[發明專利]基于鑭氧化物的RRAM及其制備方法

在審

• 申請號: 201911049301.2
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110828663A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 沈棕杰;趙春;趙策洲;楊莉;黃彥博;溫嘉鋮
• 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;丁浩秋

1.一種基于鑭氧化物的RRAM，其特征在于，包括由下至上依次層疊設置的基底、阻變氧化層和上電極層；

所述基底包括透明玻璃層和下電極層；

所述阻變氧化層為La₂O₃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。

2.根據權利要求1所述的基于鑭氧化物的RRAM，其特征在于，所述金屬保護層為金屬薄膜層，所述金屬薄膜層的材質為Al或W。

3.根據權利要求1所述的基于鑭氧化物的RRAM，其特征在于，所述上電極層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。

4.根據權利要求1所述的基于鑭氧化物的RRAM，其特征在于，所述下電極層為銦錫氧薄膜層，厚度為50~150nm。

5.根據權利要求1所述的基于鑭氧化物的RRAM，其特征在于，所述透明玻璃層采用二氧化硅薄膜層。

6.根據權利要求1所述的基于鑭氧化物的RRAM，其特征在于，所述阻變氧化層通過以下方法制備得到：

S01：取硝酸鑭六水合物，用去離子配置成1.5~3mol/L的硝酸鑭溶液；

S02：將配置好的硝酸鑭溶液滴加在基底的下電極層上，進行旋涂，旋涂時間不超過40s，轉速為3000~4000rpm；

S03：旋涂完畢后，進行退火至硝酸鑭溶液凝固成膜，制得阻變氧化層，退火溫度為200~350℃，退火時間不超過0.5h。

7.一種基于鑭氧化物的RRAM的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S11：取硝酸鑭六水合物，用去離子配置成1.5~3mol/L的硝酸鑭溶液；

S12：將配置好的硝酸鑭溶液滴加在基底的下電極層上，進行旋涂，旋涂時間不超過40s，轉速為3000~4000rpm；

S13：旋涂完畢后，進行退火至硝酸鑭溶液凝固成膜，制得阻變氧化層，退火溫度為200~350℃，退火時間不超過0.5h；

S14：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；

S15：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，得到基于鑭氧化物的RRAM。

8.根據權利要求7所述的基于鑭氧化物的RRAM的制備方法，其特征在于，所述步驟S11之前還包括清洗基底，將基底完全浸入盛放去離子水的容器中，將所述容器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容器中，將所述容器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容器中，將所述容器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容器中，將所述容器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。

9.根據權利要求8所述的基于鑭氧化物的RRAM的制備方法，其特征在于，在進行超聲清洗后于真空環境下再對基底進行表面等離子清洗，清洗時間需持續至少20min，完成等離子表面清洗后15min內進行阻變氧化層制備。

10.根據權利要求7所述的基于鑭氧化物的RRAM的制備方法，其特征在于，所述步驟S11中，硝酸鑭溶液在20℃至30℃環境下進行配置，勻速攪拌至澄清，攪拌完畢后需在室溫環境下靜置5~10min，其中，硝酸鑭六水合物溶質的純度為99.99%。