【技术实现步骤摘要】
基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列及其制备方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列及其制备方法。
技术介绍
阻变存储器(RRAM)是半导体器件很重要的组成部分，具有结构简单、可高密度集成、制备温度低、与CMOS后端兼容、高速度操作、低功耗等优点而成为下一代存储器强有力的竞争者。RRAM器件一般有着金属-绝缘体-金属的三明治结构，在特定的电压/电流激励下，其阻值可以在高阻态和低阻态之间相互转换。在面向高密度存储应用时，阻变存储器往往采用十字交叉阵列结构以达到最大的存储密度。传统平面交叉阵列采用平面层层堆叠的结构，大多存在潜行电流的问题。为了避免潜行电流，这种结构需要采用单独的选择器器件与每个存储器单元集成的方式，但这种方式使得在制备过程中，光刻步骤繁琐，制备工艺复杂，生产成本较高。而垂直RRAM交叉阵列工艺简单，但难以通过集成选择器的1S1R的结构避免潜行电流。因此，开发一种工艺简单，能够有效避免通过集成选择器的1S1R结构导致的潜行电流是实现交叉阵列高密度存储急需解决的一个问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本...
【技术保护点】
1.一种基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，包括衬底（1），设置于所述衬底（1）上的衬底隔离层（2），所述衬底隔离层（2）上设置有由多层第一金属电极层（301）和多层介质层（302）交替堆叠形成的叠层结构（3），所述叠层结构（3）上通过刻蚀形成间隔排列的条状垂直沟槽（6）；沿所述条状垂直沟槽（6）的垂直交叉方向设置有间隔排列的阻变介质层（4），所述阻变介质层（4）在未刻蚀的叠层结构（3）表面以及所述条状垂直内壁和底部均匀连续形成；所述阻变介质层（4）上设置有第二电极层（5）；所述阻变介质层（4）为由过渡金属氧化物层和氧化物半导体层组成的叠层结构；与所述阻变...
【技术特征摘要】
1.一种基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，包括衬底（1），设置于所述衬底（1）上的衬底隔离层（2），所述衬底隔离层（2）上设置有由多层第一金属电极层（301）和多层介质层（302）交替堆叠形成的叠层结构（3），所述叠层结构（3）上通过刻蚀形成间隔排列的条状垂直沟槽（6）；沿所述条状垂直沟槽（6）的垂直交叉方向设置有间隔排列的阻变介质层（4），所述阻变介质层（4）在未刻蚀的叠层结构（3）表面以及所述条状垂直内壁和底部均匀连续形成；所述阻变介质层（4）上设置有第二电极层（5）；所述阻变介质层（4）为由过渡金属氧化物层和氧化物半导体层组成的叠层结构；与所述阻变介质层（4）方向一致的所述叠层结构（3）两侧边缘通过垂直刻蚀，使第一金属电极层（301）裸露，形成裸露的第一电极。2.根据权利要求1所述的基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，所述叠层结构（3）由设置于所述衬底（1）上的三层第一金属电极层（301）和三层介质层（302）交替堆叠而成；第一金属电极层（301）的材料选自Ti或Ta；所述介质层（302）的材料选自SiO2或Si3N4；所述第一金属电极层（301）的厚度为40nm～100nm，所述介质层（302）的厚度为70nm～200nm。3.根据权利要求2所述的基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，所述第一金属电极层（301）的厚度为70nm，所述介质层（302）的厚度为100nm。4.根据权利要求1所述的基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，所述过渡金属氧化物层的材料选自HfO2、ZrO2、Ta2O5、Al2O3中的任意一种；所述氧化物半导体层的材料为CuGeS；所述过渡金属氧化物层的厚度为10nm～30nm；所述氧化物半导体层的厚度为20nm～50nm。5.根据权利要求4所述的基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，所述过渡金属氧化物层为HfO2；所述氧化物半导体层为CuGeS；所述过渡金属氧化物层的厚度为10nm；所述氧化物半导体层的厚度为20nm。6.根据权利要求1所述的基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，所述第二电极层（5）的材料选自W、Ni或Pt，厚度为50nm～100nm。7.根据权利要求6所述的基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，所述第二电极层（5）的材料为W，厚度为70nm。8.根据权利要求1所述的基于内置非线性RRAM的3D垂直交叉阵列，其特征在于，所述衬底（1）为硅衬底或玻璃衬底，所述衬底（1）的厚度为100nm~300n...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫，王天宇，陈琳，孙清清，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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