[发明专利]非易失存储器单元及其制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种非易失存储器单元及其制备方法，该非易失存储器单元包括衬底，位于衬底上的栅极、以及覆盖栅极的功能层，该功能层设置有依次叠置的氧离子蓄积层、氧离子控制层、以及氧化物半导体层，存储器单元的源极和漏极氧离子控制层上，且氧化物半导体层设置于源极和漏极之间，其中，氧离子蓄积层用于存储或释放氧离子，氧离子控制层用于控制氧离子的移动，氧化物半导体层用于起开关作用。本发明实施例提供的非易失存储器单元及其制备方法，能够快速读取和写入，以阻态形式保存数据信息，无需电源持续供电，且能够实现更小尺寸、更高集成度和存储密度的存储器件，进一步降低能耗、提高运行效率。

技术领域

本发明实施例涉及存储器技术领域，尤其涉及一种非易失存储器单元及其制备方法。

背景技术

存储器的主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取，因而存储器作为现代信息技术中用于保存信息的记忆设备，是计算机的核心部件之一。随着信息技术的发展，存储器的存储功能的研究成为当前的热点。

通常存储器可分为易失存储器和非易失存储器。其中，易失存储器具有较高的存取速度，例如静态存储器(SRAM)，即缓存，其运行速度约为1纳秒，能够与当前高速运行的计算机中处理器速率相匹配，即能够将数据直接供给处理器进行逻辑运算。此外，还有动态存储器(DRAM)，即内存，其读写速率约为10纳秒。虽然易失存储器具有较高的存取速度，但是其存储数据，需要依靠电源供电来维持，若电源断开，则数据丢失，且器件结构复杂，集成密度有限。而当前的易失存储器包括固态硬盘(SSD)、机械硬盘等，其读写速度大概在100微秒，此类存储器在切断电源的情况下仍然能保持所存储的数据、且能及时进行数据擦写的存储器件，此类存储器中存储的数据能够长期保存，但是在写入数据时需要较高的工作电压和较长的写入时间。

现有的非易失存储器都基于电荷存储的补偿型金属-氧化物-半导体(CMOS)技术型存储器件，例如闪存，但是此类存储器件的读写速度较慢，耐久性有限，同时读取和擦写电压较高，由此限制了其应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种非易失存储器单元及其制备方法，能够解决现有技术中存储器读写速度慢、电压高，且耐久性差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种非易失存储器单元，包括：

衬底；

位于所述衬底上的栅极、以及覆盖所述栅极的功能层；

所述功能层包括依次叠置的氧离子蓄积层、氧离子控制层、以及氧化物半导体层，其中，所述氧离子蓄积层用于存储或释放氧离子，所述氧离子控制层用于控制氧离子的移动，所述氧化物半导体层用于起开关作用；

位于所述氧离子控制层上的源极和漏极，且所述氧化物半导体层设置于所述源极和所述漏极之间。

可选的，所述氧离子蓄积层的材料包括钽的氧化物、钛的氧化物、钨的氧化物的至少一种。

可选的，所述氧化物半导体层的材料包括铟镓锌氧化物。

可选的，所述存储器单元还包括：

位于所述衬底和所述功能层外围的封装层。

第二方面，本发明实施例还提供了一种非易失存储器单元的制备方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上形成栅极，以及覆盖所述栅极的功能层；

所述功能层包括依次叠置的氧离子蓄积层、氧离子控制层、以及氧化物半导体层，其中，所述氧离子蓄积层用于存储或释放氧离子，所述氧离子控制层用于控制氧离子的移动，所述氧化物半导体层用于起开关作用；

在所述氧离子控制层上形成源极和漏极，且所述氧化物半导体层设置于所述源极和所述漏极之间。