一種自選通阻變存儲(chǔ)器件及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自選通阻變存儲(chǔ)器件及其制備方法，該自選通阻變存儲(chǔ)器件包括：下電極；絕緣介質(zhì)層，與所述下電極垂直交叉設(shè)置形成堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)中設(shè)置有一垂直溝槽；選通層，通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)生長(zhǎng)在所述下電極上，其中，流經(jīng)所述選通層的層間漏電通道由所述絕緣介質(zhì)層隔絕；電阻轉(zhuǎn)變層，設(shè)置在所述垂直溝槽中，與所述絕緣介質(zhì)層和所述選通層相接；上電極，設(shè)置在所述電阻轉(zhuǎn)變層內(nèi)。上述技術(shù)方案提供的存儲(chǔ)器件，通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)在下電極上生長(zhǎng)選通層，使得流經(jīng)選通層的層間漏電通道由絕緣介質(zhì)層隔絕，避免了上下層字線(xiàn)通過(guò)選通層漏電，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中自選通阻變存儲(chǔ)器件的上下層字線(xiàn)間漏電的技術(shù)問(wèn)題，提高器件的可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種自選通阻變存儲(chǔ)器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自選通阻變存儲(chǔ)器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]阻變存儲(chǔ)器為一金屬/氧化物/金屬(ΜΠΟ電容結(jié)構(gòu)，通過(guò)電信號(hào)的作用，使器件在高電阻狀態(tài)(High Resistance State，HRS)和低電阻(Low Resistance State，LRS)狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。由于其在單元面積、三維集成、低功耗、高擦寫(xiě)速度、和多值存儲(chǔ)等方面的優(yōu)異特性，受到了國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注。
[0003]阻變存儲(chǔ)器的三維集成方法主要有兩種:一種是交叉陣列多層堆疊結(jié)構(gòu)，即把二維交叉陣列結(jié)構(gòu)重復(fù)制備，堆積多層形成;另一種方法是垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)，把傳統(tǒng)的水平交叉陣列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)90度，并在水平方向重復(fù)延伸形成垂直結(jié)構(gòu)三維陣列。相比于多層堆疊結(jié)構(gòu)，垂直結(jié)構(gòu)三維陣列的工藝成本較低，其垂直方向的單元通過(guò)溝槽填充一次形成，極大的節(jié)省了價(jià)格昂貴的光刻步驟。雖然垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)制備成本較低，但由于缺少單個(gè)器件的圖形化工藝，同時(shí)也帶來(lái)了選通管集成困難的問(wèn)題，因此開(kāi)發(fā)具有自選通功能的阻變器件成了構(gòu)建垂直交叉陣列的關(guān)鍵。
[0004]自選通阻變器件通常具有雙層結(jié)構(gòu)，將選通功能層和阻變功能層相結(jié)合。如圖1所示，通常的做法是在溝槽中，依次沉積選通層501和阻變層601，與多層堆疊的下電極301?303(即字線(xiàn))形成邊沿接觸自選通存儲(chǔ)單元。通過(guò)該方法，可以克服垂直交叉陣列中的讀寫(xiě)串?dāng)_問(wèn)題。但由于上下層字線(xiàn)通過(guò)選通層相連，存在層間漏電問(wèn)題。由于選通層的轉(zhuǎn)變電壓與厚度成正比，當(dāng)陣列尺寸不斷微縮時(shí)，層間漏電現(xiàn)象會(huì)愈發(fā)突出。請(qǐng)參考圖2，為垂直交叉陣列的讀/寫(xiě)示意圖，在讀/寫(xiě)時(shí)，上下層字線(xiàn)間存在V/2(以V/2偏壓方式為例)的電壓差，當(dāng)層間電壓差接近或超過(guò)選通層501的轉(zhuǎn)變電壓時(shí)，上下層字線(xiàn)間將產(chǎn)生較大的漏電，從而導(dǎo)致器件可靠性問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種阻變存儲(chǔ)器件及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中自選通阻變存儲(chǔ)器件的上下層字線(xiàn)間漏電的技術(shù)問(wèn)題，提高器件的可靠性。
[0006]本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種自選通阻變存儲(chǔ)器件，包括:
