技术领域本发明是有关于一种存储装置及其制造方法，且更特别是一种具有含氧控制层的存储装置及其制造方法。
背景技术：
由于以金属氧化物为主的存储装置相对简单的结构与小单元尺寸，此种存储装置已广泛地发展中。金属氧化存储装置包括一金属氧化层，金属氧化层包括氧移动离子(oxygenmobileions)及氧空缺(oxygenvacancies)。氧移动离子及氧空缺可随着通过以金属氧化物为主的存储装置顶端、底端电极的电压的应用而移动。因此，以金属氧化物为主的存储装置的性能是取决于金属氧化层的含氧量。
技术实现要素：
根据本发明的一实施例，一种存储装置包括一第一金属层及一第二金属层、一金属氧化层以及至少一含氧控制层，金属氧化层配置于第一金属层与第二金属层之间，至少一含氧控制层配置于金属氧化层与第一金属层及第二金属层的其一之间。至少一含氧控制层具有一梯度(graded)的含氧量。根据本发明的另一实施例，一种存储装置的制造方法包括形成一第一金属层，形成一金属氧化层于第一金属层的上方，形成一第二金属层于金属氧化层的上方，以及形成至少一含氧控制层于金属氧化层与第一金属层及第二金属层的其一之间。至少一含氧控制层具有一梯度的含氧量。附图说明图1是根据一绘示的实施例的一存储装置的剖面图。图2是根据一实施例概要绘示图1的存储装置的含氧分布。图3是根据另一绘示的实施例的一存储装置的剖面图。图4是根据一实施例中概要绘示图3的存储装置的含氧分布。图5是根据再一绘示的实施例的一存储装置的剖面图。图6是根据一实施例概要绘示图5的存储装置的含氧分布。图7是一已知的存储装置的剖面图。图8是绘示根据一实施例所架构的一第一存储装置以及构成比较例的一第二存储装置的图解说明。图9是在第一存储装置上进行一保留测试的结果的图解说明。图10是在第一存储装置上进行一读取扰动测试的结果的图解说明。【符号说明】100、300、500、700：存储装置110、310、510、710：第一金属层120、340、540、720：金属氧化层131-135、331-334、531-533、551-553：含氧控制层140、320、520、560、730：势垒层150、350、570、740：第二金属层210：实线220：虚线具体实施方式现在将对于所提供的实施例进行详细说明，其范例是绘示于所附图式中。在可能的情况下，各图将使用相同的组件符号来指示相同或相似的部分件。根据本发明的一实施例的一存储装置包括一第一金属层及一第二金属层、一金属氧化层以及至少一含氧控制层，金属氧化层配置于第一金属层与第二金属层之间，至少一含氧控制层配置于金属氧化层与第一金属层及第二金属层的其一之间。至少一含氧控制层具有一梯度(graded)的含氧量，亦即根据涂层的厚度而变化的一含氧量。存储装置可进一步包括一势垒层，势垒层配置于多个含氧控制层与第一金属层及第二金属层的其一之间。第一金属层及第二金属层皆可选自于由钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铝(Al)、镍(Ni)、铜(Cu)、锆(Zr)、铌(Nb)、钽(Ta)、镱(Yb)、铽(Tb)、钇(Y)、镧(La)、钪(Sc)、铪(Hf)、铬(Cr)、钒(V)、锌(Zn)、钼(Mo)、铼(Re)、钌(Ru)、钴(Co)、铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)及此些金属的任何组合所组成的群组的一金属所形成。金属氧化层可以AOx所表示的一金属氧化合物所形成，其中A是选自于由钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铝(Al)、镍(Ni)、铜(Cu)、锆(Zr)、铌(Nb)、钽(Ta)及此些金属的任何组合所组成的群组的一金属。至少一含氧控制层可以AOxBy所表示的一化合物所形成，其中A是选自于由钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铝(Al)、镍(Ni)、铜(Cu)、锆(Zr)、铌(Nb)、钽(Ta)及此些金属的任何组合所组成的群组的一金属，B是选自于由氮(N)、硅(Si)、锗(Ge)、砷(As)、镓(Ga)、铟(In)、磷(P)及此些元素的任何组合所组成的群组的一元素。至少一含氧控制层具有根据涂层的厚度而变化的一x/y比值，因此导致含氧量的分级。势垒层可以ABy所表示的一化合物所形成，其中A是选自于由钨(W)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铝(Al)、镍(Ni)、铜(Cu)、锆(Zr)、铌(Nb)、钽(Ta)及此些金属的任何组合所组成的群组的一金属，B是选自于由氮(N)、硅(Si)、锗(Ge)、砷(As)、镓(Ga)、铟(In)、磷(P)及此些元素的任何组合所组成的群组的一元素。