基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法，该方法包括：在Si衬底表面热氧化SiO2层形成的半绝缘衬底；在半绝缘衬底表面依次连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层；利用旋涂工艺在第一缓冲层表面生长CH3NH3PbI3薄膜；在CH3NH3PbI3薄膜表面生长第二缓冲层；在第二缓冲层表面生长点状顶电极，最终形成缓冲层的阻变存储器。本发明专利技术在CH3NH3PbI3薄膜与上下电极之间插入缓冲层，可以形成肖特基势垒，显著的降低阻变层和电极之间的漏电流。

Buffer layer based resistive memory and its preparation method

The invention relates to a buffer layer based resistive memory and a preparation method thereof. The method comprises: a semi insulating substrate is formed on the surface of Si substrate thermal oxidation of SiO2 layer on the surface of the insulating substrate; semi continuous growth in adhesive layer, a bottom electrode and a first buffer layer; in the first buffer layer grown on the surface of CH3NH3PbI3 thin film by spin coating on the surface of CH3NH3PbI3 film growth process; the second buffer layer; the second buffer layer grown on the surface of the top point electrode, eventually forming a buffer layer resistive random access memory. The invention inserts the buffer layer between the CH3NH3PbI3 film and the upper and lower electrodes, forming a Schottky barrier, and significantly reducing the leakage current between the resistive layer and the electrode.

