一种存储器器件及其阵列制造技术

本发明专利技术涉及微电子技术以及存储器器件技术领域，公开了一种存储器器件及其阵列。该存储器器件由一个肖特基二极管和一个具有双极性电阻转变特性的阻变器件构成，其结构包括：衬底、位于衬底之上的肖特基二极管结构、位于肖特基二极管结构之上的阻变器件结构。本发明专利技术提出的存储器制备工艺简单、制造成本低、性能稳定。并且自身能够有效地抑制交叉阵列中的读串扰问题，使得这种存储器有利于交叉阵列结构集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子技术以及存储器器件领域，具体涉及一种由一个肖特基二极管和一个具有双极性电阻转变特性的阻变器件构成的存储器器件，以及由该存储器器件构成的阵列。
技术介绍
存储器器件能存储大量的二值信息。在电子计算机以及其他一些数字系统的工作过程中，都需要对大量的数据进行存储。因此，存储器器件也就成为了这些数字系统不可缺少的组成部分。存储器器件主要分为挥发性存储器和非挥发性存储器两大类。挥发性存储器在断电时存储的信息立即丢失，它需要持续的电源供应以维持存储的信息。与挥发性存储器相反，非挥发性存储器在无电源供应时存储的数据仍能长时间保持下来，因此非挥发性存储器在存储器市场中所占的比例越来越大。目前存储器市场上的非挥发性存储器以闪存(FLASH)为主，它占半导体存储器市场的绝大份额。但是随着半导体技术节点的不断向前推进，FLASH存储器在器件尺寸不断缩小化过程中存在操作电压大、操作速度慢、耐久力不够好以及记忆时间不够长等缺点，这在很大程度上限制了其在市场以及高科技领域的广泛应用，因此性能更加优越的新兴非挥发性存储器的开发成为了当前研究的热点。目前已研制出的新兴非挥发性存储器包括:铁电存储器(FeRAM)、磁存储器(MRAM)、相变存储器(PRAM)以及阻变存储器(RRAM)。在这些新兴非挥发性存储器当中，阻变存储器由于具有简单的器件结构、较快的读写速度、良好的可缩小性、高存储密度、低功耗、低成本等优点，被认为是最有潜力的下一代非挥发性存储器的候选者之一。阻变存储器是以薄膜材料为电阻，在外加电压的作用下薄膜材料电阻能够在高阻态(HRS)和低阻态(LRS)之间实现可逆转`换。在适当电压的作用下，阻变存储器的电阻会在高阻态和低阻态之间相互转换，从而能够实现‘0’和‘I’的存储。根据发生电阻转变所需电压极性的不同，阻变存储器的电阻转变特性可以分为单极性转变和双极性转变。所谓的单极性转变是指器件由高阻态向低阻态转变，即所谓的Set过程，或者器件由低阻态向高阻态转变，即所谓的Reset过程，所需要的电压极性相同，只是电压的大小不同，如图1(a)所示。所谓的双极性转变是指器件发生Set和Reset过程所需要的电压极性相反，如图1(b)所示。阻变存储器由于具有小的单元面积和交叉阵列结构，被认为有希望用于阻变存储器的集成。但是，交叉阵列目前遇到严重的读串扰问题。如图2所示，在一个最简单的2X2交叉阵列结构中，如果有一个存储器单元A处于高阻态而其他三个存储单元B，C，D处于低阻态，在读取存储单元A的状态时电流将沿着三个处于低阻态的存储器单元形成一条漏电通道，如图2中的虚线所示，使得读出来的电阻值不是存储单元A的真实电阻值，即所谓的读串扰问题。当阵列mXn(m，η > 2)变得很大时，所述漏电通道将增多，误读现象更加严重。为了解决这种误读现象，通常将阻变存储单元与二极管串联构成基于二极管结构的阻变存储器件。目前，基于二极管结构的阻变存储器件中，阻变单元主要采用具有单极性转变的阻变器件。与单极性的阻变器件相比，双极性的阻变器件具有更加稳定可靠的电阻转变特性，因此提出了一种肖特基二极管与双极性阻变器件集成制造形成的存储器器件。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种由一个肖特基二极管和一个具有双极性电阻转变特性的阻变器件构成的存储器器件及其阵列，该存储器器件制备工艺简单、制造成本低、性能稳定，并且自身能够有效地抑制交叉阵列中的读串扰问题。