[发明专利]200取向TiN电极及其在制备阻变式存储器上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路器件技术领域，尤其涉及一种200取向TiN电极及其在制备阻变式存储器上的应用。

背景技术

随着以“互联网技术”为基石的第四次工业革命的稳步推进，全球范围内的数据信息正在井喷式增长；与此同时，虽然存储技术也取得了长足的发展，但由于“摩尔定律”的限制，存储器的发展速度远远落后于数据信息的增长速度。除此之外，基于计算与存储分离的冯洛伊曼结构的信息处理方式也越来越不适应海量的信息处理。近年来阻变式存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)受到了人们的高度关注，这是因为阻变式存储器是一种纳米级器件且不受“摩尔定律”的限制；阻变式存储器不仅具有存储能力，而且还有完备的逻辑计算能力，能够同时达到计算和存储的目的，有望突破“冯洛伊曼结构”。

阻变式存储器是以通过施加外部电压使器件在高阻和低阻之间来回切换以实现数据存储与处理为基本工作原理，其典型结构为三明治结构，即由顶电极、底电极及中间夹杂着的阻变层材料构成，阻变式存储器的这类三明治结构是通过各种制备方法如磁控溅射、溶胶-凝胶法、原子层沉积法等将薄膜材料一层层生长上去，即先生长底电极，其次生长中间阻变层，最后生长顶电极。其中，电极可分为活性电极和惰性电极，活性电极和惰性电极的通用功能为导电，除此外，活性电极的重要作用是可以作为蓄氧池即存储氧气。阻变层材料是阻变式存储器电阻变化发生的位置。

影响阻变式存储器性能的因素包括以下几点：①阻变式存储器的结构；②阻变层材料；③电极材料。其中，电极材料对阻变式存储器的性能有着重要影响，因此研究性能优良的电极材料是近年来阻变式存储器领域内的热点。阻变式存储器的阻变机理多样，大致可分为：氧空位效应(阴离子效应)、阳离子效应(电化学效应)、电子效应、热效应。对于阻变机理为氧空位导电丝的氧化物型阻变式存储器而言，储氧能力是评判电极优良的重要指标。TiN因其较好的储氧能力，而被广泛应用于此类阻变式存储器中。但是，目前TiN电极的制备工艺并不统一，忽略了TiN电极晶态结构对储氧能力的影响，因此TiN电极的储氧能力是严重不足的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种储氧能力高的200取向TiN电极，还提供了一种200取向TiN电极在制备阻变式存储器上的应用。

本发明提供一种200取向TiN电极，所述200取向TiN电极包括氮化钛、氮氧化钛和二氧化钛，其中，所述氮化钛的摩尔分数为11％～42％，所述氮氧化钛的摩尔分数为17％～47％，所述二氧化钛的摩尔分数为26％～56％。

进一步地，所述200取向TiN电极中，所述氮化钛的摩尔分数为26.7％，所述氮氧化钛的摩尔分数为31.9％，所述二氧化钛的摩尔分数为41.4％。

进一步地，所述200取向TiN电极的内部分子呈规则有序的晶体结构状排列。

本发明还提供了上述200取向TiN电极在制备阻变式存储器上的应用。

进一步地，所述200取向TiN电极通过磁控溅射的方式制得。

进一步地，利用所述200取向TiN电极制备阻变式存储器包括以下步骤：

在石英玻璃上制备200取向TiN电极作为底电极；

采用磁控溅射的方式在所述200取向TiN电极的上方制备中间阻变层；

采用磁控溅射的方式在所述中间阻变层的上方制备顶电极，制得阻变式存储器。

进一步地，所述中间阻变层为二元氧化物、三元氧化物或硫系化合物，所述顶电极选用Pt、Au、Ag、Cu中的任一种。

进一步地，所述中间阻变层为SiO₂，所述顶电极为Au。

进一步地，所述中间阻变层为HfO₂，所述顶电极为Pt。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的200取向TiN电极具有良好的储氧能力，能够显著提升阻变式存储器的性能，实验分析表明利用本发明提供的200取向TiN电极制备得到的以二元氧化物(例如HfO₂、ZrO₂、SiO₂、ZnO、Ta₂O₅、NiO、TiO₂和Nb₂O₅)、三元氧化物或硫系化合物为中间阻变层，以Pt、Au、Ag、Cu中的任一种为顶电极的阻变式存储器具有很好的双极性阻变效果。

附图说明

图1是200取向TiN电极和100取向TiN电极的XRD图。