[實(shí)用新型]一種ZnO:Li阻變存儲(chǔ)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921471973.8
• 申請(qǐng)日: 2019-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN210272427U
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙曉鋒;李易;溫殿忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黑龍江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 張玉玲;范國鋒

本實(shí)用新型公開了一種ZnO:Li阻變存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括襯底(1)和設(shè)置在其上的單個(gè)或多個(gè)阻變單元，其中，所述阻變單元包括依次設(shè)置的底電極(2)、阻變層(3)和頂電極(4)，所述阻變層(3)為Li摻雜ZnO薄膜(ZnO:Li)。本實(shí)用新型所公開的ZnO:Li阻變存儲(chǔ)器能夠顯著提升阻變存儲(chǔ)器的性能，使其具有長的保持時(shí)間和優(yōu)異的耐久性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ZnO:Li阻變存儲(chǔ)器。

背景技術(shù)

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代、人工智能的到來，對(duì)于傳統(tǒng)金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器提出了新的挑戰(zhàn)，而以閃存為代表的傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)，由于其讀寫速度慢、存儲(chǔ)密度低、功耗高和數(shù)據(jù)保持時(shí)間短等因素，導(dǎo)致很難滿足實(shí)際需求。為了滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求，近年來鐵電存儲(chǔ)器(FeRRAM)、磁性存儲(chǔ)器(MRAM)、相變存儲(chǔ)器(PRAM)和阻變存儲(chǔ)器(RRAM)等受到廣泛關(guān)注。其中，阻變存儲(chǔ)器具有低功耗、高存儲(chǔ)密度和優(yōu)異耐久性等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在模擬人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器難以比擬的優(yōu)勢，易于成為新一代非易失性存儲(chǔ)器中最有力的競爭者。

阻變存儲(chǔ)器是利用某些薄膜材料在外加電場作用下表現(xiàn)出的兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同電阻態(tài)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是近年來受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛關(guān)注的一種新型非易失性存儲(chǔ)器。阻變存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)密度高、擦寫速度快、重復(fù)擦寫次數(shù)高、三維存儲(chǔ)和多值存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，作為下一代非易失性存儲(chǔ)器所表現(xiàn)出來的存儲(chǔ)潛力大大超過其他幾種非易失性存儲(chǔ)器件。

阻變存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)包括兩層導(dǎo)電的電極材料和一層半導(dǎo)體(或絕緣性)的存儲(chǔ)介質(zhì)材料。介質(zhì)材料是阻變存儲(chǔ)器發(fā)生電阻轉(zhuǎn)變的載體，對(duì)阻變存儲(chǔ)器的性能有著最直接的影響。

現(xiàn)有的阻變存儲(chǔ)器由于性能不穩(wěn)定，直接影響其高、低阻狀態(tài)的阻值和擦寫電壓，從而出現(xiàn)誤讀、誤寫現(xiàn)象，影響數(shù)據(jù)的可靠性，進(jìn)而影響阻變存儲(chǔ)器的實(shí)際應(yīng)用。

因此，有必要提供一種開關(guān)比較高、保持性和耐久性良好的阻變存儲(chǔ)器。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，設(shè)計(jì)出一種以Li摻雜ZnO薄膜為阻變層的阻變存儲(chǔ)器及其集成化制作工藝方法，所述阻變存儲(chǔ)器通過在ZnO薄膜摻雜Li元素，可有效地提高阻變存儲(chǔ)器的開關(guān)比，顯著提升阻變存儲(chǔ)器的穩(wěn)定性，使其具有優(yōu)異長的保持時(shí)間和優(yōu)異的耐久性；通過射頻磁控濺射法和剝離工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)芯片集成化工藝制作，操作簡單，且能夠?qū)崿F(xiàn)阻變存儲(chǔ)器的大面積、高一致性和集成化制造，能夠在襯底上形成更多的存儲(chǔ)單元，顯著降低了制造成本，從而完成了本實(shí)用新型。

具體來說，本實(shí)用新型的目的在于提供一種ZnO:Li阻變存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括襯底1和設(shè)置在其上的單個(gè)或多個(gè)阻變單元，其中，

所述阻變單元包括依次設(shè)置的底電極2、阻變層3和頂電極4，所述阻變層3為Li摻雜ZnO薄膜(ZnO:Li)；

所述襯底1為單晶硅襯底，在其上表面設(shè)置有第一二氧化硅層5，其厚度為300nm～500nm；

所述阻變層3的厚度為90nm～180nm；

所述底電極2設(shè)置在第一二氧化硅層5的上表面，包括由下至上設(shè)置的黏附層Ti層21和Pt層22；

所述Ti層21的厚度為10nm～60nm；

所述Pt層22厚度為50nm～150nm。

本實(shí)用新型所具有的有益效果包括：

(1)本實(shí)用新型提供的阻變存儲(chǔ)器，阻變層為Li摻雜ZnO薄膜，通過雜質(zhì)補(bǔ)償，較好改變了阻變存儲(chǔ)器的高阻態(tài)阻值，提升了開關(guān)比；

(2)本實(shí)用新型提供的阻變存儲(chǔ)器的集成化制作工藝方法，操作簡單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)阻變存儲(chǔ)器單元的小型化和集成化，適合規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用；