[發明專利]基于鋁氧化物的RRAM及其制備方法

有效

• 申請號: 201811128573.7
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109461812B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）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）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

一種電子器件技術領域基于鋁氧化物的RRAM及其制備方法，包括由下至上層疊設置的基底、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有金屬保護層。本發明采用溶液法工藝制造阻變氧化層，實現低成本RRAM的制備，設備和原料投資較少，可實現大規模工業應用。

技術領域

本發明涉及的是一種電子器件領域的技術，具體是一種基于鋁氧化物的RRAM(Resistive random access memory，阻變式隨機存取存儲器)及其制備方法。

背景技術

隨著數字科技的飛速發展以及便攜式數字多媒體產品的廣泛普及，對移動存儲設備的要求越來越高，例如：高速度、高密度、低成本、低功耗和長壽命等特點，同時，由于自身結構的原因，不同的存儲器都多多少少有自己的優勢，而也有不可彌補的技術缺陷也暴露無遺。易失性作為動態存儲器和靜態存儲器的弱點之一受到了廣泛的關注與研究，斷電情況下存儲信息丟失且極易受到電磁干擾。而閃存則存在記錄密度低和讀取速度慢等技術障礙。因此，存儲器在向著讀取速度更快、存儲容量更大這個大方向發展的同時，也向著多樣化的方向發展。故對于非易失性存儲器的研究頗具前景。RRAM由于其簡單的結構以及包括CMOS邏輯兼容工藝技術，成為非易失性存儲器的主要候選對象。RRAM是一種根據施加在金屬氧化層(Metal Oxide)上的電壓不同，使材料在高阻態(HRS，high-resistance-state)和低阻態(LRS，low-resistance-state)之間變化，從而實現數據的擦寫、開啟或阻斷電流流通通道，利用這種性質存儲信息的內存，它可顯著提高耐久性和數據傳輸速度。

現有的RRAM研究主要集中在阻變氧化層性質方面，傳統的阻變氧化層薄膜可以通過濺射、化學氣相淀積(CVD)、原子層淀積(ALD)等方法實現，但上述方法受限于設備，生產成本高，無法滿足低成本的產業化需求。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種基于鋁氧化物的RRAM及其制備方法，能夠滿足RRAM低成本的產業化需求。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于鋁氧化物的RRAM，包括由下至上層疊設置的基底、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有金屬保護層。

所述金屬保護層為金屬鋁薄膜層或金屬鎢薄膜層。

所述上電極為金屬鎳薄膜或金屬鈦薄膜，厚度為50～100nm。

所述下電極層為金屬鉑薄膜層或硅薄膜層，厚度為50～150nm。

優選地，所述絕緣層采用層疊設置的三層結構，包括由下至上設置的硅薄膜層/二氧化硅薄膜層/鈦薄膜層。

本發明涉及上述RRAM的制備工藝方法，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，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，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；