[發明專利]基于氧化釩/氧化鋁疊層結構的阻變存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 201310271571.4
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103311435A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 張楷亮;孫闊;王芳;陸濤;孫文翔;王寶林;趙金石;胡曦文;王雨晨
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C11/56
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種基于氧化釩/氧化鋁疊層結構的阻變存儲器，其特征在于：由下電極、阻變層和上電極組成并構成疊層結構，其中阻變層為氧化釩薄膜和氧化鋁薄膜疊層結構，各層的厚度分別為：下電極50-200?nm、氧化釩5-200nm、氧化鋁1-50nm、上電極50-200nm。

2.根據權利要求1所述基于氧化釩/氧化鋁疊層結構的阻變存儲器，其特征在于：所述上下電極材料為導電金屬、金屬合金和導電金屬化合物，其中導電金屬為Al、Ti、Ni、Cu、Ag、W、Au或Pt；金屬合金為Pt/Ti、、Cu/Ti、Cu/Au或Cu/Al且比例任意；導電金屬化合物為TiN、TaN、ITO或AZO。

3.一種如權利要求1所述基于氧化釩/氧化鋁疊層結構的阻變存儲器的制備方法，其特征在于：以硅片為襯底，利用熱氧化的方法首先制備二氧化硅絕緣層，再在二氧化硅絕緣層上利用離子束濺射的方法制備Ti粘附層，然后在Ti粘附層上制備低功耗阻變存儲器，步驟如下：

1）在Ti粘附層上采用磁控濺射工藝或電子束蒸發工藝制備下電極；

2）在下電極上采用直流濺射或射頻濺射法沉積氧化釩薄膜，濺射工藝條件為：本底真空小于10^-4?Pa、襯底溫度為18-400℃、工作壓強0.1-2Pa、氧分壓為5-30%、濺射功率為50-250W；

3）在氧化釩薄膜上采用反應磁控濺射或熱氧化金屬鋁薄膜的方法制備氧化鋁薄膜，磁控濺射工藝條件為：以金屬鋁靶為靶材，本底真空小于10^-4?Pa、襯底溫度為18-300℃、工作壓強0.1-2Pa、氧分壓為3-10%、濺射功率為50-250W；熱氧化的工藝條件為：采用電子束蒸發1-50nm后的金屬鋁薄膜，然后通過在氧氣氣氛下進行熱氧化獲得氧化鋁，電子束蒸發金屬鋁薄膜，本底真空小于10^-4?Pa，采用金屬鋁作為蒸發源，加熱方式為干鍋加熱或電子束加熱，熱氧化的溫度為200-500℃；

4）在氧化鋁薄膜上采用直流磁控濺射工藝或電子束蒸發工藝制備上電極。

4.根據權利要求3所述基于氧化釩/氧化鋁疊層結構的阻變存儲器的制備方法，其特征在于：所述制備下電極、上電極的磁控濺射工藝條件為：以金屬靶為靶材，本底真空小于10^-4?Pa、襯底溫度為18-800℃、工作壓強0.1-2Pa、濺射功率為50-250W；電子束蒸發工藝條件為：本底真空小于10^-4?Pa，采用低熔點的金屬作為蒸發源，加熱方式為干鍋加熱或電子束加熱。

5.根據權利要求3所述基于氧化釩/氧化鋁疊層結構的阻變存儲器的制備方法，其特征在于：所述制備好上電極的器件通過PECVD的方法生長一層二氧化硅作為保護層，工藝參數為：本底真空小于10^-5Pa、工作壓強為0.1-5Pa、射頻功率為50-300W、反應氣體為SiH₄?和N₂O，SiH₄?流量為50-600sccm、N₂O流量為20-50sccm。