or Characterizat1nSystem)結(jié)合Cascade探針臺對本實施例獲得的存儲器的電學(xué)特性進行測試，測試結(jié)果如圖2所示，圖中1、2為第一次Reset過程，3、4為Set過程；a為首個讀、寫、擦除過程，b、c為第二、第三個讀寫擦除過程，以后的讀寫擦除過程基本穩(wěn)定在這個狀態(tài)，由該圖可知，器件起始處于低阻態(tài)，在經(jīng)過施加正向電壓Reset后進入高阻態(tài)，施加反向電壓，在一定數(shù)值上可以實現(xiàn)Set從而重新回到低阻態(tài)，這樣就完成了一個完整的讀、寫、擦除的過程。一般第一次的Reset和Set電壓較高，從第二個或者第三個循環(huán)之后，器件的讀、寫、擦除電壓進入一個相當(dāng)穩(wěn)定且較小的數(shù)值區(qū)域。
[0030]實施例2
(1)以清潔硅片為襯底，利用等離子子增強原子層沉積生長30nm厚下電極TiN;
(2)利用原子層沉積依次生長3nm、10nm、6nm的下層氧化鋁薄膜、氧化鉿薄膜、上層氧化鋁薄膜；
(3)利用Q150TS (Quorum Technologies)派射鍍膜儀沉積金屬10nm的Pt作為上電極；
(4)高純氮氛圍下，用快速熱退火爐RTP-500(北京東之星應(yīng)用物理研宄所)600°C快速退火30s，即獲得阻變電阻器。
[0031]圖3為利用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀(Keithley 4200-SCS)結(jié)合Cascade探針臺對該阻變電阻器進行擦寫次數(shù)的測試圖，由圖3可見，該器件有良好的重復(fù)性。
[0032]圖4為該阻變電阻器高、低阻態(tài)保持性的測試圖，測試方法同上。圖中，a為室溫保持性，b為85°C時保持性，由圖4可知，該器件具有良好的保持性。
[0033]將該器件的電學(xué)特性通過半導(dǎo)體參數(shù)分析儀進行電流一電壓特性測試，測試結(jié)果如圖5所示，圖中，a為隨機抽取本實施例方法獲得的50個器件，每個器件一到三個讀、寫、擦除循環(huán)穩(wěn)定后再進行測試，并將每個器件穩(wěn)定后的測試結(jié)果任選一組數(shù)據(jù)匯總而得到圖5，圖中表明:其Reset操作的電壓約為1.28V,其Set操作的電壓約為-1.1V。
[0034]實施例3(1)以清潔硅片為襯底，利用等離子子增強原子層沉積生長30nm厚下電極TiN;
(2)利用原子層沉積依次生長3nm下層氧化鋁薄膜、1nm氧化鉿薄膜；
(3)在上述(2)的基礎(chǔ)上分別生長3nm、6nm、10nm、15nm、20nm的上層氧化銷薄膜；
(4)利用Q150TS (Quorum Technologies)派射鍍膜儀沉積金屬150nm的Pt作為上電極；
(5)高純氮氛圍下，用快速熱退火爐RTP-500(北京東之星應(yīng)用物理研宄所)600°C快速退火30s，即獲得系列阻變電阻器。
[0035]該系列器件的讀、寫、擦除通過半導(dǎo)體參數(shù)分析儀進行測試，其結(jié)果如圖6中所述，圖6 (a)_圖6(e)分別為上層氧化銷薄膜厚度為3nm、6nm、10nm、15nm、20nm的阻變存儲器對開關(guān)比的影響結(jié)果示意圖，依次為開關(guān)比?10、開關(guān)比彡20、開關(guān)比> 30、開關(guān)比>103、開關(guān)比> 104，由圖6可以得出，改變上層氧化鋁薄膜的厚度，可以調(diào)節(jié)開關(guān)比值的大小，一般是隨著上層氧化鋁薄膜厚度的增加，開關(guān)比增加，且器件仍具有良好耐疲勞性。
[0036]實施例4
(I)以清潔商用Pt/Ti02/Si02/Si為襯底(其中作為下電極的Pt厚度為200nm)，利用原子層沉積依次生長3nm、6nm、10nm的下層氧化鋁薄膜、氧化鉿薄膜、上層氧化鋁薄膜；
(3)利用Q150TS (Quorum Technologies)派射鍍膜儀沉積金屬10nm的Pt作為上電極；
(4)高純氮氛圍下，用快速熱退火爐RTP-500(北京東之星應(yīng)用物理研宄所)600°C快速退火30s，即獲得阻變電阻器。