图1是根据一示范实施例的一存储装置100的剖面图。存储装置100包括一第一金属层110、一金属氧化层120、第一至第五含氧控制层131-135、一势垒层140以及一第二金属层150，金属氧化层120形成于第一金属层110的上方，第一至第五含氧控制层131-135依序形成于金属氧化层120的上方，势垒层140形成于第五含氧控制层135的上方，第二金属层150形成于势垒层140的上方。第一至第五含氧控制层131-135具有不同的含氧量。第一至第五含氧控制层131-135中没有任何一层具有大于金属氧化层120的含氧量。在图1中所绘示的存储装置100中，第一金属层110是以钨(W)所形成。金属氧化层120是以一钨氧化合物WOx所形成，例如三氧化钨(WO3)、五氧化二钨(W2O5)或二氧化钨(WO2)或其组合。第一至第五含氧控制层131-135的每一层是以一钨氧氮化合物WOxNy所形成。不同的含氧控制层131-135具有不同的x/y比值。势垒层140是以一钨氮化合物WNy所形成。第二金属层150是以铝(Al)所形成。图2示意性地绘示根据一实施例中的存储装置100含氧量的分布(此后称之为「含氧分布」)。如图2所绘示，含氧量沿着自第五含氧控制层135开始的一深度方向以一阶梯状(stepwise)的方式增加，并在金属氧化层120中达到最大值。也就是说，含氧量是自第五含氧控制层135开始以一系列的离散阶段而增加。第一至第五含氧控制层131-135的每一层对应至此系列的离散阶段之一。在第一至第五含氧控制层131-135的每一层中，氧是均匀地遍布在整个涂层，使第一至第五含氧控制层131-135的每一层使终具有一定值的含氧量。第五含氧控制层135中的含氧量是第一至第五含氧控制层131-135之中的最小值。虽然在图2所绘示的实施例中，存储装置100的含氧量以一阶梯状的方式增加，但本发明并不以此为限制。含氧量可沿着深度方向先增加而后减少，以在金属氧化层120达到最大值之前具有一局部最大值。第一至第五含氧控制层131-135的每一层的厚度及含氧量是可变的。举例来说，第一至第五含氧控制层131-135的每一层的厚度范围从数个纳米至数百个纳米之间变化。第一至第五含氧控制层131-135的每一层的含氧量范围从1％至99％之间变化。此外，含氧控制层的数量是可变的。存储装置100可通过在第一金属层110之上依序沉积金属氧化层120、第一至第五含氧控制层131-135、势垒层140及第二金属层150所形成。此些涂层的每一层的沉积可以不同的沉积工艺来执行，包括一下游等离子体混合沉积工艺(downstreamplasmaincorporateddepositionprocess)、一原子层沉积工艺、一炉管沉积工艺(furnacedepositionprocess)、一快速热沉积工艺(rapidthermaldepositionprocess)、一物理气相沉积工艺、一化学气相沉积工艺、一溅射沉积工艺、一化学反应沉积工艺及一分子束外延工艺。沉积后的第一至第五含氧控制层131-135具有阶梯状的含氧分布，如图2中的实线210所示。在某些实施例中，在沉积工艺的步骤之后，可进行一退火工艺。退火工艺的结果，使存储装置100的含氧分布变为一平缓的含氧分布，如图2中的虚线220所示。图3是根据另一示范实施例的一存储装置300的剖面图。存储装置300包括一第一金属层310、一势垒层320、第一至第四含氧控制层331-334、一金属氧化层340以及一第二金属层350，势垒层320形成于第一金属层310的上方，第一至第四含氧控制层331-334依序形成于势垒层320的上方，金属氧化层340形成于第四含氧控制层334的上方，第二金属层350形成于金属氧化层340的上方。第一至第四含氧控制层331-334具有不同的含氧量。第一至第四含氧控制层331-334中没有任何一层具有大于金属氧化层340的含氧量。在图3中所绘示的存储装置300中，第一金属层310是以钨(W)所形成。势垒层320是以一钨氮化合物WNy所形成。第一至第四含氧控制层331-334是以具有不同的x/y比值的不同的钨氧氮化合物WOxNy所形成。金属氧化层340是以一钨氧化合物WOx所形成。第二金属层350是以铝(Al)所形成。图4示意性地绘示根据一实施例中的存储装置300的含氧分布。如图4所绘示，存储装置300中的含氧量沿着自金属氧化层340开始的一深度方向以一阶梯状的方式减少。金属氧化层340具有大于第一至第四含氧控制层331-334中任一层的一含氧量。虽然未示于图4中，可在以图4中所示的含氧分布所形成的存储装置300上执行一退火工艺。退火工艺的结果，使存储装置300的含氧分布变得平缓。图5是根据再另一示范实施例的一存储装置500的剖面图。