一種雙極型阻變存儲器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙極型阻變存儲器及其制備方法，該雙極型阻變存儲器包括襯底；復(fù)合于所述襯底上表面的下電極；復(fù)合于所述下電極上的整流功能層；復(fù)合于所述整流功能層上的石墨烯層；復(fù)合于所述石墨烯層上的阻變介質(zhì)層；復(fù)合于所述阻變介質(zhì)層上的上電極；所述整流功能層由Al2O3、TiO2與MgO中的一種或多種形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的雙極型阻變存儲器中的整流功能層可起到隧穿整流的作用，實現(xiàn)雙向整流作用，也能夠有效抑制阻變存儲器陣列中相鄰單元之間的串擾誤讀現(xiàn)象；同時由于石墨烯層的存在，器件性能得到改善，reset電流減小，反應(yīng)速度提高，功耗降低。
【專利說明】
一種雙極型阻變存儲器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微納電子器件以及存儲器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙極型阻變存儲器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著人們對電子設(shè)備的要求不斷提高以及便攜式電子設(shè)備的普及，非易失性存儲器在整個存儲器市場中所占的份額不斷擴大。目前，F(xiàn)LASH存儲技術(shù)依然是非揮發(fā)性存儲器市場的主流，占據(jù)了超過90%的市場份額。然而，隨著微電子及半導體技術(shù)的不斷革新，F(xiàn)LASH存儲技術(shù)正面臨一系列的瓶頸問題，如浮柵不可能隨技術(shù)發(fā)展而無限制減薄，數(shù)據(jù)保持時間有限，操作電壓過大、操作速度慢等系列問題。這些問題的存在，迫使人們尋找下一代性能更加優(yōu)越的非易失性存儲器。目前出現(xiàn)了許多新型非揮發(fā)性存儲器，包括鐵電存儲器(FeRAM)、磁存儲器(MRAM)、相變存儲器(PRAM)和阻變存儲器(RRAM)等。其中阻變存儲器由于具備較低操作電壓、非破壞性讀取、操作速度快、記憶時間(Retent1n)長、耐久力(Enduranc)好、結(jié)構(gòu)簡單、器件面積小、便于進行3D集成等優(yōu)點而逐漸成為目前新型非揮發(fā)性存儲器中的研究重點，阻變存儲器典型的“三明治結(jié)構(gòu)”如圖1所示，其中，101為下電極，102為阻變介質(zhì)層，103為上電極，在外加電激勵下，導電細絲在阻變介質(zhì)層中形成或破滅導致器件電阻在高低阻態(tài)之間轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)信息的存儲。
[0003]但是，基于交叉陣列架構(gòu)的阻變存儲器，在陣列中的讀取操作存在交叉串擾的問題，導致所存儲信息的錯誤讀取，如圖2所示，圖2為阻變存儲器普遍存在的交叉串擾現(xiàn)象示意圖。對于如何解決交叉串擾問題，研究者提出選通管與RRAM集成的解決方案，包括一個晶體管一個RRAM( 1T1R)結(jié)構(gòu)和一個二極管一個RRAM( 1D1R)結(jié)構(gòu)。ITlR結(jié)構(gòu)，可有效解決交叉串擾問題，但是存儲器單元面積主要取決于晶體管的面積，無法發(fā)揮RRAM優(yōu)良的可縮小性優(yōu)勢，而且難以進行高密度的三維集成；IDlR結(jié)構(gòu)，雖然能夠保證不增加RRAM的面積，同時也有利于高密度三維集成，但二極管通常僅有單向?qū)ǖ奶匦裕虼酥荒苡糜趩螛O型RRAM，而不能用于雙極型的RRAM。因此，如何有效解決雙極型RRAM的交叉串擾問題，就顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種可抑制阻變存儲器陣列中相鄰單元之間串擾誤讀現(xiàn)象的雙極型阻變存儲器及其制備方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種雙極型阻變存儲器，包括:
[0006]襯底；
[0007]復(fù)合于所述襯底上表面的下電極；
[0008]復(fù)合于所述下電極上的整流功能層；
[0009]復(fù)合于所述整流功能層上的石墨烯層；
[0010]復(fù)合于所述石墨烯層上的阻變介質(zhì)層；[0011 ]復(fù)合于所述阻變介質(zhì)層上的上電極；
[0012]所述整流功能層由Al2O3J12與MgO中的一種或多種形成。
[0013]優(yōu)選的，所述下電極由TaN、TiN、W、Al、Ru、Ti與Pt中的一種或多種形成。
