[发明专利]具有可控迁移路径的阻变存储器及其制作方法

说明书

本发明提出一种具有可控迁移路径的阻变存储器及其制作方法，其中，阻变存储器包括：上电极、阻变层、下电极和衬底；其中，所述上电极、所述阻变层、所述下电极和所述衬底依次叠放；所述阻变层具有晶体结构，所述衬底具有特定晶向，以提高RRAM器件的一致性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有可控迁移路径的阻变存储器及其制作方法。

背景技术

阻变存储器(也成忆阻器，Resistive random-access memory，RRAM)是一种典型的非易失性存储器，具有结构简单、功耗低、器件工作速度快和可循环擦写等优点。这些优点使得阻变存储器RRAM能够应用于存算融合架构，成为实现人工神经网络的有力竞争者。

传统RRAM器件机理决定了器件电导随脉冲变化通常是非线性的，而器件的非线性和波动性等非理想因素都会显著降低神经网络学习的准确率。比如，RRAM器件的非一致性包括器件间波动性、循环间波动性和电导波动等。不论是训练网络还是映射权重，器件一致性差都会导致电导变化不可控，增加训练或者映射的难度，导致神经网络的准确率降低。因此实现可控的阻变存储器RRAM是未来脑网络计算发展的关键。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种具有可控迁移路径的阻变存储器，以提高RRAM器件的一致性。

本发明的第二个目的在于提出一种具有可控迁移路径的阻变存储器的制作方法。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种方法具有可控迁移路径的阻变存储器，包括：上电极、阻变层、下电极和衬底；其中，所述上电极、所述阻变层、所述下电极和所述衬底依次叠放；所述阻变层具有晶体结构，所述衬底具有特定晶向。

根据本发明的一个实施例，所述阻变层的晶体结构由氧四面体结构和氧八面体结构堆垛形成，并在所述氧四面体结构中形成规则排列的迁移路径。

根据本发明的一个实施例，所述阻变层为钙铁石材料。

根据本发明的一个实施例，所述阻变层可在钙铁石结构和钙钛矿结构之间转换。

根据本发明的一个实施例，所述衬底被转换为导体时可用作于所述下电极。

本申请能够利用阻变层的晶体结构和衬底的晶向，形成原子级规律排列的导电通道，为离子快速迁移提供条件，有效提高阻变存储器的一致性。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种具有可控迁移路径的阻变存储器的制作方法，包括：利用脉冲激光沉积在晶向衬底上生长下电极和阻变层，其中，所述阻变层具有晶体结构；在所述阻变层上方生长上电极。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的一种具有可控迁移路径的阻变存储器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的晶向结构示意图；

图3为本发明实施例提供的阻变层结构变化的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的氢离子迁移产生的阻变层结构变化的原理示意图；

图5为本发明实施例提供的一种具有可控迁移路径的阻变存储器的制作方法的流程图。

具体实施方式