[发明专利]一种BiFeO3薄膜电阻存储器结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种BiFeO₃薄膜电阻存储器结构及其制备方法。

背景技术

目前，一些氧化物材料如NiO、TiO₂、Pr_xCa_1-xMnO3、SrZrO₃等的电阻开关特性，即两个不同电阻态之间的转换特性备受关注，而利用该特性所开发的存储器件具有工作电流低、驱动电压小、稳定性高、存储速度快、存储容量大等技术优点，有望成为新一代非挥发性存储器。

但不同的材料体系，其元件所表现出来的存储特性以及存储机理并不一致。在这些材料中，BiFeO₃是种多功能材料，具有简单钙钛矿结构，室温下同时具有铁电有序和铁磁有序，是少数在室温下能够同时具有铁电性和铁磁性的材料之一。目前，研究人员采用各种制备技术开展了BiFeO₃薄膜铁电性和铁磁性的研究，希望实现BiFeO₃基的铁电存储器。但BiFeO₃基铁电存储器实现仍然存在一定的障碍，如漏电流过大，具有较大的矫顽场等。因此，更广泛的开发并应用BiFeO₃的光电性能，更加受到重视。现有技术中还未见有BiFeO₃薄膜电阻开关特性的报道。

发明内容

本发明的目的是基于BiFeO₃薄膜的电阻开关特性，提供一种制备工艺简单，低成本，基于BiFeO₃薄膜三明治结构电阻开关特性的可逆变式电阻存储器。

本发明的技术方案是，一种包含BiFeO₃薄膜电阻存储器的集成电路，其特征在于，包含：

LaNiO₃电极覆盖的Si衬底；

Pt/TiO₂/SiO₂/Si衬底；

于所述LaNiO₃及Pt底电极上形成的BiFeO₃薄膜以及在该BiFeO₃薄膜表面上的多个表面电极，所述表面电极包括Pt、Au和Ag金属电极。

一种制备包含BiFeO₃薄膜电阻存储器的集成电路的方法，其特征在于，该方法包括：

制备BiFeO₃溶胶，即将Fe(NO₃)₃.5H₂O与Bi(NO₃)₃.9H₂O同溶剂乙二醇甲醚充分混合，并在60～80℃恒温搅拌0.5～1小时后，加入二乙醇胺，充分混合搅拌后自然冷却到室温，室温下搅拌2～4小时后过滤，得到BiFeO₃溶液，经陈化后得到其溶胶；

制备BiFeO₃薄膜，即将所述BiFeO₃溶胶在LaNiO₃覆盖的衬底上，该衬底是Si衬底、LaNiO₃/Si衬底、LaNiO₃/SiO₂/Si衬底以及Pt/TiO₂/SiO₂/Si衬底中的一种，采用旋涂法制备BiFeO₃薄膜，甩胶后的湿膜在热平板上进行预处理，经过多次甩胶-预处理-甩胶过程，得到BiFeO₃薄膜；

所述BiFeO₃薄膜经500℃～600℃下退火冷却到室温后在其表面镀所述的表面电极，形成所述BiFeO₃薄膜电阻存储器。

进一步的，加入二乙醇胺调节溶液粘度及后续薄膜的微结构。

本发明提供的BiFeO₃薄膜存储器件，具有优异的电阻开关特性，高阻、低阻两状态之间的电阻值比在10³量级，能够满足实际应用的要求；其中高、低组态分别对应布尔逻辑的“0”和“1”，存储功能得以实现；该BiFeO₃薄膜存储器件的制备工艺能够与CMOS工艺兼容；本发明所述的薄膜制备方法不仅保持了溶胶-凝胶法操作简单、成本低、化学组成易控等特点，而且制备得到的薄膜无裂纹、致密性好、晶粒分布均匀。

附图说明

图1为本发明的基于BiFeO₃薄膜存储器件的结构示意图

其中，101是经热氧化的硅(Si)衬底