[OOM]優(yōu)選的，所述下電極的厚度為10?200nm。
[0015]優(yōu)選的，所述整流功能層的厚度為I?10nm。
[0016]優(yōu)選的，所述石墨稀層為I?10層石墨稀。
[0017]優(yōu)選的，所述阻變介質(zhì)層由Ta0x、Hf02、Ti02、Si02與ZrO2中的一種或多種形成。
[0018]優(yōu)選的，所述阻變介質(zhì)層的厚度為2?30nm。
[0019]優(yōu)選的，所述上電極的厚度為10?200nm。
[0020]優(yōu)選的，所述上電極由Ag、Cu與Ni中的一種或多種形成。
[0021]本發(fā)明還提供了一種雙極型阻變存儲器的制備方法，包括:
[0022]SI)提供襯底；
[0023]S2)在所述襯底的上表面上形成下電極；
[0024]S3)在所述下電極上沉積整流功能層;所述整流功能層由Al203、Ti02與MgO中的一種或多種形成；
[0025]S4)將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至所述整流功能層上形成石墨烯層；
[0026]S5)在所述石墨烯層上沉積阻變介質(zhì)層；
[0027]S6)在所述阻變介質(zhì)層上沉積上電極，得到雙極型阻變存儲器。
[0028]本發(fā)明提供了一種雙極型阻變存儲器及其制備方法，該雙極型阻變存儲器包括襯底;復(fù)合于所述襯底上表面的下電極;復(fù)合于所述下電極上的整流功能層;復(fù)合于所述整流功能層上的石墨烯層;復(fù)合于所述石墨烯層上的阻變介質(zhì)層;復(fù)合于所述阻變介質(zhì)層上的上電極;所述整流功能層由Al2O3J12與MgO中的一種或多種形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的雙極型阻變存儲器中的整流功能層可起到隧穿整流的作用，能夠提供較高的導通電流密度和較大的整流比，實現(xiàn)雙向整流作用，也能夠有效抑制阻變存儲器陣列中相鄰單元之間的串擾誤讀現(xiàn)象；同時由于石墨稀層的存在，使器件性能得到改善，reset電流減小，反應(yīng)速度提高，功耗降低，從而在不增加存儲單元面積的情況下，有效解決了雙極型阻變存儲器的高密度集成問題;并且該雙極型阻變存儲器具有結(jié)構(gòu)簡單，易集成，成本低等優(yōu)點，易于CMOS工藝兼容，有利于雙極型阻變存儲器的高密度三維集成，有利于廣泛推廣與應(yīng)用。
【附圖說明】
[0029]圖1為阻變存儲器的典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為圖1為阻變存儲器普遍存在的交叉串擾現(xiàn)象示意圖；
[0031 ]圖3為本發(fā)明提供的雙極型阻變存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明雙極型阻變存儲器制備流程示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明具有自整流效應(yīng)的雙極型阻變存儲器的1-V特性示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明實施例1得到的自整流雙極型阻變存儲器實測1-V特性圖；
[0035]圖7為基于Al203、Mg0、Ti02的隧穿二極管整流器的卜V特性示意圖；
[0036]圖8為典型雙極型阻變存儲器1-V特性示意圖；
[0037]圖9為比較例I得到的雙極型阻變存儲器實測1-V特性圖。
【具體實施方式】
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0039 ]本發(fā)明提供了一種雙極型阻變存儲器，包括:
[0040]襯底；
[0041 ]復(fù)合于所述襯底上表面的下電極；
[0042]復(fù)合于所述下電極上的整流功能層；
[0043]復(fù)合于所述整流功能層上的石墨烯層；
[0044]復(fù)合于所述石墨烯層上的阻變介質(zhì)層；
[0045]復(fù)合于所述阻變介質(zhì)層上的上電極；
[0046]所述整流功能層由Al2O3J12與MgO中的一種或多種形成。
[0047]參見圖3，圖3為本發(fā)明提供的雙極型阻變存儲器的結(jié)構(gòu)是一體，其中，101為下電極，102為整流功能層，103為石墨稀層，104為阻變介質(zhì)層，105為上電極。
