[发明专利]一种通过快速退火改善氧化铈基忆阻器阻变参数散布性的方法

说明书

本发明公开了一种改善氧化铈基忆阻器阻变参数散布性的方法，属于忆阻器件及应用技术领域。所述方法包括以下步骤：将氧化铈基忆阻器件在空气环境中，以370～430℃的温度快速退火处理1.5～5min。所述氧化铈基忆阻器件为TiN/HfOsubgt;2/subgt;/CeOsubgt;x/subgt;/TiN/SiOsubgt;2/subgt;/Si器件或TiN/CeOsubgt;x/subgt;/TiN/SiOsubgt;2/subgt;/Si器件。本发明通过对氧化铈基忆阻器进行快速退火处理，使阻变参数散布性低。通过快速退火减少氧化铈阻变层中的氧空位浓度和增大氧化铈的晶粒尺寸，减小晶界，促进氧化铈阻变层中的重新再分布和聚集在变小的晶界处，减少氧空位通道的形成路径，获得Vsubgt;SET/subgt;和Vsubgt;RESET/subgt;，Rsubgt;LRS/subgt;和Rsubgt;HRS/subgt;散布性更小的器件。

技术领域

本发明属于忆阻器件及应用技术领域，具体涉及一种改善氧化铈基忆阻器阻变参数散布性的方法。

背景技术

金属-氧化物-金属三明治结构的忆阻器件由于其结构简单、可扩展性强、以及与CMOS工艺兼容等特点，成为下一代非易失性存储器的候选器件。低的阻变参数散布性是忆阻器件的应用要求之一。然而，由于阻变开关材料的不同或结构的不均匀，器件的高阻态(R_HRS)和低阻态(R_LRS)电阻以及阻变电压的的散布性大，导致了忆阻器件的开关稳定性差，限制了它们的进一步发展和应用，因此，选取合适的开关层材料以及降低忆阻器阻变参数散布性是必要的。氧化铈由于具有卓越的储存/释放氧的能力，具有丰富可调的氧空位且易形成氧空位通道，使其具有很大的作为忆阻器开关材料的潜力。然而，基于氧化铈的忆阻器仍然存在阻变参数散布性大、工作电流大等问题，严重制约着氧化铈基忆阻器的应用。因此，如何解决氧化铈基忆阻器阻变参数散布性大、工作电流大的问题是本领域技术人员面临的挑战。

发明内容

针对以上现有技术的缺点和不足，本发明的目的是提供一种改善氧化铈基忆阻器阻变参数散布性的方法。本发明通过对氧化铈基忆阻器进行快速退火处理，使得阻变参数散布性低。通过快速退火减少氧化铈阻变层中的氧空位浓度和增大氧化铈的晶粒尺寸，减小晶界，促进氧化铈阻变层中的重新再分布和聚集在变小的晶界处，减少氧空位通道可能的形成路径，获得V_SET和V_RESET，R_LRS和R_HRS散布性更小的器件。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

本发明的技术方案之一，一种改善氧化铈基忆阻器阻变参数散布性的方法，包括以下步骤：将氧化铈基忆阻器件进行退火处理。

进一步地，所述退火处理的温度为370～430℃，所述退火处理的时间为1.5～5min，所述退火处理的升温速率为60℃/s，所述退火处理的气体环境为空气。

进一步地，所述退火处理的温度为400℃，所述退火处理的时间为2min。

进一步地，所述氧化铈基忆阻器件为TiN/HfO₂/CeO_x/TiN/SiO₂/Si器件或TiN/CeO_x/TiN/SiO₂/Si器件，其中x为计量比1.7～1.8。

进一步地，x为计量比1.72。

计量比指的是通过XPS测试得到的O：Ce的比值，由溅射沉积CeO_x层时通入的氩氧气体的比值进行控制的，同时磁控溅射的温度也会影响到x。

进一步地，所述TiN/HfO₂/CeO_x/TiN/SiO₂/Si器件的制备步骤为：