[發(fā)明專利]一種金屬氧化物電阻存儲(chǔ)單元及其低溫光化學(xué)制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310286329.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN103346257A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包定華;胡偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 謝敏楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非易失性存儲(chǔ)器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫光化學(xué)溶液法制備基于非晶In_xGa_yZn_zO薄膜的電阻存儲(chǔ)單元。

背景技術(shù)

信息技術(shù)的飛速發(fā)展使傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器件面臨著巨大的挑戰(zhàn)，非易失性存儲(chǔ)器件由其斷電后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失的特點(diǎn)受到大量的關(guān)注與研究，閃存是其中一種廣泛應(yīng)用的非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器件，但由于其操作電壓較高，讀寫速度較慢以及耐久力差等缺陷使它在應(yīng)用方面受到限制。新興的非易失性存儲(chǔ)器件，如鐵電存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器、磁阻存儲(chǔ)器和電阻存儲(chǔ)器等受到大量的關(guān)注。電阻存儲(chǔ)器是一種基于不同的電壓或電流操作模式下，電阻存儲(chǔ)單元在高阻值與低阻值之間的轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的擦除和寫入的隨機(jī)存儲(chǔ)器。電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、讀寫速度快、存儲(chǔ)密度高、操作電壓低、保持性好以及非破壞性讀寫等優(yōu)點(diǎn)，作為新一代的非易失性存儲(chǔ)器，具有良好的應(yīng)用前景。

In_xGa_yZn_zO薄膜作為薄膜晶體管的通道層材料已被廣泛地研究，目前，已有大量關(guān)于低溫溶液法制備其高性能的薄膜晶體管的報(bào)道。同時(shí)，電阻存儲(chǔ)單元的應(yīng)用需通過晶體管來選擇控制寫入與擦除的電阻存儲(chǔ)單元，因此，探索與低溫溶液法制備In_xGa_yZn_zO薄膜晶體管兼容的方法制備電阻存儲(chǔ)單元對(duì)于其電阻存儲(chǔ)器件的應(yīng)用具有極大的研究?jī)r(jià)值與意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬氧化物的電阻存儲(chǔ)單元及其低溫光化學(xué)制備方法。

本發(fā)明所提出的電阻存儲(chǔ)單元具有金屬-絕緣層-金屬結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電底電極為Al,?Pt,?TiN，導(dǎo)電頂電極為Pt?,?Ag。絕緣層是In_xGa_yZn_zO薄膜，絕緣層作為電阻轉(zhuǎn)變層，厚度約為5-500?nm，導(dǎo)電底電極的制備方法為采用真空鍍膜法在基底上制備導(dǎo)電底電極，然后采取低溫光化學(xué)方法制備In_xGa_yZn_zO薄膜，最后再采取真空鍍膜技術(shù)在In_xGa_yZn_zO薄膜上制備導(dǎo)電頂電極，從而構(gòu)成金屬-薄膜-導(dǎo)電底電極的三明治結(jié)構(gòu)。

以上所述的In_xGa_yZn_zO電阻轉(zhuǎn)變薄膜的制備方法為低溫光化學(xué)制備方法，其步驟為：制備In_xGa_yZn_zO前驅(qū)液，將其旋轉(zhuǎn)涂覆于導(dǎo)電底電極上，制備In_xGa_yZn_zO前驅(qū)膜，旋轉(zhuǎn)涂覆后的前驅(qū)膜烘烤溫度為130?^oC，然后對(duì)In_xGa_yZn_zO前驅(qū)膜采取室溫紫外燈光照的光化學(xué)處理。

以上所述的In_xGa_yZn_zO前驅(qū)液，是以含銦，含鎵，含鋅無機(jī)鹽為溶質(zhì)（優(yōu)選的溶質(zhì)為：水合硝酸銦，水合硝酸鎵和二水合醋酸鋅），乙二醇甲醚為溶劑，混合后室溫?cái)嚢杌蚣訜岷銣財(cái)嚢柚镣耆芙舛伞?/p>

以上所述的紫外燈光化學(xué)處理方法基于紫外光固化薄膜的原理，紫外光燈的波段選擇為180-280納米。采用紫外光燈對(duì)烘烤后的前驅(qū)膜進(jìn)行固化處理，以除去前驅(qū)膜內(nèi)殘余物或改變前驅(qū)膜內(nèi)殘余物的化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)。

本發(fā)明所述的電阻存儲(chǔ)單元具有良好的耐久性與轉(zhuǎn)變電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)本發(fā)明所采用的低溫光化學(xué)制備工藝與半導(dǎo)體工藝相兼容，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電阻存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中Pt/InGaZnO/Pt電阻存儲(chǔ)單元的電流-電壓特性測(cè)試結(jié)果；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中Pt/InGaZnO/Pt電阻存儲(chǔ)單元在-0.2?V讀取電壓下的電流值隨擦寫周期的變化關(guān)系；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中Pt/InGaZnO/Pt電阻存儲(chǔ)單元轉(zhuǎn)變電壓的累計(jì)概率統(tǒng)計(jì)結(jié)果。??????????????

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中Pt/InGa_1.5ZnO/Pt電阻存儲(chǔ)單元的電流-電壓特性測(cè)試結(jié)果；