[0048]其中，所述襯底為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的襯底即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為3102、31、31(:、6&48或0103電路；當所述襯底為0103電路時，所述襯底通過連接插塞與下電極相連;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述襯底優(yōu)選為Si02/Si;在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述襯底優(yōu)選為SiC或GaAs。
[0049]所述下電極復(fù)合于所述襯底表面，所述下電極為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的下電極即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中所述下電極優(yōu)選由TaN、TiN、W、Al、Ru、Ti與Pt中的一種或多種形成，更優(yōu)選由1&11^1'1、￥、41、1?11、1';[與？1:中的一種或兩種形成;所述下電極的厚度優(yōu)選為10?200nm，更優(yōu)選為30?150nm，再優(yōu)選為40?120nm，再優(yōu)選為50?lOOnm，最優(yōu)選為50?80nm;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述下電極優(yōu)選為Pt/Ti，所述Pt層的厚度優(yōu)選為30?70nm，所述Ti粘附層的厚度優(yōu)選為5?1nm；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述Pt層的厚度優(yōu)選為50nm，所述Ti粘附層的厚度優(yōu)選為1nm;在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述下電極還優(yōu)選為由TaN、TiN、W、Al或Ru形成。
[°05°]所述下電極上復(fù)合有整流功能層，所述整流功能層由Al203、Ti02與MgO中的一種或多種形成;所述整流功能層的厚度優(yōu)選為I?I Onm，更優(yōu)選為3?I Onm，再優(yōu)選為3?8nm ；在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述整流功能層優(yōu)選由Al2O3形成;在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述整流功能層優(yōu)選由Ti02或MgO形成。
[0051 ]在本發(fā)明中，所述整流功能層上復(fù)合有石墨烯層;所述石墨烯層可為單層石墨烯或多層石墨稀，優(yōu)選為I?10層石墨稀，更優(yōu)選為I?8層石墨稀，再優(yōu)選為I?6層石墨稀，最優(yōu)選為I?4層石墨烯;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述石墨烯層優(yōu)選為單層石墨烯;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述石墨烯層優(yōu)選為雙層石墨烯。
[0052]所述石墨烯層上復(fù)合有阻變介質(zhì)層，所述阻變介質(zhì)層由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的阻變介質(zhì)形成，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選由Ta0x、Hf02、Ti02、Si02與ZrO2中的一種或多種形成;所述阻變介質(zhì)層的厚度優(yōu)選為2?30nm，更優(yōu)選為5?30nm，再優(yōu)選為5?20nm，再優(yōu)選為10?20nm;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述阻變介質(zhì)層優(yōu)選由HfO2形成;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述阻變介質(zhì)層的厚度優(yōu)選為10nm。
[0053]所述阻變介質(zhì)層上復(fù)合有上電極，所述上電極為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的上電極即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選由Ag、Cu與Ni中的一種或多種形成，更優(yōu)選為Ag電極、Cu電極或Ni電極;所述上電極的厚度優(yōu)選為10?200nm，更優(yōu)選為30?150nm，再優(yōu)選為50?150nm，最優(yōu)選為50?10nm;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述上電極優(yōu)選為Ag電極;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述上電極的厚度優(yōu)選為70nm。
