[發(fā)明專利]一種通過快速退火改善氧化鈰基憶阻器阻變參數(shù)散布性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210133874.9
• 申請(qǐng)日: 2022-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN114464734B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董江輝;王麗萍;姚桂花;張寶林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院;桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H10N70/20
• 分類號(hào): H10N70/20
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11562
• 代理人: 許佳

本發(fā)明公開了一種改善氧化鈰基憶阻器阻變參數(shù)散布性的方法，屬于憶阻器件及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括以下步驟：將氧化鈰基憶阻器件在空氣環(huán)境中，以370～430℃的溫度快速退火處理1.5～5min。所述氧化鈰基憶阻器件為TiN/HfOsubgt;2/subgt;/CeOsubgt;x/subgt;/TiN/SiOsubgt;2/subgt;/Si器件或TiN/CeOsubgt;x/subgt;/TiN/SiOsubgt;2/subgt;/Si器件。本發(fā)明通過對(duì)氧化鈰基憶阻器進(jìn)行快速退火處理，使阻變參數(shù)散布性低。通過快速退火減少氧化鈰阻變層中的氧空位濃度和增大氧化鈰的晶粒尺寸，減小晶界，促進(jìn)氧化鈰阻變層中的重新再分布和聚集在變小的晶界處，減少氧空位通道的形成路徑，獲得Vsubgt;SET/subgt;和Vsubgt;RESET/subgt;，Rsubgt;LRS/subgt;和Rsubgt;HRS/subgt;散布性更小的器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于憶阻器件及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善氧化鈰基憶阻器阻變參數(shù)散布性的方法。

背景技術(shù)

金屬-氧化物-金屬三明治結(jié)構(gòu)的憶阻器件由于其結(jié)構(gòu)簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)、以及與CMOS工藝兼容等特點(diǎn)，成為下一代非易失性存儲(chǔ)器的候選器件。低的阻變參數(shù)散布性是憶阻器件的應(yīng)用要求之一。然而，由于阻變開關(guān)材料的不同或結(jié)構(gòu)的不均勻，器件的高阻態(tài)(R_HRS)和低阻態(tài)(R_LRS)電阻以及阻變電壓的的散布性大，導(dǎo)致了憶阻器件的開關(guān)穩(wěn)定性差，限制了它們的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，因此，選取合適的開關(guān)層材料以及降低憶阻器阻變參數(shù)散布性是必要的。氧化鈰由于具有卓越的儲(chǔ)存/釋放氧的能力，具有豐富可調(diào)的氧空位且易形成氧空位通道，使其具有很大的作為憶阻器開關(guān)材料的潛力。然而，基于氧化鈰的憶阻器仍然存在阻變參數(shù)散布性大、工作電流大等問題，嚴(yán)重制約著氧化鈰基憶阻器的應(yīng)用。因此，如何解決氧化鈰基憶阻器阻變參數(shù)散布性大、工作電流大的問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的是提供一種改善氧化鈰基憶阻器阻變參數(shù)散布性的方法。本發(fā)明通過對(duì)氧化鈰基憶阻器進(jìn)行快速退火處理，使得阻變參數(shù)散布性低。通過快速退火減少氧化鈰阻變層中的氧空位濃度和增大氧化鈰的晶粒尺寸，減小晶界，促進(jìn)氧化鈰阻變層中的重新再分布和聚集在變小的晶界處，減少氧空位通道可能的形成路徑，獲得V_SET和V_RESET，R_LRS和R_HRS散布性更小的器件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明的技術(shù)方案之一，一種改善氧化鈰基憶阻器阻變參數(shù)散布性的方法，包括以下步驟：將氧化鈰基憶阻器件進(jìn)行退火處理。

進(jìn)一步地，所述退火處理的溫度為370～430℃，所述退火處理的時(shí)間為1.5～5min，所述退火處理的升溫速率為60℃/s，所述退火處理的氣體環(huán)境為空氣。

進(jìn)一步地，所述退火處理的溫度為400℃，所述退火處理的時(shí)間為2min。

進(jìn)一步地，所述氧化鈰基憶阻器件為TiN/HfO₂/CeO_x/TiN/SiO₂/Si器件或TiN/CeO_x/TiN/SiO₂/Si器件，其中x為計(jì)量比1.7～1.8。

進(jìn)一步地，x為計(jì)量比1.72。

計(jì)量比指的是通過XPS測試得到的O：Ce的比值，由濺射沉積CeO_x層時(shí)通入的氬氧氣體的比值進(jìn)行控制的，同時(shí)磁控濺射的溫度也會(huì)影響到x。

進(jìn)一步地，所述TiN/HfO₂/CeO_x/TiN/SiO₂/Si器件的制備步驟為：