可变电阻存储器件制造技术

本发明专利技术涉及一种可变电阻存储器件及其形成方法。根据本发明专利技术的可变电阻存储器件包括：第一电极；第二电极，与第一电极间隔开；电阻可变层和金属绝缘体转变层，提供在第一电极与第二电极之间；以及热阻挡层，提供在（i）第一电极和金属绝缘体转变层之间，（ii）金属绝缘体转变层和电阻可变层之间，或者（iii）第二电极和金属绝缘体转变层之间。本发明专利技术利用热边界电阻TBR现象来防止在金属绝缘体转变层中产生的热的耗散，因而可以减小操作可变电阻存储器件的电流和电压。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种可变电阻存储器件及其形成方法。根据本专利技术的可变电阻存储器件包括：第一电极；第二电极，与第一电极间隔开；电阻可变层和金属绝缘体转变层，提供在第一电极与第二电极之间；以及热阻挡层，提供在（i）第一电极和金属绝缘体转变层之间，（ii）金属绝缘体转变层和电阻可变层之间，或者（iii）第二电极和金属绝缘体转变层之间。本专利技术利用热边界电阻TBR现象来防止在金属绝缘体转变层中产生的热的耗散，因而可以减小操作可变电阻存储器件的电流和电压。【专利说明】可变电阻存储器件相关申请的交叉引用本申请要求2012年11月29日提交的申请号为10-2012-0137216的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术的实施例涉及一种可变电阻存储器件(或电阻可变存储器件)及其形成方法。更具体而言，本专利技术的实施例涉及一种包括电阻可变层的可变电阻存储器件及其形成方法，所述电阻可变层的电阻根据施加到所述电阻可变层的电压或电流而变化，使得可以在至少两种不同的电阻状态之间进行转换操作。
技术介绍
可变电阻存储器件具有至少两种电阻状态，并且根据外部输入信号(诸如施加到可变电阻存储器件的电压)来转换其电阻状态。可变电阻存储器件通过执行转换操作来储存数据。可变电阻存储器件的实例包括:阻变随机存取存储器(ReRAM)、相变RAM (PCRAM)、自旋转移力矩RAM (STT-RAM)等。由于可变电阻存储器件的简单结构以及即使不再施加外部输入也能保留储存的数据的良好性能，已经对可变电阻存储器件进行了许多研究。在可变电阻存储器件之中，ReRAM可以包括(i)由例如基于钙钛矿的材料或过渡金属氧化物形成的电阻可变层，和(ii)上电极和下电极。在ReRAM中，充当电流路径的细丝根据施加到电极的电压电平而在电阻可变层中重复地形成或断裂。当细丝形成时，电阻可变层处于低电阻状态。相反，当细丝断裂时，电阻可变层处于高电阻状态。从高电阻状态到低电阻状态和从低电阻状态到高电阻状态的转换操作分别被称作为“设定”和“复位”操作。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例的可变电阻存储器件及其形成方法利用热边界电阻(TBR)效应来减小在金属绝缘体转变(MIT)层中产生的热的耗散，并且与不使用TBR效应相比引起了 MIT层在更低电平的操作电流和电压处转变。因此，可以减小用于可变电阻存储器件的操作电流和电压的电平。根据本专利技术的一个实施例的可变电阻存储器件可以包括:第一电极；第二电极，所述第二电极与第一电极间隔开；电阻可变层和金属绝缘体转变(MIT)层，所述电阻可变层和所述金属绝缘体转变(MIT)层提供在第一电极与第二电极之间；以及热阻挡层，所述热阻挡层提供在(i)第一电极与MIT层之间，(ii)MIT层与电阻可变层之间，或者(iii)第二电极与MIT层之间。根据本专利技术的另一个实施例的可变电阻存储器件可以包括:垂直电极，所述垂直电极从衬底垂直延伸；多个层间绝缘图案和多个水平电极，所述多个层间绝缘图案和所述多个水平电极沿着垂直电极延伸的方向以交替的方式层叠；电阻可变层和金属绝缘体转变(MIT)层，所述电阻可变层和所述金属绝缘体转变(MIT)层中的每个提供在垂直电极与水平电极之间；以及热阻挡层，所述热阻挡层提供在(i )水平电极与MIT层之间，(ii ) MIT层与电阻可变层之间，或者(i i i )垂直电极与MIT层之间。根据本专利技术的实施例，可以利用热边界电阻(TBR)现象来抑制来自金属绝缘体转变(MIT)层的热耗散，因而可以减小用于可变电阻存储器件的操作电流和电压。【专利附图】【附图说明】图1A至图1E示出包括金属绝缘体转变层的可变电阻存储器件的不同方面。图2A至图2B示出根据本专利技术的第一实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。图3A至图3D示出根据本专利技术的第一实施例的可变电阻存储器件的优点。