[0054]按照本發(fā)明，所述上電極上優(yōu)選還復(fù)合有保護層;所述保護層由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的保護金屬形成，并無特殊的限制，本發(fā)明中更優(yōu)選為Au;所述保護層的厚度優(yōu)選為10?200nm，更優(yōu)選為10?150nm，再優(yōu)選為10?lOOnm，最優(yōu)選為10?50nm;在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述保護層的厚度優(yōu)選為10nm。
[0055]參見圖2阻變存儲器普遍存在的較差串擾現(xiàn)象，本發(fā)明提供的雙極型阻變存儲器陣列中坐標為(2，I)的存儲單元處于高阻狀態(tài)，其余三個相鄰單元(I，I)、(I，2)和(2，2)都處于低阻狀態(tài)，在(2，I)和(I，I)所在的字線上加一個正的讀電壓VRead(Vthi<VRead<Vthi+Vth2)，Vthi為隧穿二極管整流器的開啟電壓，Vth2為阻變存儲器的開啟或關(guān)閉電壓，在器件(2，I)和(2，2)所在的位線上加電壓0V，此時，器件(I，I)處于低阻態(tài)，該器件的整流功能層處于開啟狀態(tài)，電流可以通過(1，1);然而由于器件(1，1)、(1，2)和(2，2)構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，施加的讀電壓卻不足以同時將串聯(lián)的三個整流功能層同時打開，此時器件(I，2)和(2，2)將仍然處于截止狀態(tài)，因此，在沒有整流功能層的存儲器陣列中存在的漏電通路(I，1) — (1，2)—(2，2)在本設(shè)計中處于斷路狀態(tài)，電流只能沿著期望的讀取通路(虛線所示)流經(jīng)(2，I)。因此很容易得到器件(2，1)的電阻態(tài)，從而避免了無整流功能層的存儲器陣列中的誤讀現(xiàn)象，有效地抑制了串擾問題。此外，石墨烯的存在，很好的抑制了活性金屬原子進入整流功會泛?。
[0056]本發(fā)明提供的雙極型阻變存儲器中的整流功能層可起到隧穿整流的作用，能夠提供較高的導通電流密度和較大的整流比，實現(xiàn)雙向整流作用，也能夠有效抑制阻變存儲器陣列中相鄰單元之間的串擾誤讀現(xiàn)象；同時由于石墨烯層的存在，使器件性能得到改善，reset電流減小，反應(yīng)速度提高，功耗降低，從而在不增加存儲單元面積的情況下，有效解決了雙極型阻變存儲器的高密度集成問題;并且該雙極型阻變存儲器具有結(jié)構(gòu)簡單，易集成，易于CMOS工藝兼容，有利于雙極型阻變存儲器的高密度三維集成，成本低等優(yōu)點，有利于廣泛推廣與應(yīng)用。
[0057]本發(fā)明還提供了一種上述雙極型阻變存儲器的制備方法，包括:S1)提供襯底;S2)在所述襯底的上表面上形成下電極;S3)在所述下電極上沉積整流功能層;所述整流功能層由Al203、Ti02與MgO中的一種或多種形成；S4)將石墨稀薄膜轉(zhuǎn)移至所述整流功能層上形成石墨烯層;S5)在所述石墨烯層上沉積阻變介質(zhì)層;S6)在所述阻變介質(zhì)層上沉積上電極，得到雙極型阻變存儲器。
[0058]其中，所述襯底、下電極、整流功能層、石墨烯層、阻變介質(zhì)層與上電極均同上所述，在此不再贅述;參見圖4，圖4為本發(fā)明雙極型阻變存儲器制備流程示意圖。
[0059]首先，提供襯底，然后在所述襯底的上表面上形成下電極，所述下電極形成的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選利用電子束蒸發(fā)、物理氣相沉積或化學氣相沉積工藝在襯底的上表面上形成下電極;在本發(fā)明提供的一些實施例中，優(yōu)選采用電子束蒸發(fā)工藝在襯底表面沉積金屬作為下電極。
[0060]然后在下電極上沉積整流功能層。在下電極上形成整流功能層的步驟中，優(yōu)選利用磁控濺射、物理氣相沉積或化學氣相沉積工藝在下電極上沉積Al2O3J12與MgO中的一種或多種形成整流功能層;在本發(fā)明提供的一些實施例中優(yōu)選采用磁控濺射的方法沉積整流功能層。
