[发明专利]一种基于ZnMgO的无源阵列阻变存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于ZnMgO的无源阵列阻变存储器及其制备方法，从下到上依次包括衬底、绝缘底层、ZnMgO忆阻层、Al位线电极、绝缘层、Al字线电极，Al位线电极和Al字线电极十字交叉设置，并且均与ZnMgO忆阻层相接触。本发明的忆阻器的结构和制备方法相结合，得到的存储器的集成度更高，可微缩至纳米尺寸。

技术领域

本发明涉及忆阻器领域，具体涉及一种基于ZnMgO的无源阵列阻变存储器及其制备方法。

背景技术

忆阻器作为第四种无源基本电路元件，能够实现0、1信息存储功能，具有高速、低功耗、易集成、结构简单，以及与CMOS工艺兼容等优势，既满足下一代高密度信息存储性能需求，又能实现非易失性状态逻辑运算和脑类神，经形态计算功能。

忆阻器是与电阻具有共同量纲的物理量，任意时刻t，忆阻器的值由流经忆阻器的电流对时间的积分决定，数值上等于忆阻器两端的电压与流经电流之比。根据其定义，研究人员在越来越多的材料体系中发现了忆阻现象，其中涵盖了二元金属氧化物、钙钛矿结构氧化物、固态电解质材料、硫系化合物半导体材料、有机材料等。

忆阻器制备工艺及单元集成结构是实现高性能忆阻器的关键。ZnO在阻变存储方面具有潜在应用价值，其阻变性能引起业界的广泛关注。

现有技术公开的用于阻变存储器的掺杂Mg元素的ZnO材料，并没有解决其工艺集成问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的忆阻器的集成度较低，虽然ZnMgO材料具有较好的阻变特性，但是在实际应用制备中，得到的存储器效果较差，因此提供一种基于ZnMgO的无源阵列阻变存储器及其制备方法，解决忆阻器的集成度的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于ZnMgO的无源阵列阻变存储器及其制备方法，从下到上依次包括衬底、绝缘底层、ZnMgO忆阻层、Al位线电极、绝缘层、Al字线电极，Al位线电极和Al字线电极十字交叉设置，并且均与ZnMgO忆阻层相接触。

进一步的，位线电极与字线电极都与ZnMgO层接触从而形成忆阻结构。现有的忆阻结构，ZnMgO层位于位线电极与字线电极之间，在加工生产时，容易导致位线电极与字线电极发生氧化，影响使用性能。

本结构将ZnMgO忆阻层设置在位线电极与字线电极下层，并且均与Al位线电极和Al字线电极相接触，这样在使用时，能有效的避免在生产时，Al位线电极和Al字线电极发生氧化，进一步的提高忆阻结构的性能。

更进一步的，绝缘层位于Al位线电极和Al字线电极交叉节点处。ZnMgO忆阻层的厚度为150-250nm。绝缘底层为SiO2，其厚度为250-350nm。Al字线电极的厚度为450-550nm，Al位线电极的厚度为450-550nm。绝缘层为SiO2薄膜，其厚度为150-250nm。

在本结构下，将其每层结构的厚度设置为上述大小，在使用时，能进一步的提高忆阻器的集成度，提高使用效率。

一种基于ZnMgO的无源阵列阻变存储器的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

(1)使用清洗液清洗衬底；

(2)用等离子增强的化学气相沉积制备SiO2薄膜，其作为绝缘底层；

(3)用磁控溅射法溅射ZnMgO薄膜，其作为第1层忆阻层；

(4)用电子束蒸发制备Al薄膜，其作为第2层位线；

(5)用等离子增强的化学气相沉积制备SiO2薄膜，其作为第3层，字线与位线的绝缘层；

(6)用电子束蒸发制备Al薄膜，然后进行光刻工艺，最后刻蚀铝及去除光刻胶，使其作为第4层字线。