[发明专利]一种实现多值存储的阻变存储器的制备方法

说明书

本发明涉及微电子器件与存储器技术领域，公开了一种实现多值存储的阻变存储器制备方法。该方法包括：在硅片上生长下电极，再在其上生长功能层材料，接着对功能层进行离子注入，最后生长上电极。本发明的阻变存储器能够实现多值存储，大的开关电阻比，均一性好，结构简单，易集成等优点，有利于本发明的广泛推广应用。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种实现多值存储的阻变存储器制备方法。

背景技术

半导体存储器，根据其掉电是否能够保持存储信息，可以分为两类：挥发性存储器和非挥发性存储器。随着便携式电子设备的普及，非挥发存储器在存储器市场中的份额也越来越大。虽然当前FLASH技术是非挥发存储器市场的主流，但随着半导体工艺节点的推进，FLASH技术正遇到一系列的瓶颈问题比如操作电压大，尺寸无法缩小，保持时间不够长等。有报道称FLASH技术的极限在16nm左右，科学界和工业界正在寻找一种可以替代FLASH的下一代非挥发性存储器。阻变存储器(RRAM)由于操作电压低、非破坏性读取、操作速度快和结构简单易于集成等优点成为新型非挥发性存储器的研究重点。其中阻变存储器能在多个电阻态间转变的能力(多值存储)使得存储容量大大增加，使得阻变存储器得到广泛关注。目前实现多值存储的方式主要有两种：一种是在SET(编程使器件转变到低阻态)过程中通过不同限制电流来实现，另一种是在RESET(编程使器件转变到高阻态)过程中通过不同电压幅值或电压持续时间来得到不同阻态。通过调控RESET电压幅值或脉宽的方法得到的多个阻态之间具有更大的窗口，有利于简化外围读写电路。但是，第二种方法要求器件的RESET过程是逐渐改变的，且RESET电压的均一性较好，常规方法制备的RRAM器件很难满足上述要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种实现多值存储的阻变存储器的制备方法，制备的阻变存储器具有均匀缓变的RESET过程，通过控制RESET电压幅值能够在交叉阵列中实现多值存储。

(二)技术方案

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种实现多值存储的阻变存储器制备方法，包括以下步骤：

S1：在衬底上形成下电极，并在下电极上形成功能层；

S2：对功能层进行离子注入；

S3：在功能层上形成上电极。

优选地，所述下电极材料包括Pt、W、Ru、Al、TiN、TaN、IrO₂、ITO或IZO。

优选地，所述功能层材料包括SiO₂、HfO₂、Al₂O₃、TaO_x或TiO_x。

优选地，所述步骤S2中采用的离子注入材料包括Ag、Cu、Cr或W。

优选地，采用磁控溅射、脉冲激光沉积或原子层沉积方法在下电极上形成功能层。

优选地，所述上电极材料为Pt、W、Ru、Al、TiN、TaN、IrO₂、ITO、IZO中至少一种。

优选地，在所述步骤S1中，通过光刻、剥离在衬底上沉积下电极。

优选地，在所述步骤S3中，通过光刻、剥离在功能层上沉积上电极。

优选地，所述上电极和下电极通过电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积或溅射方法中的一种制备完成。

优选地，所述衬底为硅片。

(三)有益效果

从上述技术方案来看，本发明有以下有益效果：