[發(fā)明專利]基于鋁氧化物的RRAM及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811128573.7
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109461812B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈棕杰;戚燕菲;趙春;趙策洲;楊莉;張藝;羅天;黃彥博
• 申請（專利權(quán)）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.一種RRAM的制備方法，其特征在于，包括：

a)清洗基底；

將基底完全浸入盛放去離子水的燒杯中，將所述燒杯置于去離子水環(huán)境中進行第一次超聲清洗；第一次超聲清洗后，將基底完全浸入盛放丙酮溶劑的燒杯中，將所述燒杯置于去離子水環(huán)境中進行第二次超聲清洗；第二次超聲清洗后，用去離子水反復沖洗基底清理基底上殘留的丙酮溶劑及雜質(zhì)，之后將基底完全浸入盛放無水乙醇的燒杯中，將所述燒杯置于去離子水環(huán)境中進行第三次超聲清洗；第三次超聲清洗后，用去離子水沖洗基底去除殘留的雜質(zhì)，之后將基底完全浸入盛放去離子水的燒杯中，將所述燒杯置于去離子水環(huán)境中進行第四次超聲清洗；第四次超聲清洗后，用去離子水沖洗基底并用氮氣吹干；

b)制備阻變氧化層；

取硝酸鋁九水合物，用去離子水配置成1.5～3mol/L的硝酸鋁溶液；將配置好的硝酸鋁溶液滴加在下電極層上，進行旋涂，旋涂時間不超過60s，轉(zhuǎn)速為3500～5000rpm；旋涂完畢后，進行退火至硝酸鋁溶液凝固成膜，制得阻變氧化層，退火溫度為150～300℃，退火時間不超過1h；

c)制備上電極層；

通過蒸發(fā)鍍膜法將顆粒狀的上電極材料鍍制在阻變氧化層上，形成上電極層；

d)制備保護層；

通過蒸發(fā)鍍膜法將顆粒狀的金屬保護層材料鍍制在上電極層中各上電極遠離阻變氧化層的表面上，制得基于鋁氧化物的RRAM。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述RRAM的制備方法，其特征是，在進行超聲清洗后于真空環(huán)境下再對基底進行表面等離子清洗，以增強下電極層的親水性，提高阻變氧化層的成膜性能；所述表面等離子清洗過程時間需持續(xù)至少35min，完成表面等離子清洗后20min內(nèi)進行阻變氧化層制備。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述RRAM的制備方法，其特征是，所述硝酸鋁溶液在20℃至30℃環(huán)境下進行配置，勻速攪拌至澄清，攪拌完畢后需靜置5～10min，其中，硝酸鋁九水合物溶質(zhì)的純度為99.99％。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述RRAM的制備方法，其特征是，所述硝酸鋁溶液通過0.45μm孔徑、PES材質(zhì)濾嘴的注射器滴加在下電極層上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述RRAM的制備方法，其特征是，所述蒸發(fā)鍍膜法將顆粒狀的上電極層材料或金屬保護層材料放置于坩堝中，將孔徑為0.1～0.3mm的掩膜板覆蓋于阻變氧化層上，放入電子束蒸發(fā)鍍膜機中進行蒸發(fā)鍍膜操作。

6.一種基于鋁氧化物的RRAM，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-5任一項所述方法制備而成，包括由下至上層疊設(shè)置的基底、阻變氧化層和上電極層；

所述基底包括絕緣層和下電極層；

所述阻變氧化層為Al₂O₃薄膜層；

所述上電極層包括若干陣列在阻變氧化層上的上電極，所述上電極在遠離阻變氧化層的表面設(shè)有金屬保護層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于鋁氧化物的RRAM，其特征是，所述金屬保護層為金屬鋁薄膜層或金屬鎢薄膜層。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于鋁氧化物的RRAM，其特征是，所述上電極為圓柱形金屬鎳薄膜或金屬鈦薄膜，厚度為50～100nm，直徑為0.1～0.3mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于鋁氧化物的RRAM，其特征是，所述下電極層為金屬鉑薄膜層或硅薄膜層，厚度為50～150nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于鋁氧化物的RRAM，其特征是，所述絕緣層采用層疊設(shè)置的三層結(jié)構(gòu)，包括由上至下設(shè)置的鈦薄膜層/二氧化硅薄膜層/硅薄膜層。