类型与非(NAND)快闪存储器的下一代大容量存储器装置的强有力候选者。作为使用此电阻随机存取存储器装置作为存储器单元的大容量存储器装置，已提议了具有交叉点结构的存储器。
[0005]在具有交叉点结构的存储器中，当过大电流流过存储器单元时，存储器单元被破坏，且因此较佳通过将负载电阻串联连接至存储器单元的方法或其类似者来抑制电流。
[0006]此负载电阻的材料相较于待用于互连件或其类似者的材料较佳具有较高电阻率，且具有实质上线性的电流电压特性。举例来说，例如氮化硅(SiN)、氧化硅(Si02)及氮化铝(A1N)等的每一者皆具有绝缘性质的绝缘材料具有高电阻但并不具有线性的电流电压特性，且因此并不非常合适用作负载电阻的材料。
【发明内容】
[0007]根据一个实施例，一种电阻随机存取存储器装置包含第一电极及第二电极。所述电阻随机存取存储器装置还包含连接于所述第一电极与所述第二电极之间的电阻改变层。所述电阻随机存取存储器装置还包含在所述第一电极与所述第二电极之间串联地连接至所述电阻改变层的导电层。所述电阻随机存取存储器装置，其中所述导电层包含:包含第一材料的多个第一材料层，及包含不同于所述第一材料的第二材料的多个第二材料层。
[0008]根据一个实施例，一种电阻随机存取存储器装置包含第一电极及第二电极。所述电阻随机存取存储器装置还包含连接于所述第一电极与所述第二电极之间的电阻改变层。电阻随机存取存储器装置还包含导电层，其在所述第一电极与所述第二电极之间串联连接至所述电阻改变层，具有高于所述第一电极及所述第二电极的电阻率的电阻率，且包含至少第一元素及第二元素。所述导电层中沿着自所述第一电极至所述第二电极的方向的所述第一元素的浓度分布重复高浓度及低浓度。
[0009]根据一个实施例，一种用于制造电阻随机存取存储器装置的方法包含在第一电极上形成电阻改变层，及在所述电阻改变层上形成第二电极。用于制造电阻随机存取存储器装置的方法还包含形成具有高于所述第一电极及所述第二电极的电阻率的电阻率的导电层，以便连接至所述第一电极或所述第二电极。用于制造电阻随机存取存储器装置的方法还包含:所述形成导电层包含通过沉积第一材料而形成第一材料层，且形成包含不同于所述第一材料的第二材料的第二材料层。所述形成所述第一材料层及所述形成所述第二材料层被重复多次。
[0010]根据所述实施例，分散施加至存储器单元的电压，且可防止归因于流过电阻改变层的过大电流的电阻随机存取存储器装置的损坏。
【附图说明】
[0011]图1为说明根据第一实施例的电阻随机存取存储器装置的透视图。
[0012]图2为说明图1中所展示的部分a的横截面图。
[0013]图3为说明根据第一实施例的电阻随机存取存储器装置的导电层的横截面图。
[0014]图4A为说明根据实施例的电阻随机存取存储器装置的导电层中钽、硅及氮的浓度分布的曲线图，其中横坐标表示垂直方向上的位置，且纵坐标表示浓度。
[0015]图4B为说明根据实施例的电阻随机存取存储器装置的导电层中钽、硅及氮的浓度分布的曲线图，其中横坐标表示垂直方向上的位置，且纵坐标表示浓度。
[0016]图5为说明使用溅射法制造根据第一实施例的电阻随机存取存储器装置的方法的视图。
[0017]图6A及6B为说明根据第一实施例的电阻随机存取存储器装置的操作的横截面图。
[0018]图7为说明根据第一实施例的电阻随机存取存储器装置的电流-电压特性的曲线图。
[0019]图8为说明根据第一实施例的变化的电阻随机存取存储器装置的横截面图。
[0020]图9为说明根据第二实施例的电阻随机存取存储器装置的导电层的横截面图。
[0021]图10A至10C为说明制造根据第二实施例的导电层34的方法的横截面图。
[0022]图11为说明根据第三实施例的电阻随机存取存储器装置的支柱的横截面图。
[0023]图12为说明根据第四实施例的电阻随机存取存储器装置的支柱的横截面图。
【具体实施方式】
[0024]在下文中，将参考图式描述本发明的实施例。
[0025]首先，将描述第一实施例。
[0026]图1为说明根据实施例的电阻随机存取存储器装置的透视图。
[0027]图2为说明图1中所展示的部分A的横截面图。
[0028]图3为说明根据实施例的电阻随机存取存储器装置的导电层的横截面图。
[0029]图4A为说明根据实施例的电阻随机存取存储器装置的导电层中钽、硅及氮的浓度分布的曲线图，其中横坐标表示垂直方向上的位置，且纵坐标表示浓度。
[0030]图4B为说明根据实施例的电阻随机存取存储器装置的导电层中钽、硅及氮的浓度分布的曲线图，其中横坐标表示垂直方向上的位置，且纵坐标表示浓度。
[0031 ] 根据实施例的电阻随机存取存储器装置为CBRAM(导电桥RAM)。
[0032]如图1中所示，根据实施例的电阻随机存取存储器装置1具备硅衬底11，且电阻随机存取存储器装置1的驱动电路(图中未示)形成于上部层部分中及硅衬底11的上表面上。在硅衬底11上，设有由例如氧化硅构成的层间绝缘薄膜12以便将驱动电路内埋于其中，且在层间绝缘薄膜12上，设有存储器单元区段13。
[0033]在存储器单元区段13中，包含在平行于硅衬底11的上表面的方向(下文中被称作“字线方向”)上延伸的多个字线WL的字线配线层14与包含在平行于硅衬底11的上表面且与字线方向交叉(例如，正交于字线方向)的方向(下文被称作“位线方向”)上延伸的多个位线BL的位线配线层15交替地堆叠于彼此上。相邻字线WL、相邻位线BL以及相邻字线WL及位线BL并不彼此接触。字线WL及位线BL由例如娃(Si)、妈(W)、碳(C)等形成。
[0034]在字线WL中的每一者与位线BL中的每一者的最近相邻点处，提供在垂直于硅衬底11的上表面的方向(下文被称作“垂直方向”)上延伸的支柱16。支柱16的形状为例如圆柱体、四角棱柱或具有修圆边缘的实质上四角棱柱。支柱16形成于字线WL与位线BL之间，且一个存储器单元MC由一个支柱16构成。电阻随机存取存储器装置1为交叉点类型装置，其中支柱16安置于每一字线WL与每一位线BL的每个最近相邻点处。字线WL、位线BL及支柱16之间的空间填充有层间绝缘薄膜17 (参见图2)。
[0035]接着，将描述支柱16。
[0036]如图2中所展示，在根据实施例的电阻随机存取存储器装置的支柱16中，自字线WL侧至位线BL侧，下部障壁金属层21、导电层22、上部障壁金属层23、下部电极24、可变电阻层25、金属层26及上部电极27以此次序堆叠。