[發明專利]非易失存儲器單元及其制備方法

有效

• 申請號: 201711146297.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107910331B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 徐澤東;陳朗
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11568
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

1.一種非易失存儲器單元，其特征在于，包括：

襯底；

位于所述襯底上的柵極、以及覆蓋所述柵極的功能層；

所述功能層包括依次疊置的氧離子蓄積層、氧離子控制層、以及氧化物半導體層，其中，所述氧離子蓄積層用于存儲或釋放氧離子，所述氧離子控制層用于控制氧離子的移動，所述氧化物半導體層用于起開關作用；

位于所述氧離子控制層上的源極和漏極，且所述氧化物半導體層設置于所述源極和所述漏極之間；

在低阻態寫入過程，向所述柵極施加正電壓，所述氧化物半導體層的氧離子越過所述氧離子控制層，并在所述氧離子蓄積層聚集，以使所述氧化物半導體層為低阻態；

在高阻態寫入過程，向所述柵極施加負電壓，所述氧離子向遠離所述柵極的方向移動，所述氧離子蓄積層中的所述氧離子越過所述氧離子控制層反向移動至氧化物半導體層，以使所述氧化物半導體層為高阻態；

在讀取數據信息過程，向所述源極和所述漏極之間施加電壓，以識別所述源極和所述漏極之間的氧化物半導體層的電阻。

2.根據權利要求1所述的存儲器單元，其特征在于，所述氧離子蓄積層的材料包括鉭的氧化物、鈦的氧化物、鎢的氧化物的至少一種。

3.根據權利要求1所述的存儲器單元，其特征在于，所述氧化物半導體層的材料包括銦鎵鋅氧化物。

4.根據權利要求1～3任一項所述的存儲器單元，其特征在于，還包括：

位于所述襯底和所述功能層外圍的封裝層。

5.一種非易失存儲器單元的制備方法，其特征在于，包括：

提供一襯底；

在所述襯底上形成柵極，以及覆蓋所述柵極的功能層；

所述功能層包括依次疊置的氧離子蓄積層、氧離子控制層、以及氧化物半導體層，其中，所述氧離子蓄積層用于存儲或釋放氧離子，所述氧離子控制層用于控制氧離子的移動，所述氧化物半導體層用于起開關作用；

在所述氧離子控制層上形成源極和漏極，且所述氧化物半導體層設置于所述源極和所述漏極之間；

在低阻態寫入過程，向所述柵極施加正電壓，所述氧化物半導體層的氧離子越過所述氧離子控制層，并在所述氧離子蓄積層聚集，以使所述氧化物半導體層為低阻態；

在高阻態寫入過程，向所述柵極施加負電壓，所述氧離子向遠離所述柵極的方向移動，所述氧離子蓄積層中的所述氧離子越過所述氧離子控制層反向移動至氧化物半導體層，以使所述氧化物半導體層為高阻態；

在讀取數據信息過程，向所述源極和所述漏極之間施加電壓，以識別所述源極和所述漏極之間的氧化物半導體層的電阻。

6.根權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述在所述襯底上形成柵極，以及覆蓋所述柵極的功能層，包括：

在所述襯底上通過磁控濺射或電子束蒸發形成柵極層，對所述柵極層進行第一刻蝕，形成柵極；

在所述襯底上通過磁控濺射或原子層沉積形成覆蓋所述柵極的功能層。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一刻蝕包括紫外光刻技術。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述在所述氧離子控制層上形成源極和漏極，包括：

對所述氧化物半導體層進行第二刻蝕，去除源極預定位置和漏極預定位置的所述氧化物半導體層；

在所述源極預定位置和所述漏極預定位置填充導電材料，以形成源極和漏極。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述第二刻蝕包括紫外光刻技術。

10.根據權利要求5～9任一項所述的制備方法，其特征在于，還包括：

在所述襯底和所述功能層的外圍形成封裝層。