[0037]通過半導(dǎo)體參數(shù)分析儀對本實施例獲得的存儲器的電學(xué)特性進行測試，其電流一電壓特性曲線如圖7所示，由該圖可知，器件經(jīng)過多次讀、寫、擦除之后，其Reset和Set電壓值始終不能穩(wěn)定下來，其開、關(guān)電壓值彌散性較大。
[0038]實施例5
(1)以清潔硅片為襯底，利用等離子子增強原子層沉積生長30nm厚下電極TiN;
(2)利用原子層沉積依次生長3nm、6nm、10nm的下層氧化鋁薄膜、氧化鉿薄膜、上層氧化鋁薄膜；
(3)利用Q150TS (Quorum Technologies)派射鍍膜儀沉積金屬150nm的Au作為上電極；
(4)高純氮氛圍下，用快速熱退火爐RTP-500(北京東之星應(yīng)用物理研宄所)600°C快速退火30s，即獲得阻變電阻器。
[0039]該器件的電學(xué)特性通過半導(dǎo)體參數(shù)分析儀進行測試，圖8為上述器件的電流一電壓特性曲線，其中:1、2為第一個讀、寫、擦除的Reset過程，3、4為Set過程；&為首個讀、寫、擦除過程，b、c為第二、第三個讀寫擦除過程，以后的讀寫擦除過程基本穩(wěn)定在c狀態(tài)。圖中表明:其Reset操作的電壓約為1.5V,第二次reset操作的電壓約為-1.0V。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種阻變存儲器，其特征在于，所述存儲器為依次由下電極、阻變層和上電極組成的疊層結(jié)構(gòu)；所述阻變層依次由上層氧化鋁薄膜、氧化鉿薄膜和下層氧化鋁薄膜構(gòu)成；所述下電極為氮化鈦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻變存儲器，其特征在于，上電極、上層氧化鋁薄膜、氧化鉿薄膜、下層氧化銷薄膜和下電極的厚度依次為50-200nm、6-20nm、6-10nm、3nm和30_200nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻變存儲器，其特征在于，所述上電極為導(dǎo)電金屬、金屬合金或?qū)щ娊饘倩衔铩?br>4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻變存儲器，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬為Al、T1、N1、Ru、Cu、Ag、W、Au或Pt ;所述金屬合金為Pt/Ti合金、Cu/Ti合金、Cu/Au合金、或Cu/Al合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的阻變存儲器，其特征在于，上電極的厚度為100-150nm，下電極的厚度為30nm。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述阻變存儲器的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: A)以硅片為襯底，采用等離子體增強原子層沉積形成下電極TiN ; B )采用原子層沉積方法在下電極T iN上依次形成下層Al2O3薄膜、HfO 2薄膜和上層Al 203薄膜； C)以直流濺射、物理氣相沉積或者光刻的方法形成上電極； D)氮氣氛圍下，600°C快速退火30s，即獲得所述阻變存儲器。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種阻變存儲器及其制備方法，所述存儲器為依次由下電極、阻變層和上電極組成的疊層結(jié)構(gòu)；所述阻變層依次由上層氧化鋁薄膜、氧化鉿薄膜和下層氧化鋁薄膜構(gòu)成；所述下電極為氮化鈦；該存儲制備方法為A）以硅片為襯底，沉積形成下電極TiN；B）在下電極TiN上依次形成下層Al2O3薄膜、HfO2薄膜和上層Al2O3薄膜； c）形成阻變存儲器的上電極；該存儲器其開關(guān)電壓較小且具有優(yōu)異的一致性，增加上層氧化鋁薄膜厚度，可以進一步提高開關(guān)比，器件還具有良好的保持性和耐疲勞性。
【IPC分類】H01L45-00
【公開號】CN104733612
【申請?zhí)枴緾N201510099978
【發(fā)明人】王來國, 李愛東, 方國勇, 吳迪
【申請人】南京大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月6日