[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

本發明實施例提供了一種非易失存儲器單元及其制備方法，該非易失存儲器單元包括襯底，位于襯底上的柵極、以及覆蓋柵極的功能層，該功能層設置有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，存儲器單元的源極和漏極氧離子控制層上，且氧化物半導體層設置于源極和漏極之間，其中，氧離子蓄積層用于存儲或釋放氧離子，氧離子控制層用于控制氧離子的移動，氧化物半導體層用于起開關作用。本發明實施例提供的非易失存儲器單元及其制備方法，能夠快速讀取和寫入，以阻態形式保存數據信息，無需電源持續供電，且能夠實現更小尺寸、更高集成度和存儲密度的存儲器件，進一步降低能耗、提高運行效率。

技術領域

本發明實施例涉及存儲器技術領域，尤其涉及一種非易失存儲器單元及其制備方法。

背景技術

存儲器的主要功能是存儲程序和各種數據，并能在計算機運行過程中高速、自動地完成程序或數據的存取，因而存儲器作為現代信息技術中用于保存信息的記憶設備，是計算機的核心部件之一。隨著信息技術的發展，存儲器的存儲功能的研究成為當前的熱點。

通常存儲器可分為易失存儲器和非易失存儲器。其中，易失存儲器具有較高的存取速度，例如靜態存儲器(SRAM)，即緩存，其運行速度約為1納秒，能夠與當前高速運行的計算機中處理器速率相匹配，即能夠將數據直接供給處理器進行邏輯運算。此外，還有動態存儲器(DRAM)，即內存，其讀寫速率約為10納秒。雖然易失存儲器具有較高的存取速度，但是其存儲數據，需要依靠電源供電來維持，若電源斷開，則數據丟失，且器件結構復雜，集成密度有限。而當前的易失存儲器包括固態硬盤(SSD)、機械硬盤等，其讀寫速度大概在100微秒，此類存儲器在切斷電源的情況下仍然能保持所存儲的數據、且能及時進行數據擦寫的存儲器件，此類存儲器中存儲的數據能夠長期保存，但是在寫入數據時需要較高的工作電壓和較長的寫入時間。

現有的非易失存儲器都基于電荷存儲的補償型金屬-氧化物-半導體(CMOS)技術型存儲器件，例如閃存，但是此類存儲器件的讀寫速度較慢，耐久性有限，同時讀取和擦寫電壓較高，由此限制了其應用范圍。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種非易失存儲器單元及其制備方法，能夠解決現有技術中存儲器讀寫速度慢、電壓高，且耐久性差的技術問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種非易失存儲器單元，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。

可選的，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。

可選的，所述氧化物半導體層的材料包括銦鎵鋅氧化物。

可選的，所述存儲器單元還包括：

位于所述襯底和所述功能層外圍的封裝層。

第二方面，本發明實施例還提供了一種非易失存儲器單元的制備方法，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。