[發明專利]阻變存儲器件有效

申請號：	202010130112.4	申請日：	2020-02-28
公開（公告）號：	CN111293219B	公開（公告）日：	2022-04-08
發明（設計）人：	劉力鋒;王澤昊;馬躍馳;于傲;丁向向;馮玉林;張興	申請（專利權）人：	北京大學
主分類號：	H01L45/00	分類號：	H01L45/00
代理公司：	北京路浩知識產權代理有限公司 11002	代理人：	馬瑞
地址：	100871***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	存儲器件
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【說明書】：

本發明實施例提供一種阻變存儲器件，包括依次層疊設置的第一電極層、絕緣介質層、阻變層、氧存儲層和第二電極層，其中，所述阻變層包括多個子阻變層。本發明實施例提供的阻變存儲器件，通過設置具有多個子阻變層的阻變層，在多個相互貼合的子阻變層之間形成局部導電細絲，能夠提供均勻可靠的高低阻態，使得阻變存儲器件擁有良好的均勻性和可靠性。

技術領域

本發明涉及存儲器技術領域，更具體地，涉及一種阻變存儲器件。

背景技術

隨著存儲技術的發展，存儲器廣泛應用在各種電子產品上，但是已近極限的等比例縮小原則使得傳統浮柵存儲技術已經不能在低于40nm的工藝中應用。此外，快閃存儲器存在擦寫速度慢、擦寫電壓高和擦寫次數少等問題，使得工業界和科研領域都在努力發展新型非易失性存儲技術。

阻變存儲器件是一種非揮發性的存儲器件，具有結構簡單、讀寫速度快、功耗低、器件集成度高等優點，成為了當前工業界和學術界的研究熱點。現有的阻變存儲器件主要采用金屬——絕緣體——金屬的結構，在外加電場的影響下，阻變材料內部的金屬原子或者本征缺陷氧空位進行運動，在材料內部形成具有導電能力的細絲，隨著電壓方向的改變，細絲做著斷開——連接的循環，從而材料電阻在高低電阻之間來回切換。

阻變存儲器件中導電細絲的生長和斷裂存在著波動性，導電細絲的分布不均勻，造成了阻變存儲器件存在功耗高和一致性低的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的阻變存儲器件。

本發明實施例提供的阻變存儲器件，包括依次層疊設置的第一電極層、絕緣介質層、阻變層、氧存儲層和第二電極層，其中，所述阻變層包括多個子阻變層。

在一些實施例中，多個所述子阻變層包括第一子阻變層和第二子阻變層。所述第一子阻變層用于降低所述阻變存儲器件氧化還原過程中需要的自由能；所述第二子阻變層用于氧緩沖功能；所述第一子阻變層位于所述絕緣介質層與所述第二子阻變層之間。

在一些實施例中，所述氧存儲層為金屬制成；所述第二子阻變層與所述氧存儲層貼合，且所述第二子阻變層為所述氧存儲層對應的金屬氧化物制成。

在一些實施例中，所述氧存儲層為Hf、Ta和Ti中的一種制成；所述第二子阻變層為HfO₂、Ta₂O₅和TiO₂中的一種制成。

在一些實施例中，所述第二子阻變層為包含摻雜元素的二元氧化物制成。

在一些實施例中，所述摻雜元素為三價金屬元素。

在一些實施例中，所述第一子阻變層為具有氧缺陷的二元氧化物制成。

在一些實施例中，所述第一子阻變層為ZrO_x、TaO_x、FeO_x、NiO_x和CuO_x中的一種制成。

在一些實施例中，所述絕緣介質層為Al₂O₃、SiO₂和SiN中的一種制成。