【技术实现步骤摘要】
基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法
本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法。
技术介绍
半导体集成电路是电子工业的基础，人们对电子工业的巨大需求，促使了该领域的迅速发展。在过去的几十年中，电子工业的迅猛发展对社会发展及国民经济都产生了巨大的影响。随着集成电路工艺的发展，微电子芯片的集成度和性能遵循摩尔定律都在不断地提高，集成电路工艺不断地接近其物理极限，而随着信息时代的不断进步，对信息的存储需求将变得越来越巨大，传统的Flash存储器已经走向其极限，随着隧穿氧化层厚度越来越小，电荷的泄露变得越来越严重，直接影响到Flash存储器的存储性能。这些都极大地要求下一代新型存储器的发展。阻变存储器RRAM(ResistanceRandomAccessMemory)利用薄膜材料在外加电压条件下薄膜电阻在不同的电阻状态(高阻态和低阻态)之间的相互转换来实现数据的存储。基本的RRAM由简单的三明治结构，即金属/阻变层/金属(MIM)构成，由于其具有快速读写、非易失、低功耗、及可实现高密度存储等特点，由于其是非电荷存储机制，因此可以解决Flash中因为隧穿氧化层变薄而造成的电荷泄露问题，被认为最有可能在32nm以下取代现有的传统Flash存储器，是一类可行性高，具有较高的竞争力和巨大的应用前景。作为阻变存储器的核心，阻变材料对阻变存储器的性能具有极大的影响。目前研究的阻变材料种类繁多，主要包括钙钛矿类氧化物、氮化物、有机材料、固态电解质材料、过渡金属氧化物等。这些阻变材料虽然在特定制备工艺下都可具有较好的阻变特性，但是制备工艺过程中工艺比较复杂，常用的高温处理，增加了能耗，并给实际应用带来困难。这些都难以满足高存储密度，高读写速度，和低能耗非易失存储器的要求。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种基于缓冲层的阻变存储器及其制备方法。具体地，本专利技术一个实施例提出的一种基于缓冲层的阻变存储器的制备方法，包括：在Si衬底表面热氧化SiO2层形成的半绝缘衬底；在所述半绝缘衬底表面依次连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层；利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH3NH3PbI3薄膜；在所述CH3NH3PbI3薄膜表面生长第二缓冲层；在所述第二缓冲层表面生长点状顶电极，最终形成所述基于缓冲层的阻变存储器。在本专利技术的一个实施例中，在所述Si衬底表面连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层，包括：利用磁控溅射工艺，溅射功率为50W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Si衬底表面生长Ti粘附层；利用磁控溅射工艺，溅射功率为80-100W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Ti粘附层表面生长Pt底电极；利用磁控溅射工艺，溅射功率为40-60W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Pt底电极表面生长所述第一缓冲层。在本专利技术的一个实施例中，所述第一缓冲层为Y2O3薄膜。。在本专利技术的一个实施例中，所述Ti粘附层的厚度为20nm-30nm，所述Pt底电极的厚度为200nm-300nm，所述Y2O3薄膜的厚度为5-10nm。在本专利技术的一个实施例中，利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH3NH3PbI3薄膜，包括：将654mg的PbI2和217mg的CH3NH2I先后加入DMSO:GBL中，得到PbI2和CH3NH3I的混合溶液；将所述混合溶液在80摄氏度下搅拌两小时，将搅拌后的所述混合溶液在80摄氏度静置1小时，得到CH3NH3PbI3溶液；将所述CH3NH3PbI3溶液滴加到所述第一缓冲层上进行旋涂；在100摄氏度下退火30min，形成所述CH3NH3PbI3薄膜。在本专利技术的一个实施例中，在所述CH3NH3PbI3薄膜表面生长第二缓冲层，包括：利用磁控溅射工艺，溅射功率为40-60W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述CH3NH3PbI3薄膜表面生长所述第二缓冲层。在本专利技术的一个实施例中，所述第二缓冲层为厚度为5-10nm的Y2O3薄膜。在本专利技术的一个实施例中，在所述第二缓冲层表面生长点状顶电极，包括：利用磁控溅射工艺和物理掩膜版，溅射功率为80W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述第二缓冲层表面生长Pt点状顶电极。在本专利技术的一个实施例中，所述Pt点状顶电极厚度为200nm-300nm，直径为100nm。本专利技术再一个实施例提出的一种基于缓冲层的阻变存储器，包括：半绝缘衬底、粘附层、底电极、第一缓冲层、阻变层、第二缓冲层和顶电极；其中，所述基于缓冲层的阻变存储器由上述实施例所述的方法制备形成。基于此，本专利技术具备如下优点：1、本专利技术的阻变存储器以CH3NH3PbI3薄膜材料作为阻变层，相比于传统阻变材料，CH3NH3PbI3薄膜材料具有易于制备，成本低廉等优点，对实现基于该材料的商业化阻变存储器具有现实意义；2、本专利技术提供的基于CH3NH3PbI3薄膜为阻变层的阻变存储器的制备方法，不涉及任何高温工艺，完全在低温下就可以实现，降低了能耗，节约了时间和成本，而且与传统的CMOS工艺完全兼容；3、最重要的，本专利技术在CH3NH3PbI3薄膜与上下电极之间插入缓冲层，可以形成肖特基势垒，显著的降低阻变层和电极之间的漏电流。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种基于缓冲层的阻变存储器的制备方法示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于缓冲层的阻变存储器的器件示意图；图3a～图3g为本专利技术实施例提供的一种基于缓冲层的阻变存储器的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于缓冲层的阻变存储器的制备方法示意图。该方法包括如下步骤：步骤a、在Si衬底表面热氧化SiO2层形成的半绝缘衬底；步骤b、在所述半绝缘衬底表面依次连续生长Ti粘附层、Pt底电极和第一缓冲层；步骤c、利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH3NH3PbI3薄膜；步骤d、在所述CH3NH3PbI3薄膜表面生长第二缓冲层；步骤e、在所述第二缓冲层表面生长Pt点状顶电极，最终形成所述基于缓冲层的阻变存储器。其中，步骤b可以包括：步骤b1、利用磁控溅射工艺，溅射功率为50W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述半绝缘衬底表面生长Ti粘附层；步骤b2、利用磁控溅射工艺，溅射功率为80-100W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Ti粘附层表面生长Pt底电极；步骤b3、利用磁控溅射工艺，溅射功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于缓冲层的阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括：在Si衬底表面热氧化SiO2层形成半绝缘衬底；在所述半绝缘衬底表面依次连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层；利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH3NH3PbI3薄膜；在所述CH3NH3PbI3薄膜表面生长第二缓冲层；在所述第二缓冲层表面生长点状顶电极，最终形成所述基于缓冲层的阻变存储器。

【技术特征摘要】
1.一种基于缓冲层的阻变存储器的制备方法，其特征在于，包括：在Si衬底表面热氧化SiO2层形成半绝缘衬底；在所述半绝缘衬底表面依次连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层；利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH3NH3PbI3薄膜；在所述CH3NH3PbI3薄膜表面生长第二缓冲层；在所述第二缓冲层表面生长点状顶电极，最终形成所述基于缓冲层的阻变存储器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述半绝缘衬底表面连续生长粘附层、底电极和第一缓冲层，包括：利用磁控溅射工艺，溅射功率为50W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Si衬底表面生长Ti粘附层；利用磁控溅射工艺，溅射功率为80-100W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Ti粘附层表面生长Pt底电极；利用磁控溅射工艺，溅射功率为40-60W，起辉功率为10mTor，背景真空为5E-6mTor，工作气压为5mTor，在所述Pt底电极表面生长所述第一缓冲层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一缓冲层为Y2O3薄膜。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Ti粘附层的厚度为20nm-30nm，所述Pt底电极的厚度为200nm-300nm，所述Y2O3薄膜的厚度为5-10nm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用旋涂工艺在所述第一缓冲层表面生长CH3NH3PbI3薄膜，包括：将65...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾仁需，庞体强，栾苏珍，张玉明，汪钰成，刘银涛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61