[发明专利]一种阻变存储器及其制备方法

说明书

本发明属于存储器技术领域，具体涉及一种阻变存储器及其制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：在底电极上沉积阻变材料，形成非晶态阻变层；在所述非晶态阻变层上制备纳米管阵列，形成屏蔽层；对形成所述屏蔽层的整体结构进行氧气等离子强化退火处理，将所述非晶态阻变层转为高结晶阵列区；去除所述屏蔽层，并在所述高结晶阵列区的表面制备顶电极，得到阻变存储器。实施例结果表明，本发明提供的阻变存储器稳定性得到显著改善，500次阻变循环后，存储窗口大小的最大变化约为‑1.7％，3000次阻变循环后，存储窗口大小的最大变化约为‑6.3％，显示了较好的稳定性。

技术领域

本发明属于存储器技术领域，具体涉及一种阻变存储器及其制备方法。

背景技术

存储器在如今的信息时代无疑占据着非常重要的地位。随着半导体技术水平的不断进步，阻变存储器(Resistance random access memory，RRAM)正得到越来越广泛的关注。RRAM具有制备工艺简单、密度高、集成度大、编程速度快、性能可靠稳定、能耗低以及操作电压低等技术优势，而最关键的就是RRAM与CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺兼容，因此，RRAM已经成为下一代存储器最有力的竞争者之一。

阻变存储器的核心是一个金属/介质/金属(MIM)结构，依赖中间介质层的阻变效应实现存储功能，具体存储原理是：具有阻变效应的介质层在外加电场作用下会在高阻态和低阻态之间发生相互转换，从而形成“0”态和“1”态的二进制信息存储。阻变存储器的存储性能的评价标准有多种，其中最主要的是开关阻值比和稳定性，若存储器的开关阻值比和稳定性差，可能会导致存储信息的误读、误写，降低存储数据的可靠性。因此，提高开关阻值比与改善稳定性已成为阻变存储器研究的焦点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻变存储器及其制备方法，本发明提供的制备方法能够制备得到开关阻值比和稳定性较高的阻变存储器。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：

在底电极上沉积阻变材料，形成非晶态阻变层；

在所述非晶态阻变层上制备纳米管阵列，形成屏蔽层；

对形成所述屏蔽层的整体结构进行氧气等离子强化退火处理，将所述非晶态阻变层转为高结晶阵列区；

去除所述屏蔽层，并在所述高结晶阵列区的表面制备顶电极，得到阻变存储器。

优选的，所述阻变材料的材质为金属氧化物。

优选的，所述非晶态阻变层的厚度为80～120nm。

优选的，所述纳米管阵列的孔洞直径为40～100nm，孔洞间距为20～60nm。

优选的，所述氧气等离子强化退火处理中，氧气的流量为2.0～4.0sccm，氧气压力为1～2Pa，温度为100～200℃，功率为150～300W，保温时间为30～60min。

优选的，所述高结晶阵列区中，高结晶区的深度为30～100nm。

优选的，去除所述屏蔽层后，还包括对去除所述屏蔽层后的整体结构进行退火。

优选的，所述退火的温度为200～300℃，保温时间为30～60min，所述退火在氮气气氛下进行。

优选的，所述底电极和顶电极为依次层叠的Cr层、Cu层和Cr层。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的阻变存储器。