[发明专利]一种降低阻变存储器器件Reset电流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术以及存储器器件技术领域，具体涉及一种降低阻变存储器器件由低阻态向高阻态转变所需Reset电流的方法。

背景技术

存储器产品在半导体产业中占有十分重要的地位，有着巨大的市场需求，是国际以及国内诸多半导体企业和行业产品的重要组成部分。21世纪以来，随着计算机技术、互联网技术以及大众化电子产品的快速发展，对电子信息存储产品的需求呈现一种高速上升的趋势。这种数字高科技的飞速发展对信息存储产品的性能提出了更高的要求，如高速度、高密度、长寿命等。

而现有随机存储技术存在断电时信息容易丢失以及易受电磁辐射干扰等缺陷，很大程度上限制了其在国防、航空航天等关键高科技领域的应用。因此，在存储器材料和技术方面取得突破，开发新一代的存储器技术就显得尤为迫切。

基于电脉冲触发可逆电阻转变效应研发的阻变存储器作为一种全新的存储概念，具有以下优势：一是器件结构以及制备过程简单，其基本的存储单元为金属-绝缘体-金属(M-I-M)三明治结构；二是操作速度快，能够达到纳秒量级；三是可缩小性好，研究发现电阻发生转变的区域很小，能够达到纳米量级，因此存储单元可以很小。四是阻变存储器可利用现有的半导体工艺技术生产，从而大大降低了开发成本。因此，阻变存储器有望在未来主流存储技术中担当重任。

图1是阻变存储器器件的基本结构示意图。在图1中，100代表衬底，101代表下电极，102代表阻变存储层，103代表上电极。在适当的电压作用下，器件的电阻会在高阻态和低阻态之间相互转换，从而能够实现‘0’和‘1’的存储。其中器件由高阻态向低阻态转变被称为设定(Set)过程，器件由低阻态向高阻态转变被称为重置或复位(Reset)过程。

目前，阻变存储器存在的一个主要问题是器件由低阻态向高阻态转变所需要的Reset电流较大，大的Reset电流意味着更大的功耗，不利于阻变存储器器件在实际中的应用。因此，如何降低阻变存储器器件的Reset电流是目前急需解决的问题。

研究发现，阻变存储器器件的Reset过程主要是由热效应主导。鉴于此，在阻变存储器器件中加入热保护层，能够有效减小阻变存储器器件在Reset过程中的热损失，因此降低了器件的Reset电流。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种降低阻变存储器器件Reset电流的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种降低阻变存储器器件Reset电流的方法，该阻变存储器器件从下至上依次包括下电极、阻变存储层和上电极，该Reset电流是阻变存储器器件由低阻态向高阻态转变所需的电流，该方法是在下电极与阻变存储层之间和/或阻变存储层与上电极之间插入一热保护层，用以减小阻变存储器器件在由低阻态向高阻态转变过程中的热损失，进而降低阻变存储器器件的Reset电流。

上述方案中，所述热保护层位于所述阻变存储层与所述上电极之间，或者位于所述阻变存储层与所述下电极之间，或者同时位于所述阻变存储层与所述上、下电极之间。

上述方案中，所述热保护层由低热导率材料WO₃、Ta₂O₅、TiON、SiTaN_x、SiGe、GST或C₆₀构成。

上述方案中，所述上电极或下电极采用的材料为单层金属电极W、Al、Cu、Ag、Pt、Ti、Ta或Ni，或者为双层金属复合电极Ti/Pt、Cu/Au或Cu/Al，或者为导电金属化合物TiN、TaN、ITO或IZO。

上述方案中，所述阻变存储层采用的材料为二元金属氧化物Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、NiO、ZrO₂、HfO₂或WO₃，或者为三元金属氧化物SrTiO₃，或者为多元金属氧化物PrCaMnO₃，或者为有机材料Alq₃或CuTCNQ，或者为固态电解液材料Cu₂S或Ag-Ge-Se。