[发明专利]InP阻变存储材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种InP阻变存储材料的制备方法和应用，属于微电子制造技术领域。所述制备方法包括以下步骤：1)将单晶InP片作为靶材装入脉冲激光设备腔体内；2)将表面沉积有电极的基片装入脉冲激光设备腔体内；3)将脉冲激光设备腔体内抽真空；4)加热基片；5)利用脉冲激光沉积的方法在基片上沉积InP薄膜；6)将沉积了InP薄膜的基片在真空条件下600～800℃退火，冷却后得到InP阻变存储材料。InP阻变存储材料具有良好存储特性，基于该存储材料制备的阻变存储器具有存储窗口宽，数据保持时间长，耐久性高的特点。

技术领域

本发明属于微电子制造技术领域，尤其涉及一种InP阻变存储材料的制备方法和应用。

背景技术

随着便携式消费类电子产品的蓬勃发展，人们对非挥发存储器的容量和集成密度提出了越来越高的要求。为了提高存储器的集成密度，器件尺寸不断缩小，多值存储技术获得越来越广泛的应用，3D堆叠技术也逐渐成为研究热点。然而，器件尺寸的缩小终将走向物理极限，多值存储技术的可靠性及其它各项性能也都存在很多问题，而3D技术则因面临材料选择、器件结构、工艺实现难度等诸多艰巨的挑战也暂时不会迅速推广，因此，为了实现更高的数据存储密度、更小的单位比特成本，急需一种新型的与CMOS工艺高度兼容的存储器结构。阻变存储器(RRAM)由于简单的器件结构、紧凑的存储阵列、优良的存储性能和与现有CMOS工艺的高兼容度，成为最具潜力的解决方案之一。自1967年，Simons和Verderber发现并研究了Au/SiO₂/Al结构的电阻转变行为后，经过四十多年的薄膜制备技术的逐渐成熟和非挥发存储技术的发展，越来越多适用于阻变存储器的的薄膜材料被报道，并被工业界应用于存储芯片的试制，包括钙钛矿、金属氧化物、固态电解质材料、有机材料等。寻找综合性能优异的阻变存储材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有存储器的不足，本发明提供了一种InP阻变存储材料的制备方法，并将制备的InP阻变存储材料应用于阻变存储器件中，InP阻变存储材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将单晶InP片作为靶材装入脉冲激光设备腔体内；

(2)将表面沉积有电极的基片装入脉冲激光设备腔体内；；

(3)将脉冲激光设备腔体内抽真空，真空度为5×10^-8Pa；

(4)将基片加热至350～450℃；

(5)利用脉冲激光沉积的方法在基片上沉积InP薄膜；

(6)将沉积了InP薄膜的基片真空条件下进行快速热退火处理，最后得到InP阻变存储材料。

进一步，所述步骤(2)中的基片为绝缘无机材料。

进一步，所述步骤(5)中的脉冲激光沉积参数为：靶材与基片的间距为6～8cm，激光的工作频率1～5Hz，能力密度为1～3J/cm²。

进一步，所述步骤(5)中沉积得到的InP薄膜的厚度为10～500nm。

进一步，所述步骤(6)快速热退火工艺为：退火温度600～800℃，退火时间5～120秒。

InP阻变存储材料用于制备InP基阻变存储器件，制备步骤为：将InP阻变存储材料表面覆盖硬掩膜版，硬掩膜版厚度为100nm，然后放入磁控溅射设备中，沉积金属电极，去除掩膜版，获得InP基阻变存储器件。

本发明的有益效果在于：本发明使用脉冲激光沉积技术沉积InP阻变存储材料，能够很好的保持材料的化学计量比，通过退火处理改善了薄膜材料的缺陷状态，提高了阻变存储器的转变一致性。制备的基于InP阻变存储材料的阻变存储器件具有存储窗口宽，数据保持时间长，耐久性高的特点。

附图说明