[0007]下電極；
[0008]絕緣介質(zhì)層，與所述下電極垂直交叉設(shè)置形成堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)中設(shè)置有一垂直溝槽；
[0009]選通層，通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)生長(zhǎng)在所述下電極上，其中，流經(jīng)所述選通層的層間漏電通道由所述絕緣介質(zhì)層隔絕；
[0010]電阻轉(zhuǎn)變層，設(shè)置在所述垂直溝槽中，與所述絕緣介質(zhì)層和所述選通層相接；
[0011 ]上電極，設(shè)置在所述電阻轉(zhuǎn)變層內(nèi)。
[0012]可選的，所述阻變存儲(chǔ)器件低電阻狀態(tài)具有非線(xiàn)性特性。
[0013]可選的，所述下電極的材料為下述任意一種材料或者至少兩種材料構(gòu)成的合金:
[0014]W、Al、Cu、Ru、T1、Ta、Co、Mo、Ir、N1、Nb、TiN、TaN、Ir02、CuAl、CuTe&Cu3Ge。
[0015]可選的，所述選通層為以下任一氧化物:鎢氧化物、鈦氧化物、銅氧化物、鉭氧化物、鈷氧化物、鉬氧化物、鈮氧化物、鎳氧化物及銥氧化物。
[0016]可選的，所述下電極和/或所述上電極的厚度為Inm?10nm0
[0017]可選的，所述電阻轉(zhuǎn)變層的材料為:
[0018]CuS、AgS、AgGeSe、CuIxSy、Zr02、HfO2、Ti02、Si02、W0x、Ni0、Cu0x、Zn0、Ta0x、Co0、Y203、S1、PCM0、SZ0、ST0和有機(jī)材料中的一種或上述任一材料經(jīng)摻雜改性后形成的材料。
[0019]可選的，所述電阻轉(zhuǎn)變層的厚度為Inm?lOOnm。
[0020]可選的，所述上電極的材料為下述任意一種材料或者至少兩種材料構(gòu)成的合金:
[0021]W、Al、Cu、Au、Ag、Pt、Ru、T1、Ta、Pb、Co、Mo、Ir、N1、TiN、TaN、Ir02、CuTe 及 Cu3Ge0
[0022]本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種自選通阻變存儲(chǔ)器件的制備方法，所述方法包括:
[0023]在襯底上形成至少兩層下電極的堆疊結(jié)構(gòu)，所述下電極之間通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離，所述下電極與所述襯底之間通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層隔離，所述下電極為垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的字線(xiàn)；
[0024]在所述堆疊結(jié)構(gòu)中刻蝕形成垂直溝槽；
[0025]在所述垂直溝槽內(nèi)的下電極上自對(duì)準(zhǔn)形成選通層，其中，流經(jīng)所述選通層的層間漏電通道由所述絕緣介質(zhì)層隔絕；
[0026]在所述選通層和所述結(jié)緣介質(zhì)層上沉積電阻轉(zhuǎn)變層；
[0027]在所述電阻轉(zhuǎn)變層上沉積上電極，并平坦化所述上電極形成垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的位線(xiàn)。
[0028]可選的，所述在所述垂直溝槽內(nèi)的下電極上自對(duì)準(zhǔn)形成選通層，包括:
[0029]在含氧氣氛中，通過(guò)熱氧化或等離子體氧化將所述下電極上的部分材料氧化成所述選通層。
[°03°] 可選的，所述選通層的厚度為3nm?30nm。
[0031]可選的，所述下電極和/或所述上電極的厚度為Inm?10nm0
[0032]可選的，所述下電極的材料為金屬時(shí)，所述下電極的沉積采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、磁控濺射以及電鍍中任一方法完成。
[0033]可選的，所述在所述選通層和所述結(jié)緣介質(zhì)層上沉積電阻轉(zhuǎn)變層，包括:
[0034]采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、旋涂及磁控濺射中任一方法在所述選通層和所述結(jié)緣介質(zhì)層上沉積所述電阻轉(zhuǎn)變層。
[0035]可選的，在所述電阻轉(zhuǎn)變層上沉積上電極，包括:
[0036]采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、磁控濺射以及電鍍中任一方法在所述電阻轉(zhuǎn)變層上沉積所述上電極。
[0037]本申請(qǐng)實(shí)施例中的上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果:
[0038]通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)在下電極上生長(zhǎng)選通層，使得流經(jīng)選通層的層間漏電通道由絕緣介質(zhì)層隔絕，避免了上下層字線(xiàn)通過(guò)選通層漏電，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中自選通阻變存儲(chǔ)器件的上下層字線(xiàn)間漏電的技術(shù)問(wèn)題，提高器件的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中自選通阻變存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中垂直交叉陣列的讀/寫(xiě)示意圖；
[0041]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種自選通阻變存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)制作的示意圖；
[0043]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的自選通阻變存儲(chǔ)器件的溝槽制作示意圖；
[0044]圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的自選通阻變存儲(chǔ)器件的選通層制作示意圖；
[0045]圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電阻轉(zhuǎn)變層和上電極的制作示意圖；
[0046]圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的自選通阻變存儲(chǔ)器件的電流-電壓測(cè)試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]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，圖中的表示是示意性的，但這不應(yīng)該被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。
[0048]實(shí)施例
[0049]本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種自選通阻變存儲(chǔ)器件，包括:
[0050]下電極；
[0051]絕緣介質(zhì)層，與下電極垂直交叉設(shè)置形成堆疊結(jié)構(gòu)，堆疊結(jié)構(gòu)中設(shè)置有一垂直溝槽；
[0052]選通層，通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)生長(zhǎng)在下電極上，其中，流經(jīng)選通層的層間漏電通道由絕緣介質(zhì)層隔絕；
[0053]電阻轉(zhuǎn)變層，設(shè)置在垂直溝槽中，與絕緣介質(zhì)層和選通層相接；
[0054]上電極，設(shè)置在電阻轉(zhuǎn)變層內(nèi)。
[0055]下面以三層導(dǎo)電下電極為例對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例提供的自選通阻變存儲(chǔ)器件進(jìn)行舉例說(shuō)明，但本發(fā)明并不限制導(dǎo)電下電極的層數(shù)，還可以是4、5、6層等。
[0056]請(qǐng)參考圖3，為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種自選通阻變存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)示意圖，采用了三層導(dǎo)電下電極301、302及303，四層絕緣介質(zhì)層201、202、203及204，下電極和絕緣介質(zhì)層交叉設(shè)置形成垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)。具體的，下電極301與襯底100間通過(guò)絕緣介質(zhì)層201隔離，下電極301和302間通過(guò)絕緣介質(zhì)202，下電極302和303間通過(guò)絕緣介質(zhì)203隔離，下電極303上方覆蓋絕緣介質(zhì)層204。
[0057]其中，下電極的材料可以為下述任意一種材料或者至少兩種材料構(gòu)成的合金:W、Al、Cu、Ru、T1、Ta、Co、Mo、Ir、N1、Nb、TiN、TaN、Ir02、CuAl、CuTe 及 Cu3Ge,下電極的厚度為 Inm?lOOnm，如:lnm、5nm、50nm、80nm、lOOnm。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中采用派射的方法形成Ti下電極，其厚度為3nm?lOOnm。絕緣介質(zhì)層可以為SiN、Si0、Si0N、Si02、摻C的Si02、摻P的S12或摻F的S12等，通過(guò)化學(xué)氣相沉積或?yàn)R射形成。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中絕緣介質(zhì)層為Si02，由化學(xué)氣相沉積形成，厚度為3]11]1?10011111，如311111、511111、5011111、8011111、100111]1。
[0058]選通層502，通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)生長(zhǎng)在下電極上，上下選通層間被絕緣介質(zhì)層隔離，即流經(jīng)選通層的層間漏電通道由絕緣介質(zhì)層隔絕。選通層502的厚度為Inm?lOOnm。選通層502的材質(zhì)可以為以下任一氧化物:鎢氧化物、鈦氧化物、銅氧化物、鉭氧化物、鈷氧化物、鉬氧化物、鈮氧化物、鎳氧化物及銥氧化物。作為較優(yōu)實(shí)施例，選通層502的材料可以為鈦氧化物，厚度為3nm ?30nm，如 3nm、5nm、20nm、30nm。
[0059]電阻轉(zhuǎn)變層601，設(shè)置在下電極和絕緣介質(zhì)層形成的垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的垂直溝槽中，與絕緣介質(zhì)層和選通層502相接。電阻轉(zhuǎn)變層601的材料可以為下述任一材料或任一材料經(jīng)摻雜改性后形成的材料:CuS、AgS、AgGeSe、CuIxSy、Zr02、Hf02、Ti02、Si02、W0x、Ni0、CuOx、ZnO、TaOx、CoO、Y2O3、S1、PCMO、SZO、STO及有機(jī)材料。電阻轉(zhuǎn)變層601的厚度為Inm?I OOnm，如 I nm、5nm、50nm、80nm、I OOnm。
[0060]上電極701，設(shè)置在電阻轉(zhuǎn)變層601內(nèi)。上電極701的材料可以為下述任意一種材料或者至少兩種材料構(gòu)成的合金:W、Al、Cu、Au、Ag、Pt、Ru、T1、Ta、Pb、Co、Mo、Ir、N1、TiN、TaN、Ir02、CuTe及 CmGe。上電極701 的厚度可以為1]11]1?10011111，如111111、511111、5011111、8011111、lOOnm。需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)實(shí)施例并不限制電極的形狀。
[0061]針對(duì)上述實(shí)施例提供的一種自選通阻變存儲(chǔ)器件，本申請(qǐng)實(shí)施還對(duì)應(yīng)提供一種自選通組編存儲(chǔ)器件的制備方法，包括:
[0062]步驟1:在襯底上形成至少兩層下電極的堆疊結(jié)構(gòu)，下電極之間通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離，下電極與襯底之間通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離，下電極為垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的字線(xiàn)；
[0063]步驟2:在堆疊結(jié)構(gòu)中刻蝕形成垂直溝槽401;
[0064]步驟3:在垂直溝槽401內(nèi)的下電極上自對(duì)準(zhǔn)形成選通層502，其中，流經(jīng)選通層502的層間漏電通道由絕緣介質(zhì)層隔絕；
[0065]步驟4:在選通層502和結(jié)緣介質(zhì)層上沉積電阻轉(zhuǎn)變層601;
[0066]步驟5:在電阻轉(zhuǎn)變層601上沉積上電極701，并平坦化上電極形成垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的位線(xiàn)。
[0067]步驟1、可以在襯底上沉積多層圖形化的導(dǎo)電下電極層。如圖4所示，在Si襯底100上形成多層導(dǎo)電下電極的堆疊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電下電極作為垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)中的字線(xiàn)，其中間由絕緣介質(zhì)層隔離。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中采用了三層導(dǎo)電下電極301、302和303的堆疊結(jié)構(gòu)，疊層的數(shù)量不受本發(fā)明限制。如圖4所示，下電極301與襯底100間通過(guò)絕緣介質(zhì)層201隔離，下電極301和302間、302和303間通過(guò)絕緣介質(zhì)層202和203隔離，下電極303上方覆蓋絕緣介質(zhì)層204。其中，下電極可以采用化學(xué)電鍍、磁控濺射或化學(xué)氣相沉積的方法形成，也可以采用脈沖激光、原子層沉積或電子束蒸發(fā)的方法形成，本申請(qǐng)實(shí)施例并不限制下電極的具體形成方法。當(dāng)下電極的材料為金屬時(shí)，下電極的沉積可以采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、電鍍及磁控濺射中任一方法完成。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中采用派射的方法形成Ti下電極，厚度為3nm?lOOnm。下電極的厚度具體可以為3nm?10011111中任意厚度，如311111、511111、5011111、8011111、10011111。絕緣介質(zhì)層201、202、203、204可以為511Si0、Si0N、Si02、摻C的Si02、摻P的Si02、摻F的S12等，通過(guò)化學(xué)氣相沉積或?yàn)R射形成。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中介質(zhì)層201、202、203、204為S12,由化學(xué)氣相沉積形成，厚度為3nm?I OOnm。介質(zhì)層201、202、203、204的厚度具體可以為3nm?I OOnm中任意厚度，如3nm、5nm、50nm、80nm、10nm0
[0068]步驟2、刻蝕形成垂直溝槽。如圖5所示，通過(guò)光刻以及刻蝕的辦法形成，形成垂直溝槽401。該步驟中，光刻可以是常規(guī)光刻、電子束曝光、納米壓印等圖形轉(zhuǎn)移技術(shù);刻蝕可以是干法刻蝕或者濕法刻蝕；由于涉及多層薄膜的刻蝕，可以采用單步刻蝕工藝，一次形成溝槽，也可以采用多步刻蝕工藝，將介質(zhì)與金屬分開(kāi)刻蝕。
[0069]步驟3、在溝槽401中，將暴露的多層下電極在氧氣、水氣或臭氧等含氧氛圍中，通過(guò)熱氧化或等離子體氧化，自對(duì)準(zhǔn)形成選通層502，如圖6所示。其中，自對(duì)準(zhǔn)即自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)(self-alignment technique)，微電子技術(shù)中利用元件、器件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)光復(fù)印自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的技術(shù)。作為較優(yōu)實(shí)施例，選通層502的材料可以為鈦氧化物，選通層502的厚度為3nm?30nm，如 3nm、5nm、I Onm、20nm、30nm。
[0070]步驟4、在溝槽401中沉積電阻轉(zhuǎn)變層600于選通層材料501之上。如圖7所示，作為較優(yōu)實(shí)施例，電阻轉(zhuǎn)變層600可以為T(mén)a2O5或HfO2,通過(guò)采用濺射或原子化學(xué)氣相沉積制備。電阻轉(zhuǎn)變層600的厚度為Inm?30nm，如3nm、5nm、10nm、20nm、30nm。電阻轉(zhuǎn)變層600的沉積可以采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、旋涂及磁控濺射中任一方法完成。
[0071]步驟5、先在溝槽401中沉積上電極材料700于電阻轉(zhuǎn)變層600上，如圖7所示。作為較優(yōu)實(shí)施例，上電極材料700可以為T(mén)1、TiN、Ta、TaN、Ru及Cu中的一種或幾種的多層復(fù)合電極，可以采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、磁控濺射以及電鍍中的任一方法制備。上電極材料700的厚度可以為Inm?10nm，如:Inm、3nm、1nm、50nm、80nm、lOOnm。上電極700的材料形成后，平坦化上電極700形成垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的位線(xiàn)。進(jìn)一步的，采用化學(xué)機(jī)械拋光，將上電極700、電阻轉(zhuǎn)變層600的水平部分移除，完成位線(xiàn)的圖形化形成上電極701和電阻轉(zhuǎn)變層601，如圖3所示。
[0072]至此，圖3所示具有自對(duì)準(zhǔn)自選通功能的阻變存儲(chǔ)器垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)制備制備完成。
[0073]請(qǐng)參考圖8，為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的自對(duì)準(zhǔn)自選通阻變存儲(chǔ)器件的電流-電壓測(cè)試圖，其低阻態(tài)具有明顯的非線(xiàn)性特征。通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)在下電極上生長(zhǎng)選通層，使得流經(jīng)選通層的層間漏電通道由絕緣介質(zhì)層隔絕，避免了上下層字線(xiàn)通過(guò)選通層漏電，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中自選通阻變存儲(chǔ)器件的上下層字線(xiàn)間漏電的技術(shù)問(wèn)題，提高器件的可靠性。
[0074]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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，包括: 下電極； 絕緣介質(zhì)層，與所述下電極垂直交叉設(shè)置形成堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)中設(shè)置有一垂直溝槽； 選通層，通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)生長(zhǎng)在所述下電極上，其中，流經(jīng)所述選通層的層間漏電通道由所述絕緣介質(zhì)層隔絕； 電阻轉(zhuǎn)變層，設(shè)置在所述垂直溝槽中，與所述絕緣介質(zhì)層和所述選通層相接； 上電極，設(shè)置在所述電阻轉(zhuǎn)變層內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述阻變存儲(chǔ)器件低電阻狀態(tài)具有非線(xiàn)性特性。3.如權(quán)利要求1所述的自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述下電極的材料為下述任意一種材料或者至少兩種材料構(gòu)成的合金: W、Al、Cu、Ru、T1、Ta、Co、Mo、Ir、N1、Nb、TiN、TaN、Ir02、CuAl、CuTe&Cu3Ge。4.如權(quán)利要求1所述的自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述選通層為以下任一氧化物:鎢氧化物、鈦氧化物、銅氧化物、鉭氧化物、鈷氧化物、鉬氧化物、鈮氧化物、鎳氧化物及銥氧化物。5.如權(quán)利要求1所述的自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述下電極和/或所述上電極的厚度為Inm?10nm06.如權(quán)利要求1所述的自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述電阻轉(zhuǎn)變層的材料為: CuS、AgS、AgGeSe、CuIxSy、Zr02、HfO2、Ti02、Si02、TOx、Ni0、Cu0x、Zn0、Ta0x、Co0、Y203、S1、PCMO、SZO、STO和有機(jī)材料中的一種或上述任一材料經(jīng)摻雜改性后形成的材料。7.如權(quán)利要求1所述的自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述電阻轉(zhuǎn)變層的厚度為Inm?10nmο8.如權(quán)利要求1所述的自選通阻變存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述上電極的材料為下述任意一種材料或者至少兩種材料構(gòu)成的合金: W、Al、Cu、Au、Ag、Pt、Ru、T1、Ta、Pb、Co、Mo、Ir、N1、TiN、TaN、Ir02、CuTe&Cu3Ge。9.一種自選通阻變存儲(chǔ)器件的制備方法，其特征在于，所述方法包括: 在襯底上形成至少兩層下電極的堆疊結(jié)構(gòu)，所述下電極之間通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離，所述下電極與所述襯底之間通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層隔離，所述下電極為垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的字線(xiàn)； 在所述堆疊結(jié)構(gòu)中刻蝕形成垂直溝槽； 在所述垂直溝槽內(nèi)的下電極上自對(duì)準(zhǔn)形成選通層，其中，流經(jīng)所述選通層的層間漏電通道由所述絕緣介質(zhì)層隔絕； 在所述選通層和所述結(jié)緣介質(zhì)層上沉積電阻轉(zhuǎn)變層； 在所述電阻轉(zhuǎn)變層上沉積上電極，并平坦化所述上電極形成垂直交叉陣列結(jié)構(gòu)的位線(xiàn)。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述垂直溝槽內(nèi)的下電極上自對(duì)準(zhǔn)形成選通層，包括: 在含氧氣氛中，通過(guò)熱氧化或等離子體氧化將所述下電極上的部分材料氧化成所述選通層。11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述選通層的厚度為3nm?30nm。12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述下電極和/或所述上電極的厚度為Inm?10nmο13.如權(quán)利要求9?12任一所述的方法，其特征在于，所述下電極的材料為金屬時(shí)，所述下電極的沉積采用采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、磁控濺射以及電鍍中任一方法完成。14.如權(quán)利要求9?12任一所述的方法，其特征在于，所述在所述選通層和所述結(jié)緣介質(zhì)層上沉積電阻轉(zhuǎn)變層，包括: 采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、旋涂及磁控濺射中任一方法在所述選通層和所述結(jié)緣介質(zhì)層上沉積所述電阻轉(zhuǎn)變層。15.如權(quán)利要求9?12任一所述的方法，其特征在于，在所述電阻轉(zhuǎn)變層上沉積上電極，包括: 采用電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、原子層沉積、磁控濺射以及電鍍中任一方法在所述電阻轉(zhuǎn)變層上沉積所述上電極。
【文檔編號(hào)】H01L45/00GK105826468SQ201610282626
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】呂杭炳, 劉明, 許曉欣, 羅慶, 劉琦, 龍世兵
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院微電子研究所