[发明专利]一种双极型阈值选通器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双极型阈值选通器及其制备方法，属于存储器集成领域。该双极型阈值选通器包括：经氧化制备的SiO₂衬底，衬底上方的粘附层，下电极，绝缘介质层，储氧层，上电极。其中储氧层为通过退火氧化形成的氧化层，其分别为导电细丝的形成和断裂供给及储存氧空位；且能够充当阻挡层，防止上电极在溅射过程中对阻变层形成的离子注入现象。绝缘介质层材料为二元氧化物，其与储氧层的氧原子化学计量比不同。本发明器件具有双向选通的作用，能够有效抑制三维结构及交叉阵列阻变存储器中的泄露电流，是一种具有极大应用前景的的选通器件。

技术领域

本发明涉及一种双极型阈值选通器及其制备方法，该双极型阈值选通器常用于抑制三维或者交叉阵列结构阻变存储器中泄露电流，属于存储器集成领域。

背景技术

随着人类科学技术的不断发展，迎来了21世纪电子信息的时代，大数据时代也应运而生，伴随着电子产品消费市场的驱动，存储器的需求量日益增大，同时对存储器的集成密度也提出了更高的要求。传统的常用存储器：NAND和Flash，NAND的运行速度快，然而其为挥发性存储器；Flash虽然是非挥发性存储器，但是其运行速度不够快，且随着集成电路特征尺寸的不断减小，其集成也遇到了瓶颈。因此，市场急需高速、高密度，可融合计算与存储的新型存储器。

阻变存储器(RRAM)因其具有高密度、非挥发，低功耗等优势，无可置疑地成为了最具潜力的下一代新型存储器。为满足更高的集成密度，3D-RRAM交叉点阵列被提出，该结构能够极大的提高存储器集成密度，但同时也面临着严重的漏电流问题，目前，较为有效的解决该问题的方法之一即给阻变单元增加选通器，选通器的加入能够有效的抑制泄漏电流，对提高集成器件的稳定性具有十分重要的意义。

发明内容

为解决3D交叉点阵列中出现的严重泄露电流问题，本文提出了一种双极型阈值选通器及其制备方法，该阈值选通器能够有效的抑制泄露电流，且其制备工艺简单。

为达到上述抑制泄露电流的目的，本文提出了一种双极型阈值选通器，包括:通过氧化形成的氧化层及粘附层形成的衬底，通过溅射形成的均匀的下电极，绝缘介质层，储氧层，以及柱状上电极。

上述方案中，衬底包含通过氧化形成的氧化层，其制备通过氧化扩散形成，厚度为：100-300nm；在氧化层上制备了一层粘附层，粘附层材料为金属材料：Ti,Pt等中的一种，其厚度为：4-7nm。

上述方案中，导电下电极采用金属材料Ti、Ag、Al，Ni、Ta、W、Pt、Ru或金属化合物材料：FTO、AZO、ITO、TiN、TaN、AlN中的一种，所述的导电下电极方块电阻在5-30欧姆每方块，制备方法为离子束沉积、直流磁控溅射、射频磁控溅射、电子束蒸发中的方法，其厚度为：100-300nm。

上述方案中，绝缘介质层采用的材料为下述绝缘材料：TaOx、TiO₂、HfO₂、Al₂O₃、NiO、ZnO中的一种，其厚度为：8-25nm。

上述方案中，制备储氧层采用的金属材料为：Al、Ti、Ta、Hf中的一种，其厚度为：4-7nm。

上述方案中，导电上电极采用的材料为金属材料：Ti、Ag、Al、Ni、Ta、W、Pt、Ru及金属化合物材料：ITO、FTO、AZO、TiN、TaN、AlN中的一种，其厚度为：100-300nm。制备方法采用:磁控溅射法，电子束蒸发，离子束沉积，化学气相沉积中的方法。

附图说明

图1为：根据本阈值选通器结构绘制的结构图

图2为：该双极型阈值选通器的阈值转变特性曲线图

具体实施方式