[发明专利]双极性阻变存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种双极性阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底上形成底电极；

采用等离子增强的化学气相沉积法，通过调节射频功率和/或腔室压强，在所述底电极上形成阻变介质层，其中包括：以气体流量为12sccm的SiH₄和气体流量为1420sccm的N₂O为反应物，基板温度为200℃-400℃为反应条件，在所述底电极上形成SiO₂阻变介质层，其中，腔室压强的调节范围为400mT-600mT，射频功率的调节范围为20W-90W，其中所述反应物SiH₄的载气为N₂；

在所述阻变介质层上形成活性电极，以构成所述双极性阻变存储器；

其中，在所述采用等离子增强的化学气相沉积法，通过调节射频功率和/或腔室压强，在所述底电极上形成阻变介质层中，包括：

当射频功率增强时，等离子体获得的能量增加，离子在衬底表面的迁移能力增强，生成物更容易迁移到位能最低的位置进行均匀排列，因此生成的薄膜结构更加致密；当然，随着射频功率的持续增加，反应速率也进一步加快，到达衬底表面的粒子还没有足够的时间进行规则排列就可能被后续到达基片的粒子所覆盖，因此反而不易形成致密而均匀的膜层；和/或

当增加腔体压强，则会造成反应物的平均自由程减小，离子的加速受到限制，在衬底表面的迁移能力减弱，同时反应速率加快，到达衬底表面的粒子还没有足够的时间进行规则排列就被后续到达衬底的粒子所覆盖，使得薄膜的致密度变低；相反，当减小腔体压强时，则会使得薄膜的致密度加强；

使得双极性阻变存储器可以采用脉冲电压进行擦写；在125℃的环境下，每隔100 s分别读取该双极性阻变存储器的高阻态和低阻态，其中高阻态与低阻态之间的比值超过10；使得双极性阻变存储器的操作电压的绝对值小于0.5 V，在125℃的环境下保持特性超过10⁴秒，脉冲操作模式下，可重复擦写次数超过10⁶次。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成底电极之前，还包括：

对所述衬底进行热氧化处理，

采用射频磁控溅射法，在经过所述热氧化处理的所述衬底上形成粘附层。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成底电极，包括：

采用直流溅射法、磁控溅射法或蒸发镀膜法，在所述粘附层上形成所述底电极。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述阻变介质层上形成活性电极，包括：

采用直流溅射法，在所述阻变介质层上形成活性电极。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述阻变介质层上形成活性电极之后，还包括：

采用直流溅射法、磁控溅射法或蒸发镀膜法，在所述活性电极上形成顶电极。

6.一种应用权利要求1-5中任一项所述的制备方法所制备的双极性阻变存储器，其特征在于，包括：

底电极，位于衬底上；

阻变介质层，位于所述底电极上，所述阻变介质层采用等离子增强的化学气相沉积法，通过调节射频功率和/或腔室压强形成；

活性电极，位于所述阻变介质层上，以构成所述双极性阻变存储器。

7.根据权利要求6所述的双极性阻变存储器，其特征在于，

所述阻变介质层的材料为HfO₂、Ta₂O₅和SiO₂中之一，厚度为5-20nm；

所述阻变介质层的折射率为1.488-1.545。

8.根据权利要求6所述的双极性阻变存储器，其特征在于，

所述衬底为硅片，厚度为40nm-100nm；

所述活性电极的材料为Ag、Ni、Co或Cu，厚度为3-10nm。