[0061]將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至所述整流功能層上形成石墨烯層。在本發(fā)明中優(yōu)選采用薄膜轉(zhuǎn)移工藝在整流功能層上形成石墨烯層;所述石墨烯薄膜的制備為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選采用膠帶剝離或化學氣相沉積的方法進行制備；在本發(fā)明提供的一些實施例中優(yōu)選在銅片上通過化學氣相沉積的方法獲得單層石墨烯薄膜，然后轉(zhuǎn)移至整流功能層表面。
[0062]在所述石墨烯層上沉積阻變介質(zhì)層。在此步驟中，優(yōu)選采用磁控濺射、物理氣相沉積或化學氣相沉積工藝在石墨烯層上沉積阻變介質(zhì)層。在本發(fā)明提供的一些實施例中，優(yōu)選采用磁控濺射的方法在石墨烯層上沉積阻變介質(zhì)層。
[0063]在所述阻變介質(zhì)層上沉積上電極。在此步驟中，優(yōu)選采用電子束蒸發(fā)、物理氣相沉積或化學氣相沉積工藝在阻變介質(zhì)層上沉積金屬作為上電極。在本發(fā)明提供的一些實施例中，優(yōu)選采用電子束蒸發(fā)工藝沉積金屬形成上電極。
[0064]按照本發(fā)明，優(yōu)選還包括:在所述上電極上沉積保護層。所述沉積保護層的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選采用電子束蒸發(fā)工藝、物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝;在本發(fā)明提供的一些實施例中，優(yōu)選采用電子書蒸發(fā)工藝在上電極上沉積金屬形成保護層。
[0065]為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種雙極型阻變存儲器進行詳細描述。
[0066]以下實施例中所用的試劑均為市售。
[0067]實施例1
[0068]1.1提供襯底3102/31。
[0069]I.2利用電子束蒸發(fā)(E-beam evaporat1n)工藝在襯底上沉積金屬Pt50nm與Ti 1nm作為下電極。
[0070]1.3利用磁控濺射的方法在下電極上沉積3nm Al2O3形成整流功能層。
[0071]1.4將在銅片上通過化學氣相沉積(CVD)工藝獲得的單層石墨烯通過剝膜轉(zhuǎn)移工藝轉(zhuǎn)移至整流功能層上形成石墨烯層。
[0072]1.5利用磁控派射的方法在石墨稀層上沉積1nm Hf02作為阻變介質(zhì)層。
[0073]1.6利用電子束蒸發(fā)工藝在阻變介質(zhì)層上沉積70nm金屬Cu作為上電極。
[0074]1.7利用電子束蒸發(fā)工藝在上電極上沉積1nm金屬Au作為保護層。
[0075]實施例2
[0076]2.1提供襯底3102/31。
[0077]2.2利用電子束蒸發(fā)(E-beam evaporat1n)工藝在襯底上沉積金屬Au50nm與Ti 1nm作為下電極。
[0078]2.3利用磁控濺射的方法在下電極上沉積3nm MgO形成整流功能層。
[0079]2.4將在銅片上通過化學氣相沉積(CVD)工藝獲得的雙層石墨烯通過剝膜轉(zhuǎn)移工藝轉(zhuǎn)移至整流功能層上形成石墨烯層。
[0080]2.5利用磁控派射的方法在石墨稀層上沉積1nm Zr02作為阻變介質(zhì)層。
[0081 ] 2.6利用電子束蒸發(fā)工藝在阻變介質(zhì)層上沉積70nm金屬Ag作為上電極。
[0082 ] 2.7利用電子束蒸發(fā)工藝在上電極上沉積I Onm金屬Au作為保護層。
[0083]實施例3
[0084]3.1提供襯底31(:。
[0085]3.2利用電子束蒸發(fā)(E-beam evaporat1n)工藝在襯底上沉積金屬Au50nm與Ti1nm作為下電極。
[0086]3.3利用磁控派射的方法在下電極上沉積3nm Ti02形成整流功能層。
[0087]3.4將膠帶撕拉石墨所得石墨烯轉(zhuǎn)移至整流功能層上形成石墨烯層。
[0088]3.5利用磁控派射的方法在石墨稀層上沉積1nm Si02作為阻變介質(zhì)層。
[0089]3.6利用電子束蒸發(fā)工藝在阻變介質(zhì)層上沉積70nm金屬Cu作為上電極。
[0090]3.7利用電子束蒸發(fā)工藝在上電極上沉積1nm金屬Pt作為保護層。
[0091]根據(jù)隧穿二極管與雙極型阻變存儲器的典型1-V特性，得到以上三種具體實施例的1-V特性示意圖，如圖5所示；圖6為本發(fā)明實施例1得到的自整流雙極型阻變存儲器實測1-V特性圖；圖7為基于Al 203、MgO、T i O2的隧穿二極管整流器的1-V特性示意圖。
[0092]比較例I
[0093]1.1提供襯底3102/31。
[0094]I.2利用電子束蒸發(fā)(E-beam evaporat1n)工藝在襯底上沉積金屬Pt50nm與Ti 1nm作為下電極。
[0095]1.3利用磁控濺射的方法在下電極上沉積1nm HfO2作為阻變介質(zhì)層。