存储装置500包括一第一金属层510、一第一势垒层520、第一至第三含氧控制层531-533、一金属氧化层540、第四至第六含氧控制层551-553、一第二势垒层560以及一第二金属层570，第一势垒层520形成于第一金属层510的上方，第一至第三含氧控制层531-533依序形成于第一势垒层520的上方，金属氧化层540形成于第三含氧控制层533的上方，第四至第六含氧控制层551-553形成于金属氧化层540的上方，第二势垒层560形成于第六含氧控制层553的上方，第二金属层570形成于第二势垒层560的上方。第一至第三含氧控制层531-533具有不同的含氧量。第四至第六含氧控制层551-553也具有不同的含氧量。第一至第六含氧控制层531-533及551-553中没有任何一层具有大于金属氧化层540的含氧量。在图5中所绘示的存储装置500中，第一金属层510是以钨(W)所形成。第一势垒层520是以一钨氮化合物WNy所形成。第一至第三含氧控制层531-533是以具有不同的x/y比值的不同的钨氧氮化合物WOxNy所形成。金属氧化层540是以一钨氧化合物WOx所形成。第四至第六含氧控制层551-553是以具有不同的x/y比值的不同的钨氧氮化合物WOxNy所形成。第二势垒层560是以一钨氮化合物WNy所形成。第二金属层570是以铝(Al)所形成。图6示意性地绘示根据一实施例中的存储装置500的含氧分布。如图6所绘示，存储装置500中的含氧量沿着自第六含氧控制层553开始的一深度方向以一阶梯状的方式增加，并在金属氧化层540中达到最大值，接着沿着深度方向以一阶梯状的方式减少。虽然图6中的含氧分布是对称于金属氧化层540的中心轴，但实施例并不以此为限制。也就是说，第一含氧控制层531的含氧量可不同于第六含氧控制层553的含氧量；第二含氧控制层532的含氧量可不同于第五含氧控制层552的含氧量；以及第三含氧控制层533的含氧量可不同于第四含氧控制层551的含氧量。虽然未示于图6中，可在以图6中所示的含氧分布所形成的存储装置500上执行一退火工艺。退火工艺的结果，使存储装置500的含氧分布变得平缓。图7标一存储装置700的剖面图。如图7中所绘示，存储装置700包括一第一金属层710、一金属氧化层720、一势垒层730以及一第二金属层740，金属氧化层720形成于第一金属层710的上方，势垒层730形成于金属氧化层720的上方，第二金属层740形成于势垒层730的上方。第一金属层710是以钨(W)所形成，金属氧化层720是以氧化钨(WOx)所形成，势垒层730是以氮化钨(WNy)所形成，第二金属层740是以铝(Al)所形成。存储装置700并未包括任何含氧控制层。图8是根据一实施例的构成为范例的一第一存储装置以及构成为对照范例的一第二存储装置的电阻对电压特性的图解说明。除了含氧控制层是以具有不同的x/y比值的W(Si)xOy所形成外，第一存储装置是相似于图1中所绘示的存储装置100。第二存储装置是相似于图7中所绘示的存储装置700。如图8中所绘示，当施加通过第二金属层150及第一金属层110的电压从1伏特(V)增加并达到约2.5伏特时，第一装置的电阻状态从「0」复位(reset)至「1」，且当施加通过第二金属层150及第一金属层110的电压从-1伏特降低并达到约-3伏特时，第一装置的电阻状态从「1」设定(set)至「0」。另一方面，当施加通过第二金属层740及第一金属层710的电压从1伏特增加并达到约3伏特时，第二装置的电阻状态从「0」复位至「1」，且当施加通过第二金属层740及第一金属层710的电压从-1伏特降低并达到约-1.5伏特时，第二装置的电阻状态从「1」设定至「0」。因此，第一装置及第二装置具有不同的设定与复位电压，并因此具有不同的电性操作窗口(electricaloperationwindows)。第一装置与第二装置间的上述差异是由于第一装置中存在有含氧控制层的结果。图9是在第一存储装置上进行一保留测试(retentiontest)的结果的图解说明。在保留测试的期间，第一存储装置的电阻状态是复位至「1」，并在170小时的期间内作周期性的量测。接着，第一存储装置的电阻状态是设定至「0」，并在170小时的期间内作周期性的量测。保留测试的结果显示，第一存储装置在至少170小时是稳定的。图10是在第一存储装置上进行一读取扰动测试(readdisturbancetest)的结果的图解说明。在读取扰动测试的期间，第一存储装置的电阻状态是复位至「1」，并周期性地施加0.2伏特的一读取电压至第一存储装置，以量测其电阻。接着，第一存储装置的电阻状态是设定至「0」，并周期性地施加0.2伏特的一读取电压至第一存储装置，以量测其电阻。读取扰动测试的结果显示，第一存储装置对于读取扰动具有良好的抗扰性。本发明的其它实施例在本发明所属领域中具有通常知识者经由本文所揭露的本发明说明书与实施方式的考虑，将是显而易见的。意思是说，说明书与范例仅被视为示范性的范例，本发明真正的保护范围与精神当视随附的权利要求范围所界定的为准。