图4A至图4E分别示出根据本专利技术的第二实施例至第六实施例的可变电阻存储器件的截面。图5是根据本专利技术的一个实施例的可变电阻存储器件的存储器单元阵列(MCA)的立体图。图6A至图6F示出根据本专利技术的第七实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。图7示出根据本专利技术的第八实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。图8示出根据本专利技术的第九实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。图9示出根据本专利技术的第十实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。图1OA至图1OD示出根据本专利技术的第十一实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。图11示出包括外围器件和根据本专利技术的一个实施例的可变电阻存储器件的系统。图12示出使用根据本专利技术的一个实施例的可变电阻存储器件的信息处理系统。【具体实施方式】下面将参照附图更详细地描述各种实施例。然而，本专利技术可以用不同的方式实施，而不应解释为局限于本文所列的实施例。确切地说，提供这些实施例是为了使本说明书充分与完整，并向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。在说明书中，相似的附图标记在本专利技术的不同附图与实施例中表示相似的部分。附图并非按比例绘制，在某些情况下，为了清楚地示出实施例的特征可能对比例做夸大处理。当提及第一层在第二层“上”或在衬底“上”时，其不仅涉及第一层直接形成在第二层上或在衬底上的情况，还涉及在第一层与第二层之间或在第一层与衬底之间存在第三层的情况。图1A至图1E示出包括金属绝缘体转变层的可变电阻存储器件的不同方面。图1A示出的图说明了材料的金属绝缘体转变(MIT)行为，所述材料的晶体结构在临界温度Tc处变化。结果是，材料经历从金属到绝缘体的转变或从绝缘体到金属的转变，并且材料的电阻相应地在临界温度Tc处突然改变。可变电阻存储器件可以利用由具有这种MIT特性的材料形成的层来作为选择单元。参见图1B，利用MIT层作为选择单元的可变电阻存储器件可以具有包括下电极10、MIT层20、电阻可变层30以及上电极40的层叠结构。参见图1C，当电流经过MIT层20时，在MIT层20中产生焦耳热，并且内部产生的热耗散到相邻的层，诸如下电极10和电阻可变层30。由于热耗散到相邻的层，因此与不存在热耗散的情况相比，MIT层20达到临界温度Tc需要更高电平的电流或电压。当MIT层的温度达到临界温度Tc时，产生MIT层20从绝缘体到金属的转变。参见图1D，当离MIT层20中心的距离增加时，温度减小。温度下降与耗散到相邻的层的热量成比例地增加。在下电极10与金属绝缘体转变层20之间的界面(D)处以及电阻可变层30与金属绝缘体转变层20之间的界面(D)处存在温度分布上的不连续。参见图1E，在交叉点单元阵列结构下，存储器单元布置在多个位线和多个字线的每个交叉处。在交叉点单元阵列结构下，当将电压Vt施加到位于选中位线和选中字线之间的交叉处的选中单元时，还可将电压量大约为电压Vt的一半的较低电压施加到未选中单元，这引起潜行电流(sneak current)流经未选中单元。图1E示出不包括金属绝缘体转变(MIT)层的存储器单元在从高电阻状态(HRS)到低电阻状态(LRS)的操作中的电流电压图。如图1E中所示，较高的潜行电流Is可能流经施加有大约为电压Vt的一半的未选中存储器单元。因而，为了减小潜行电流Is，本专利技术的一个实施例可以利用诸如MIT层的选择单元，这将在下文中更加详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变电阻存储器件，包括：第一电极；第二电极，所述第二电极与所述第一电极间隔开；电阻可变层和金属绝缘体转变层，所述电阻可变层和所述金属绝缘体转变层提供在所述第一电极与所述第二电极之间；以及热阻挡层，所述热阻挡层提供在所述第一电极与所述金属绝缘体转变层之间、在所述金属绝缘体转变层与所述电阻可变层之间、或者在所述第二电极与所述金属绝缘体转变层之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金秀吉，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR