专利名称：一种存储介质材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造材料领域，具体涉及一种用于制成电阻转换存储器的存储介质材料。
背景技术：
存储器是目前半导体市场的重要的组成部分，是信息技术的基石，无论在日常生活中还 是国民经济中都发挥着重要的作用。目前，存储器的种类主要包括静态存储器(SRAM)、 动态存储器(DRAM)、磁盘、闪存(Flash)、铁电存储器等。而其他存储器，例如相变存储 器、电阻随机存储器、电探针存储系统等作为下一代存储器的候选者也受到了广泛的研究。
相变存储器和电阻随机存储器(RRAM，非电阻转换存储器)的基本原理是利用器件中 存储材料在高电阻和低电阻之间的可逆变化来实现数据"1"和"0"的存储，因为电阻有望通过电 信号控制实现近似连续变化，故此类存储器有望实现多级存储，从而大幅提高存储器的存储 信息的能力。在相变存储器中，利用了相变材料在非晶和多晶之间的可逆转变来实现上述的 电阻的变化。无论是相变存储器还是RRAM，存储介质都在存储器中发挥了重要的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种存储介质材料，用于制造电阻转换存储器，该材 料能够在电信号的编程下实现高电阻和低电阻之间的可逆变化，并且转变速度极快，即基于 上述材料的电阻转换存储器具有高速、低功耗的特性。
本发明采用如下技术方案 一种存储介质材料，用于制备电阻转换存储器，其特征在于 该存储介质材料包括锑材料及经掺杂后得到的组份。
作为本发明的优选方案之一，所述经特定掺杂后的组份是指对锑材料进行硅、氧、氧化
硅、氮、氮化硅、锗、氧化钽、磷和硼中的一种或多种掺杂。
作为本发明的优选方案之一，所述掺杂的硅原子掺杂浓度的原子百分比少于百分之五。 作为本发明的优选方案之一，所述除硅之外的其余杂质的掺杂浓度的原子百分比少于百
分之二十。
本发明提供一种存储介质材料，该材料能够在电信号的编程下实现高电阻和低电阻之间 的可逆变化，并且转变速度极快，即基于上述材料的电阻转换存储器具有高速、低功耗的特 性。基于上述材料的电阻转换存储器表征显示，电阻转换存储器能够顺利实现高电阻和低电 阻之间的可逆变化，并且编程时间达到10ns以下，功耗极低，是一种用来数据存储的良好存储介质。
图1 A-D为本发明第一实施例线状电阻转换存储器的制造工艺流程示意图； 图2A本发明第一实施例电阻转换存储器典型的高阻态测试的V-I曲线；
图2B是本发明第一实施例电阻转换存储器典型的电阻随着测试电压脉冲的变化曲线，为 低阻态到高阻态的转变，此测试过程中，电压脉冲宽度为50ns;
图3A-B为本发明另一实施例T型结构的电阻转换存储器的制造工艺流程示意图； 图4AT型结构电阻转换存储器高阻态测试的V-I曲线；
图4B是本发明另一实施例T型结构的电阻转换存储器中电阻随着测试电压脉冲的变化曲 线，为低阻态到高阻态的转变，此测试过程中，电压脉冲宽度为10ns。
具体实施例方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述
请参照图1A-D所示，实施例1为线状电阻转换存储器的制造工艺流程。其包括以下步
骤
1. 利用磁控溅射在洁净的氧化硅衬底13上沉积厚度为50nm的Al电极。
2. 利用普通光学曝光，在A1电极上制造出光阻图形，腐蚀后，其俯视图如图1A所示，图中 11为腐蚀后去胶剩余的Al电极图形，两个电极对中间的沟道的宽度为10微米，长度为 30微米；而图1A中虚线方框12所示部分的截面如图1B所示。
3. 去除光刻胶后，依次利用溅射法沉积50nm的锑材料14和50nm的氧化硅材料层15，利用 套刻工艺制造出如图1C所示的图形，小范围的截面如图1D所示。
4. 对上述得到的原型存储器件进行电学性能测试。测试得到的结果如图2A和2B所示，显示 器件能够实现高电阻、低电阻之间的可逆转变，并且所需的功耗极低。
请参照图3A-B所示，实施例2为T型结构的电阻转换存储器的制造工艺流程。其包括 以下步骤
1.在硅衬底21上利用热氧化制造出厚度为500nm的氧化硅绝缘层22，磁控溅射法沉积厚度 为300nm的Al公共电极23，光刻出铝导线后，采用气相沉积法在铝电极上方沉积氧化 硅层24，厚度为500nm，采用光刻法在氧化硅层中形成孔洞，直径为260nm，并气相沉 积W材料，通过平坦化工艺后，形成如图3A所示的截面结构。图中，25和26分别为 W电极，电极直径为260nm。2. 依次沉积掺硅的锑材料28 (掺杂浓度为5沈％，即百分之五原子比)和TiN电极29，采用
的方法均为磁控溅射法，两层薄膜的厚度分别为100nm和30nm。
3. 光刻掺硅的锑材料28和TiN电极29，填充氧化硅30，经过化学机械抛光平坦化，去除覆
盖在TiN电极29上方的氧化硅。
4. 沉积A1上电极，厚度为300nm，光刻后，分别引出存储单元上电极31和公共铝电极32，
最终得到的电阻转换存储器单元器件的截面示意图如图3B所示。
5. 测试。对具有高阻掺硅的锑材料器件单元的典型V-I测试结果如图4A所示，而采用10ns
的电压脉冲对低阻态的存储单元进行编程时，电阻随电压脉冲强度变化的典型结果如图 4B所示。从图看到，当电压脉宽为10ns时，编程电压为2.1V左右，高低电阻差异为五 个数量级。
综上所述，本发明提供了一种存储介质材料，用于制造电阻转换存储器。以上实施例仅用 以说明而非限制本发明的技术方案。如，采用的掺杂的方法为离子注入法，或为同步制备法， 或为扩散法等特征均不脱离本发明精神和范围。对于本领域的技术人员显见，在不偏离由所 附权利要求界定的本发明的范围的情形下，可以进行某些改良和变化，特别是对掺杂的种类 和浓度进行调整，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种存储介质材料，用于制备电阻转换存储器，其特征在于该存储介质材料包括锑材料及经掺杂后得到的组份。
2. 如权利要求1所述的存储介质材料，其特征在于所述经特定掺杂后的组份是指对锑材料 进行硅、氧、氧化硅、氮、氮化硅、锗、氧化钜、磷和硼中的一种或多种掺杂。
3. 如权利要求2所述的存储介质材料，其特征在于所述掺杂的硅原子掺杂浓度的原子百分 比少于百分之五。
4. 如权利要求2所述的存储介质材料，其特征在于所述除硅之外杂质的掺杂浓度的原子百 分比少于百分之二十。
5. 如权利要求1所述的存储介质材料，其特征是基于该种材料的电阻转换存储器在电信号的 编程下能够实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
全文摘要
本发明涉及一种存储介质材料，所述存储介质材料包括单质锑及锑材料经适当掺杂后得到的组份，掺杂的杂质含量原子比少于百分之二十。该存储介质材料的特点在于基于该材料的存储器能够在电信号的编程下实现高电阻和低电阻之间的高速的可逆转换，从而实现数据的存储。
文档编号H01L45/00GK101315970SQ200810040850
公开日2008年12月3日 申请日期2008年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者波 刘, 宋志棠, 封松林, 挺 张 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所