[發明專利]一種阻變存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110266480.6
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112909167B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 高建峰;項金娟;劉衛兵;楊濤;李俊峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 馬東偉

本發明公開了一種阻變存儲器及其制備方法，屬于阻變存儲器技術領域，解決了現有技術中器件高低阻態及多值存儲的實際控制困難、工藝重復性差的問題。本發明阻變存儲器包括依次設置的底電極、阻變層、插入層、Ti薄膜和頂電極；所述插入層形成一個阻變層氧空位向Ti薄膜擴散的勢壘層。本發明可以實現可控的高低阻態和多值存儲特性。

技術領域

本發明屬于阻變存儲器技術領域，特別涉及一種阻變存儲器及其制備方法。

背景技術

阻變式存儲器件(Resistive?Random?Access?Memory，縮寫為RRAM)是以非導性材料的電阻在外加電場作用下，在高阻態和低阻態之間實現可逆轉換為基礎的非易失性存儲器件。其具有存儲密度高、功耗低、讀寫速度快、可縮小性好等優點，因此，被廣泛地應用于具有各種各樣新型智能化功能的電路芯片。

RRAM中的阻變元件一般采用簡單的類似電容的金屬-介質層-金屬(MIM)結構，由兩層金屬電極包夾著一層介質材料構成。金屬電極材料的選擇可以是傳統的金屬單質，或者金屬氮化物等，而介質層材料主要包括二元過渡金屬氧化物等。但是，傳統的阻變存儲器多被應用于二值存儲器，難以很好的滿足未來社會對信息處理能力和信息存儲容量的更高要求。

發明內容

鑒于以上分析，本發明旨在提供一種阻變存儲器及其制備方法，可以實現可控的高低阻態，并可根據阻變存儲器的不同操作電壓和限流值，可以實現多值存儲特性，具有穩定的保持特性，高的耐久性。

通過本發明制備的存儲單元可以實現多種不同的存儲狀態，從而大幅度提高存儲密度以及單位存儲容量，也是未來人工智能架構存算一體化(computer?in?memory)的重要方向和實現路徑。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種阻變存儲器，包括依次設置的底電極、阻變層、插入層、Ti薄膜和頂電極；

所述插入層形成一個阻變層氧空位向Ti薄膜擴散的勢壘層。

進一步的，所述底電極為TaN或TiN，厚度為10-100nm。

進一步的，所述阻變層為HfO₂或HfO₂基摻雜材料，阻變層厚度為3-10nm。

進一步的，所述插入層為TaN或TiN，厚度為0.5-2nm。

進一步的，所述Ti薄膜的厚度為3-15nm。

進一步的，所述頂電極為TaN或TiN，厚度為10-100nm。

本發明還公開了一種阻變存儲器的制備方法，包括以下步驟：

制備底電極；

在所述底電極上沉積阻變層；

在所述阻變層上沉積插入層；

在所述插入層上沉積Ti薄膜；

在所述Ti薄膜上制備頂電極。

進一步的，所述底電極和頂電極材料為TaN或TiN，厚度為10-100nm。

進一步的，所述阻變層為HfO₂或HfO₂基摻雜材料，阻變層厚度為3-10nm。

進一步的，所述插入層為TaN或TiN，厚度為0.5-2nm。

與現有技術相比，本發明至少能實現以下技術效果之一：