(二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种存储器器件，该存储器器件包括:衬底、位于该衬底之上的肖特基二极管 结构、位于该肖特基二极管结构之上的阻变器件结构。上述方案中，所述衬底采用的材料为二氧化硅、氮化硅或玻璃。上述方案中，所述肖特基二极管结构包括:下电极、位于该下电极之上的功能层薄膜和位于该功能层薄膜之上的上电极。上述方案中，所述构成肖特基二极管的上电极和下电极采用的材料为单层金属T1、N1、Al、W、Cu、Pt或Ta，或者为双层金属复合电极Pt/T1、Au/Cu或Cu/Al，或者为导电金属化合物TiN、TaN、IT0或ΙΖ0。所述构成肖特基二极管的功能层薄膜采用的材料为二元金属氧化物 Ti02、NiO, CuO、A1203、ZrO2, HfO2, Si02、WO3 或 ZnO，或者为三元金属氧化物 SrZrO3或SrTiO3,或者为多元金属氧化物PrCaMnO3,或者为上述二元金属氧化物、三元金属氧化物及多元金属氧化物中的任一种经过掺杂改性后形成的材料。所述构成肖特基二极管的上电极与功能层薄膜之间形成整流接触，或者所述构成肖特基二极管的下电极与功能层薄膜之间形成整流接触。上述方案中，所述阻变器件结构包括:下电极、位于该下电极之上的阻变存储层和位于该阻变存储层之上的上电极。所述构成阻变器件的上电极和下电极采用的材料为单层金属T1、N1、Al、W、Cu、Pt或Ta，或者为双层金属复合电极Pt/T1、Au/Cu或Cu/Al，或者为导电金属化合物TiN、TaN、IT0或ΙΖ0。所述构成阻变器件的阻变存储层采用的材料为二元金属氧化物 Ti02、NiO, CuO、A1203、ZrO2, HfO2, Si02、WO3 或 ZnO，或者为三元金属氧化物 SrZrO3或SrTiO3,或者为多元金属氧化物PrCaMnO3,或者为有机材料PVK、CuTCNQ、AgTCNQ或Alq3,或者为固态电解液材料Ag2S、Cu2S或Ag-Ge-Se，或者为上述二元金属氧化物、三元金属氧化物、多元金属氧化物、有机材料及固态电解液材料中的任一种经过掺杂改性后形成的材料。上述方案中，该存储器器件在低阻态时具有整流特性，该阻变器件结构具有双极性的电阻转变特性。为达到上述目的，本专利技术还提供了一种存储器器件阵列，该存储器器件阵列包括:多条位线，它们以等间隔平行排列；多条字线，它们以等间隔平行排列，并且该多条字线与该多条位线相交叉，位于该多条位线之上；以及存储器器件，位于在该多条字线与该多条位线的交叉点位置，且位于字线与位线之间。上述方案中，所述存储器器件包括肖特基二极管结构和阻变器件结构，其中肖特基二极管结构与位线相接触，阻变器件结构位于该肖特基二极管结构之上且与字线相接触。所述位线作为肖特基二极管结构的下电极，所述字线作为阻变器件结构的上电极。(三)有益效果本专利技术提出的存储器器件由一个肖特基二极管和一个具有双极性电阻转变特性的阻变器件构成。因此，存储器和其阵列的性能更加稳定。其次，该存储器器件本身能够有效地抑制存储器交叉阵列中的读串扰问题，使得这种新型的存储器有利于应用到交叉阵列结构，提高了存储器的存储密度。此外，本专利技术提出的存储器器件具有制备工艺简单、制造成本低、易集成的优点，有利于本专利技术的广泛推广和应用。附图说明图1是阻变存储器的电阻转变特性:(a)单极，(b)双极；图2是阻变存储器交叉阵列中读串扰问题示意图；图3是本专利技术实施例存储器器件的基本结构示意图；图4是由图3所示存储器器件构成的存储器阵列的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在此提供的 附图及其描述仅用于例示本专利技术的实施例。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器器件，该存储器器件包括：衬底、位于该衬底之上的肖特基二极管结构、位于该肖特基二极管结构之上的阻变器件结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，李颖弢，龙世兵，刘琦，吕杭炳，王明，张康玮，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：