[發明專利]阻變存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010576754.7
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111668253A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 羅慶;姜鵬飛;呂杭炳;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種阻變存儲器及其制備方法。其中，該制備方法包括：在襯底層上表面上形成粘合層；在粘合層上表面上形成底電極；在底電極上表面上形成阻變介質層；其中，阻變介質層材料為SiN_x。本發明的制備方法，通過實現對x值的調整，實現對阻變存儲器的高阻態電流值的調控。

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，特別涉及一種阻變存儲器及其制備方法，可實現器件在高阻態時電流值調控。

背景技術

隨著現代集成電路集成度的不斷提高，器件特征尺寸不斷縮小，現有的傳統非易失性存儲器正面臨發展瓶頸：特征尺寸縮小要求浮柵厚度減小，而減薄的浮柵將導致漏電流增大、電擊穿等問題。因此，探索新型非易失性存儲器成為了當前的研究熱門。其中，阻變器件具有結構簡單，縮放性好，讀寫速度快，可靠性高，與傳統CMOS工藝兼容等一系列優點，是非常有競爭力的下一代非易失性存儲器件。

阻變存儲器利用阻變介質在電壓激勵下，電阻能在兩個或多個值之間切換的特性進行信息存儲，這種電阻值的切換在撤去外部電壓激勵后能長時間保持穩定，且不同的電阻值之間存在較大差別(通常在一個數量級以上)，因此能夠以不同的電阻值對應存儲不同的信息。

阻變存儲器的基本操作包括forming、set、reset和read四種。通常，阻變存儲器在初始狀態會處于高電阻狀態，需要施加較大的電壓激勵以在介質中形成導電通道，使得阻變存儲器在forming操作之后由初始的高阻態切換為低阻態；另外，通過進行reset操作使得器件從低阻態切換回高阻態，其中通過施加電壓激勵使導電通道斷裂；此時，斷裂的導電通道可通過set操作實現重新連接，由于通道只是局部斷裂，因此set操作需要的set電壓小于forming電壓。最后，通過read操作，施加小電壓激勵讀取電流值，可以判斷器件當前的阻態。因此，高阻態電流值和低阻態電流值是阻變器件的兩個重要參數。可見，現有的阻變存儲器中，至少其高阻態電流值是固定且難以調控的。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決現有技術中阻變存儲器的高阻態電流值是固定且難以調控的技術問題，本發明提供了一種阻變存儲器及其制備方法，以實現對器件高阻態電流值的調控，其實際上可以等價于對器件的存儲窗口大小的調控，具體地，在低阻態電流值不變的基礎上，高阻態電流越小，則存儲窗口越大，使得本發明通過對高阻態電流值的調控，進一步提升器件本身的適應性，具有一定的科學研究價值和商業利用價值。

(二)技術方案

本發明的一個方面公開了一種阻變存儲器的制備方法，其中，包括：在襯底層上表面上形成粘合層；在粘合層上表面上形成底電極；在底電極上表面上形成阻變介質層；其中，阻變介質層材料為SiN_x。

根據本發明的實施例，其中，在襯底層上表面上形成粘合層之前，還包括：在第一基底層上表面形成第二基底層，以構成襯底層；其中，粘合層形成于第二基底層上表面上；第一基底層材料為Si或SiO₂，厚度大于等于1μm；第二基底層材料為SiO₂，厚度大于等于200nm。

根據本發明的實施例，其中，在襯底層上表面上形成粘合層，包括：

在襯底層上表面上，利用濺射工藝，以濺射功率80W-120W、保護氣體為Ar或He、腔體壓強為3m Torr-5m Torr以及室溫條件下濺射形成粘合層；其中，粘合層材料為Ti，厚度大于等于10nm。

根據本發明的實施例，其中，在粘合層上表面上形成底電極，包括：在粘合層上表面上，利用濺射工藝，以濺射功率80W-120W、保護氣體為Ar或He、腔體壓強為3m Torr-5mTorr以及室溫條件下濺射形成底電極；其中，底電極材料為Pt、Au或Pd，厚度大于等于30nm。