[发明专利]阻变存储器的制备方法及阻变存储器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路及其制造技术领域，尤其涉及一种阻变存储器的制备方法及阻变存储器。

背景技术

目前，一种基于电阻变化存储原理的新型非挥发性存储器，因其具有高速度(＜5ns)、低操作电压(＜1V)，高存储密度，易于集成等优点，成为了下一代半导体存储器的强有力竞争者。这种被称为“阻变存储器(RRAM)”的器件一般具有金属-绝缘体-金属的结构，即在两层金属电极之间加入一层具有阻变特性的介质薄膜材料，这些阻变材料一般是金属氧化物，常见的有NiO、TiO₂、HfO₂、ZrO₂、WO₃和Ta₂O₅等等。阻变存储器的工作方式包括单极和双极两种，前者在器件两端施加单一极性的电压，利用外加电压大小的不同控制阻变材料的电阻值在高低电阻态之间进行转换，以实现数据的写入和擦除；而后者是利用施加不同极性的电压控制阻变材料电阻值的转换。习惯上称阻变材料由高阻态到低阻态的转变为program或者SET，由低阻态到高阻态的转变为erase或者RESET。

阻变存储器是两端器件结构，因此易于制造交叉阵列结构来实现高密度存储器，但由于传统的半导体工艺使用硅片作衬底，需要使用溅射、光刻和刻蚀等工艺，成本很高、限制了阻变存储的应用范围。尤其是使用交叉阵列阻变存储器实现三维结构的存储器时，会使用多次光刻大大增加制造成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种阻变存储器的制备方法及阻变存储器，其不需使用传统的半导体制造工艺，因而大大降低了成本。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：

A：通过丝网印刷机将配置好的金属浆料氯铂酸印刷到衬底上，再经热处理得到金属字线；

B：采用溶胶凝胶法制备金属氧化物浆料；

C：采用丝网印刷机将配置好的金属氧化物浆料印刷到衬底和金属字线上，再经热处理得到阻变层；

D：采用丝网印刷机将配置好的金属浆料氯铂酸印刷到阻变层上，经热处理得到金属位线。

前述的阻变存储器的制备方法中，所述步骤B进一步包括以下步骤：

B1：在强烈搅拌下，将配制好的50mL三乙胺溶液加入0.1mol/L乙酸锌溶液中；

B2：不断搅拌直至形成稳定的溶胶；

B3：滤除大颗粒的金属氧化物，再将溶胶放入高速冷冻离心机中离心，得到金属氧化物沉淀；

B4：用去离子水和纯酒精清洗金属氧化物沉淀；

B5：在高真空中旋转蒸发除水后研磨得到金属氧化物浆料。

前述的阻变存储器的制备方法中，所述步骤B1进一步包括：使用滴液漏斗将三乙胺溶液缓慢地加入到乙酸锌溶液中的在步骤。本步骤可使金属氧化物颗粒均匀，防止其颗粒快速团聚。

前述的阻变存储器的制备方法中，所述金属氧化物包括：氧化铪、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化钽中的至少一种。

一种利用前述方法制备的阻变存储器，其由下到上依次包括：衬底层、金属字线层、阻变层和金属位线层，所述金属字线层中的字线与所述金属位线层中的位线相交叉，所述字线与位线的交叉点对应的阻变层形成阻变单元。

前述的阻变存储器中，所述金属字线层或金属位线层的材质包括：铂、钛、铜、铝、氮化钛、镍、钨或掺杂硅。

前述的阻变存储器中，所述衬底的材质包括玻璃、硅或塑料。

前述的阻变存储器中，所述阻变层的材质包括：氧化铪、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化钽中的至少一种。

(三)有益效果

本发明中的制备方法采用溶胶凝胶与丝网印刷相结合的方法制造阻变存储器阵列，不需使用传统的半导体制造工艺，因而大大降低了成本，其对工艺条件要求低，设备简单，工艺过程为低温过程，不用使用高的温度，可与各种衬底材料和工艺兼容，且通过该方法制备的阻变存储器的特性和可靠性较好。

附图说明

图1为本发明实施方式中所述阻变存储器的制备方法的流程图；

图2为本发明实施方式中所述阻变存储器的制备方法中步骤A的示意图；

图3为本发明实施方式中所述阻变存储器的制备方法中步骤C的示意图；

图4为本发明实施方式中所述阻变存储器的制备方法中步骤D的示意图；

图5为本发明实施方式中所述阻变存储器的结构示意图。