[发明专利]低漏电流、大阻值比的MgO纳米线RRAM及其制造方法

权利要求书

1.一种MgO纳米线RRAM，其特征在于：其依照次序从硅基底的表面上开始起包括：

SiO₂薄层，通过在硅基底上热氧化生成SiO₂薄层；

底电极M2，采用TiN材料形成底电极M2；

底电极连线区域，通过刻蚀产生底电极连线区域；

SiO₂厚膜，作为RRAM存储单元间的绝缘层；

RRAM存储单元区域，通过刻蚀方SiO₂厚膜上产生RRAM存储单元区域；

MgO纳米线膜，通过定向生长MgO纳米线在底电极上生成垂直向上的纳米线阻变膜，该底电极在刻蚀生成限定的RRAM存储单元区域内；所述MgO纳米线的带隙较普通MgO带隙提高，为7.9eV-8.2eV；

CNTs/石墨烯顶电极，通过CVD法生长CNTs/石墨烯顶电极。

2.根据权利要求1所述的一种MgO纳米线RRAM，其特征在于：所述MgO纳米线膜通过CVD法生长形成垂直衬底的定向纳米线，结合摩擦后处理法产生限定单元区域内均匀的纳米线膜，以该MgO纳米线膜作为RRAM阻变层。

3.根据权利要求1所述的一种MgO纳米线RRAM，其特征在于：结合刻蚀，图案化所述顶电极层、所述RRAM介电层和所述底电极层以形成具有垂直对准侧壁的顶电极、RRAM介电层和底电极构成的RRAM存储单元，形成具有确定尺寸的圆形三明治结构，RRAM存储单元，面积尺寸为1×1μm²-5×5μm²。

4.根据权利要求1所述的一种MgO纳米线RRAM，其特征在于：所述SiO₂薄层的厚度为5nm-50nm；所述TiN底电极的厚度尺寸为500nm-800nm，所述MgO纳米线膜的厚度为50nm-100nm；所述CNTs/石墨烯顶电极的厚度为500nm-800nm，所述RRAM存储单元器件的厚度尺寸为1000nm-1800nm。

5.MgO纳米线RRAM的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)在基底Si上热氧化生成SiO₂薄层；

步骤(2)溅射生成底电极M2，所述底电极M2采用TiN材料，即生成TiN底电极；

步骤(3)刻蚀底电极连线区域；

步骤(4)化学气相法CVD沉积生成SiO₂厚膜；

步骤(5)刻蚀产生RRAM存储单元区域；

步骤(6)CVD法生长MgO衬底薄层；

步骤(7)纳米线膜，CVD法生长MgO阻变薄膜，并结合摩擦后处理法产生限定存储单元区域内MgO阻变膜；

步骤(8)CVD法生长CNTs/石墨烯顶电极。

6.根据权利要求5所述的MgO纳米线RRAM的制造方法，其特征在于：所述SiO₂薄层的厚度为5nm-50nm；所述TiN底电极的厚度尺寸为500nm-800nm，所述MgO纳米衬底薄层为5nm-10nm；所述MgO纳米线膜的厚度为50nm-100nm；所述CNTs/石墨烯顶电极的厚度为500nm-800nm，所述RRAM单元器件的厚度尺寸为1000nm-1800nm。

7.根据权利要求5所述的MgO纳米线RRAM的制造方法，其特征在于：所述MgO纳米线膜先通过CVD法生长MgO晶体薄膜做衬底来增强MgO纳米线定向性，进而采用Au做催化剂，再采用MgNx粉做前驱，CVD法并结合后处理技术制作MgO纳米线阻变层，结合摩擦后处理法产生限定单元区域内阻变膜。

8.根据权利要求5所述的MgO纳米线RRAM的制造方法，其特征在于：所述MgO纳米线的带隙较普通MgO带隙提高，为7.9eV-8.2eV。

9.根据权利要求5所述的MgO纳米线RRAM的制造方法，其特征在于：步骤(6)中的顶电极制作，采用PMMA膜加热转移石墨烯膜作为中间层，进而采用CH₄(C₂H₂)作为碳源气体，溅射Fe离子薄层作为催化剂，H₂作为反应气体，CVD法生长CNTs顶电极。