[发明专利]基于铝氧化物的RRAM及其制备方法

说明书

一种电子器件技术领域基于铝氧化物的RRAM及其制备方法，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。本发明采用溶液法工艺制造阻变氧化层，实现低成本RRAM的制备，设备和原料投资较少，可实现大规模工业应用。

技术领域

本发明涉及的是一种电子器件领域的技术，具体是一种基于铝氧化物的RRAM(Resistive random access memory，阻变式随机存取存储器)及其制备方法。

背景技术

随着数字科技的飞速发展以及便携式数字多媒体产品的广泛普及，对移动存储设备的要求越来越高，例如：高速度、高密度、低成本、低功耗和长寿命等特点，同时，由于自身结构的原因，不同的存储器都多多少少有自己的优势，而也有不可弥补的技术缺陷也暴露无遗。易失性作为动态存储器和静态存储器的弱点之一受到了广泛的关注与研究，断电情况下存储信息丢失且极易受到电磁干扰。而闪存则存在记录密度低和读取速度慢等技术障碍。因此，存储器在向着读取速度更快、存储容量更大这个大方向发展的同时，也向着多样化的方向发展。故对于非易失性存储器的研究颇具前景。RRAM由于其简单的结构以及包括CMOS逻辑兼容工艺技术，成为非易失性存储器的主要候选对象。RRAM是一种根据施加在金属氧化层(Metal Oxide)上的电压不同，使材料在高阻态(HRS，high-resistance-state)和低阻态(LRS，low-resistance-state)之间变化，从而实现数据的擦写、开启或阻断电流流通通道，利用这种性质存储信息的内存，它可显著提高耐久性和数据传输速度。

现有的RRAM研究主要集中在阻变氧化层性质方面，传统的阻变氧化层薄膜可以通过溅射、化学气相淀积(CVD)、原子层淀积(ALD)等方法实现，但上述方法受限于设备，生产成本高，无法满足低成本的产业化需求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种基于铝氧化物的RRAM及其制备方法，能够满足RRAM低成本的产业化需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于铝氧化物的RRAM，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。

所述金属保护层为金属铝薄膜层或金属钨薄膜层。

所述上电极为金属镍薄膜或金属钛薄膜，厚度为50～100nm。

所述下电极层为金属铂薄膜层或硅薄膜层，厚度为50～150nm。

优选地，所述绝缘层采用层叠设置的三层结构，包括由下至上设置的硅薄膜层/二氧化硅薄膜层/钛薄膜层。

本发明涉及上述RRAM的制备工艺方法，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；