[发明专利]基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法。

背景技术

半导体集成电路是电子工业的基础，人们对电子工业的巨大需求，促使了该领域的迅速发展。在过去的几十年中，电子工业的迅猛发展对社会发展及国民经济都产生了巨大的影响。随着集成电路工艺的发展，微电子芯片的集成度和性能遵循摩尔定律都在不断地提高，集成电路工艺不断地接近其物理极限，而随着信息时代的不断进步，对信息的存储需求将变得越来越巨大，传统的Flash存储器已经走向其极限，随着隧穿氧化层厚度越来越小，电荷的泄露变得越来越严重，直接影响到Flash存储器的存储性能。这些都极大地要求下一代新型存储器的发展。

阻变存储器RRAM(Resistance Random Access Memory)利用薄膜材料在外加电压条件下薄膜电阻在不同的电阻状态(高阻态和低阻态)之间的相互转换来实现数据的存储。基本的RRAM由简单的三明治结构，即金属/阻变层/金属(MIM)构成，由于其具有快速读写、非易失、低功耗、及可实现高密度存储等特点，由于其是非电荷存储机制，因此可以解决Flash中因为隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄露问题，被认为最有可能在32nm以下取代现有的传统Flash存储器，是一类可行性高，具有较高的竞争力和巨大的应用前景。

作为阻变存储器的核心，阻变材料对阻变存储器的性能具有极大的影响。目前研究的阻变材料种类繁多，主要包括钙钛矿类氧化物、氮化物、有机材料、固态电解质材料、过渡金属氧化物等。这些阻变材料虽然在特定制备工艺下都可具有较好的阻变特性，但是制备工艺过程中工艺比较复杂，常用的高温处理，增加了能耗，并给实际应用带来困难。这些都难以满足高存储密度，高读写速度，和低能耗非易失存储器的要求。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法。

具体地，本发明一个实施例提出的一种基于缓冲层的阻变存储器的制备方法，包括：

在Si衬底表面热氧化SiO₂层形成的半绝缘衬底；

在所述半绝缘衬底表面依次连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层；

利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH₃NH₃PbI₃薄膜；

在所述CH₃NH₃PbI₃薄膜表面生长第二缓冲层；

在所述第二缓冲层表面生长点状顶电极，最终形成所述基于缓冲层的阻变存储器。

在本发明的一个实施例中，在所述Si衬底表面连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层，包括：

利用磁控溅射工艺，溅射功率为50W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Si衬底表面生长Ti粘附层；

利用磁控溅射工艺，溅射功率为80-100W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Ti粘附层表面生长Pt底电极；

利用磁控溅射工艺，溅射功率为40-60W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Pt底电极表面生长所述第一缓冲层。

在本发明的一个实施例中，所述第一缓冲层为Y₂O₃薄膜。。

在本发明的一个实施例中，所述Ti粘附层的厚度为20nm-30nm，所述Pt底电极的厚度为200nm-300nm，所述Y₂O₃薄膜的厚度为5-10nm。

在本发明的一个实施例中，利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH₃NH₃PbI₃薄膜，包括：

将654mg的PbI₂和217mg的CH₃NH₂I先后加入DMSO:GBL中，得到PbI₂和CH₃NH₃I的混合溶液；

将所述混合溶液在80摄氏度下搅拌两小时，将搅拌后的所述混合溶液在80摄氏度静置1小时，得到CH₃NH₃PbI₃溶液；