[发明专利]一种改善RRAM随机性的阻变存储单元及其制备方法

权利要求书

1.一种改善RRAM随机性的阻变存储单元，包括下电极、阻变层和上电极，其特征在于，在下电极与阻变层之间和/或在阻变层与上电极之间设有复合增强层；

所述复合增强层由电场增强层和热阻挡层组成；所述复合增强层的一部分区域为电场增强层，其余区域为热阻挡层；

当在下电极与阻变层之间设有所述复合增强层时，所述电场增强层连通所述下电极和所述阻变层；当在阻变层与上电极之间设有所述复合增强层时，所述电场增强层连通所述阻变层和所述上电极。

2.根据权利要求1所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元，其特征在于，在所述复合增强层中，所述热阻挡层将所述电场增强层围在中间。

3.根据权利要求1或2所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元，其特征在于，在一个复合增强层中，所述电场增强层和所述热阻挡层的厚度相同。

4.根据权利要求1或2所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元，其特征在于，在一个复合增强层中，所述电场增强层所占面积不大于25nm²。

5.根据权利要求1或2所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元，其特征在于，所述电场增强层采用处于高电导状态的CMOS工艺兼容材料，所述高电导状态是指电导率至少为500S/cm。

6.根据权利要求1或2所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元，其特征在于，所述热阻挡层采用处于绝缘状态并且热导率系数不大于20W/(m·K)的CMOS工艺兼容材料。

7.一种改善RRAM随机性的阻变存储单元的制备方法，用于制备上述权利要求1至6中任一项所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在硅片上氧化形成SiO₂层；

步骤2、在步骤1所述SiO₂层上沉积下电极；

步骤3、在步骤2所述下电极上沉积阻变层，或在步骤2所述下电极上沉积复合增强层；

步骤4、当步骤3中是在步骤2所述下电极上沉积阻变层时，在步骤3所述阻变层上沉积复合增强层；当步骤3中是在步骤2所述下电极上沉积复合增强层时，在步骤3所述复合增强层上沉积阻变层；

步骤5、当步骤4中是在步骤3所述阻变层上沉积复合增强层时，在步骤4所沉积出的复合增强层上沉积上电极；当步骤4中是在步骤3所述复合增强层上沉积阻变层时，在步骤4所沉积出的阻变层上直接沉积上电极，或先在步骤4所沉积出的阻变层上沉积复合增强层然后在该复合增强层上沉积上电极；

其中，所述的沉积复合增强层包括：先在局部区域沉积电场增强层然后在除电场增强层以外的区域沉积热阻挡层，或者先在局部区域沉积热阻挡层然后在除热阻挡层以外的区域沉积电场增强层。

8.根据权利要求7所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元的制备方法，其特征在于，所述电场增强层和所述热阻挡层的厚度相同。

9.根据权利要求7或8所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元的制备方法，其特征在于，所述SiO₂层的厚度为100nm～300nm，所述下电极的厚度为10nm～100nm，所述阻变层的厚度为5nm～50nm，所述电场增强层的厚度和所述热阻挡层的厚度均为4nm～100nm，所述上电极的厚度为10～100nm。

10.根据权利要求7或8所述的改善RRAM随机性的阻变存储单元的制备方法，其特征在于，所述电场增强层的横截面积为5～25nm²。