[發明專利]一種阻變存儲元件及其制備方法

有效

• 申請號: 201310442861.0
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103474571A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 閆小兵;賈長江;郝華;陳英方;婁建忠;劉保亭
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24;G11C13/00
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 白海靜

1.一種阻變存儲元件，其特性是，其異質結構層形式為Ag/a-IGZO/Pt或Ag/a-IGZO/Au，其中的a-IGZO層為非晶的IGZO阻變存儲層，Ag層為上電極層；

所述非晶的IGZO阻變存儲層的化學式為In-Ga-Zn-O。

2.根據權利要求1所述的阻變存儲元件，其特征是，所述非晶的IGZO阻變存儲層中In、Ga、Zn原子的摩爾比為1∶1∶1。

3.根據權利要求1或2所述的阻變存儲元件，其特征是，所述非晶的IGZO阻變存儲層的厚度為30~2000nm。

4.一種權利要求1所述阻變存儲元件的制備方法，其特征是，它包括以下步驟：

a）將Pt/Ti/SiO₂/Si基片或Au/Ti/SiO₂/Si基片依次置于丙酮和酒精中超聲清洗，然后放入去離子水中超聲清洗，用高純氮氣吹干后備用；將In₂O₃、Ga₂O₃、ZnO粉末以摩爾比1∶1∶2均勻混合后，經球磨、燒結，制成IGZO陶瓷靶材備用；

b）在射頻磁控濺射沉積制膜系統的生長室中，將所述Pt/Ti/SiO₂/Si基片或Au/Ti/SiO₂/Si基片安裝在襯底臺上，將所述IGZO陶瓷靶材安裝在靶臺上；將生長室抽真空至0.5~2.0×10^-4Pa，然后通入氬氣與氧氣的混合氣體使生長室內的動態平衡氣壓為0.1~1.5Pa，在所述Pt/Ti/SiO₂/Si基片的Pt膜或Au/Ti/SiO₂/Si基片的Au膜上沉積a-IGZO阻變存儲層，沉積厚度為30~2000nm，然后在氧氣氣氛下對所述a-IGZO阻變存儲層進行退火，退火溫度為500~800℃，退火時間為30min，制得a-IGZO/Pt異質結構層或a-IGZO/Au異質結構層；

c）在直流磁控濺射沉積制膜系統的生長室中，將上電極Ag靶材安裝在生長室的靶臺上，將所述a-IGZO/Pt異質結構層或a-IGZO/Au異質結構層安裝在襯底臺上，然后抽真空至0.5~2.0×10^-4Pa，然后通入氬氣與氧氣的混合氣體使生長室內的動態平衡氣壓為1~5Pa，在所制得a-IGZO/Pt異質結構層或a-IGZO/Au異質結構層的a-IGZO阻變存儲層上沉積50~500nm厚的Ag上電極層，形成Ag/a-IGZO/Pt異質結構層或Ag/a-IGZO/Au異質結構層。

5.根據權利要求4所述阻變存儲元件的制備方法，其特征是，a）步所述Pt/Ti/SiO₂/Si基片的Pt膜或所述Au/Ti/SiO₂/Si基片的Au膜的厚度為50nm~1μm。

6.根據權利要求4所述阻變存儲元件的制備方法，其特征是，a）步所述IGZO陶瓷靶材的具體制備條件為：將In₂O₃、Ga₂O₃、ZnO粉末以摩爾比1∶1∶2均勻混合后，球磨12~36h，然后在1200~1600℃下燒結5~24h即可。

7.根據權利要求4所述阻變存儲元件的制備方法，其特征是，b）步中，所通入氬氣和氧氣的混合氣體中，氬氣與氧氣的流量分別為50sccm、25sccm；c）步中，所通入氬氣和氧氣的混合氣體中，氬氣與氧氣的流量分別為50sccm、25sccm。

8.根據權利要求4所述阻變存儲元件的制備方法，其特征是，c）步中，所述Ag上電極層是通過在所述a-IGZO/Pt異質結構層或a-IGZO/Au異質結構層上放置掩膜版制成的直徑50μm~0.3mm圓形電極。

9.根據權利要求4所述阻變存儲元件的制備方法，其特征是，b）步所述沉積a-IGZO阻變存儲層時，射頻磁控濺射的具體條件為：濺射功率60~150W，濺射距離4~6cm；c）步所述沉積Ag上電極層時，直流磁控濺射的具體條件為：濺射功率10~100W，濺射距離4~6cm。