[发明专利]基于铝氧化物的RRAM及其制备方法

权利要求书

1.一种RRAM的制备方法，其特征在于，包括：

a)清洗基底；

将基底完全浸入盛放去离子水的烧杯中，将所述烧杯置于去离子水环境中进行第一次超声清洗；第一次超声清洗后，将基底完全浸入盛放丙酮溶剂的烧杯中，将所述烧杯置于去离子水环境中进行第二次超声清洗；第二次超声清洗后，用去离子水反复冲洗基底清理基底上残留的丙酮溶剂及杂质，之后将基底完全浸入盛放无水乙醇的烧杯中，将所述烧杯置于去离子水环境中进行第三次超声清洗；第三次超声清洗后，用去离子水冲洗基底去除残留的杂质，之后将基底完全浸入盛放去离子水的烧杯中，将所述烧杯置于去离子水环境中进行第四次超声清洗；第四次超声清洗后，用去离子水冲洗基底并用氮气吹干；

b)制备阻变氧化层；

取硝酸铝九水合物，用去离子水配置成1.5～3mol/L的硝酸铝溶液；将配置好的硝酸铝溶液滴加在下电极层上，进行旋涂，旋涂时间不超过60s，转速为3500～5000rpm；旋涂完毕后，进行退火至硝酸铝溶液凝固成膜，制得阻变氧化层，退火温度为150～300℃，退火时间不超过1h；

c)制备上电极层；

通过蒸发镀膜法将颗粒状的上电极材料镀制在阻变氧化层上，形成上电极层；

d)制备保护层；

通过蒸发镀膜法将颗粒状的金属保护层材料镀制在上电极层中各上电极远离阻变氧化层的表面上，制得基于铝氧化物的RRAM。

2.根据权利要求1所述RRAM的制备方法，其特征是，在进行超声清洗后于真空环境下再对基底进行表面等离子清洗，以增强下电极层的亲水性，提高阻变氧化层的成膜性能；所述表面等离子清洗过程时间需持续至少35min，完成表面等离子清洗后20min内进行阻变氧化层制备。

3.根据权利要求1所述RRAM的制备方法，其特征是，所述硝酸铝溶液在20℃至30℃环境下进行配置，匀速搅拌至澄清，搅拌完毕后需静置5～10min，其中，硝酸铝九水合物溶质的纯度为99.99％。

4.根据权利要求3所述RRAM的制备方法，其特征是，所述硝酸铝溶液通过0.45μm孔径、PES材质滤嘴的注射器滴加在下电极层上。

5.根据权利要求1所述RRAM的制备方法，其特征是，所述蒸发镀膜法将颗粒状的上电极层材料或金属保护层材料放置于坩埚中，将孔径为0.1～0.3mm的掩膜板覆盖于阻变氧化层上，放入电子束蒸发镀膜机中进行蒸发镀膜操作。

6.一种基于铝氧化物的RRAM，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述方法制备而成，包括由下至上层叠设置的基底、阻变氧化层和上电极层；

所述基底包括绝缘层和下电极层；

所述阻变氧化层为Al₂O₃薄膜层；

所述上电极层包括若干阵列在阻变氧化层上的上电极，所述上电极在远离阻变氧化层的表面设有金属保护层。

7.根据权利要求6所述基于铝氧化物的RRAM，其特征是，所述金属保护层为金属铝薄膜层或金属钨薄膜层。

8.根据权利要求6所述基于铝氧化物的RRAM，其特征是，所述上电极为圆柱形金属镍薄膜或金属钛薄膜，厚度为50～100nm，直径为0.1～0.3mm。

9.根据权利要求6所述基于铝氧化物的RRAM，其特征是，所述下电极层为金属铂薄膜层或硅薄膜层，厚度为50～150nm。

10.根据权利要求6所述基于铝氧化物的RRAM，其特征是，所述绝缘层采用层叠设置的三层结构，包括由上至下设置的钛薄膜层/二氧化硅薄膜层/硅薄膜层。