[0096]1.4利用電子束蒸發(fā)工藝在阻變介質(zhì)層上沉積70nm金屬Cu作為上電極。
[0097]1.5利用電子束蒸發(fā)工藝在上電極上沉積1nm金屬Au作為保護層。
[0098]比較例2
[0099]2.1提供襯底3102/31。
[0100]2.2利用電子束蒸發(fā)(E-beam evaporat1n)工藝在襯底上沉積金屬Au50nm與Ti 1nm作為下電極。
[Ο?Ο?] 2.3利用磁控派射的方法在下電極上沉積1nm Zr02作為阻變介質(zhì)層。
[0?02] 2.4利用電子束蒸發(fā)工藝在阻變介質(zhì)層上沉積7 Onm金屬Ag作為上電極。
[0?03] 2.5利用電子束蒸發(fā)工藝在上電極上沉積1nm金屬Au作為保護層。
[0104]比較例3
[0105]3.1提供襯底31(:。
[0106]3.2利用電子束蒸發(fā)(E-beam evaporat1n)工藝在襯底上沉積金屬Au50nm與Ti 1nm作為下電極。
[0107]3.3利用磁控濺射的方法在下電極上沉積1nm S12作為阻變介質(zhì)層。
[0?08] 3.4利用電子束蒸發(fā)工藝在阻變介質(zhì)層上沉積70nm金屬Cu作為上電極。
[0109]3.5利用電子束蒸發(fā)工藝在上電極上沉積1nm金屬Pt作為保護層。
[0110]利用半導體測試分析儀對比較例I，2，3中得到的雙極型阻變存儲器進行檢測，得至IJ相似的1-V特性示意圖，如圖8所示；圖9為比較例I得到的雙極型阻變存儲器實測1-V特性圖。
[0111]由圖5?圖9可知，當本發(fā)明阻變存儲器處于低阻狀態(tài)時，采用讀取電壓大于正向整流閾值電壓Vthi而小于Vthi與存儲器SET電壓Vth2之和(Vthi<VRead<Vthi+Vth2)，器件具有單向?qū)ǖ奶匦?，從而抑制了串擾問題，且本發(fā)明提供的雙極型存儲器結(jié)構(gòu)不會增加存儲單元的面積，從而有效提高存儲密度。
【主權(quán)項】
1.一種雙極型阻變存儲器，其特征在于，包括: 襯底； 復(fù)合于所述襯底上表面的下電極； 復(fù)合于所述下電極上的整流功能層； 復(fù)合于所述整流功能層上的石墨烯層； 復(fù)合于所述石墨烯層上的阻變介質(zhì)層； 復(fù)合于所述阻變介質(zhì)層上的上電極； 所述整流功能層由Al203、Ti02與MgO中的一種或多種形成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述下電極由TaN、TiN、W、Al、Ru、Ti與Pt中的一種或多種形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述下電極的厚度為10?200nmo4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述整流功能層的厚度為I?1nm05.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述石墨烯層為I?10層石墨稀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述阻變介質(zhì)層由TaOx、Hf02、Ti02、Si02與ZrO2中的一種或多種形成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述阻變介質(zhì)層的厚度為2?30nmo8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述上電極的厚度為10?200nmo9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型阻變存儲器，其特征在于，所述上電極由Ag、Cu與Ni中的一種或多種形成。10.一種雙極型阻變存儲器的制備方法，其特征在于，包括: 51)提供襯底； 52)在所述襯底的上表面上形成下電極； 53)在所述下電極上沉積整流功能層;所述整流功能層由Al203、Ti02與MgO中的一種或多種形成； 54)將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至所述整流功能層上形成石墨烯層； 55)在所述石墨烯層上沉積阻變介質(zhì)層； 56)在所述阻變介質(zhì)層上沉積上電極，得到雙極型阻變存儲器。
【文檔編號】H01L45/00GK105895800SQ201610252403
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】劉琦, 趙曉龍, 劉明, 劉森, 龍世兵, 呂杭炳, 盧年端, 王艷, 張康瑋
【申請人】中國科學院微電子研究所