一种氧化铪基阻变储存器及其制备方法和应用技术

本申请属于半导体技术领域，尤其涉及一种氧化铪基阻变储存器及其制备方法和应用。本申请提供的氧化铪基阻变储存器的高阻值和低阻值之比高于没有掺杂镧的氧化铪阻变储存器，具有优异的双极阻变效应，说明本申请提供的氧化铪基阻变储存器通过对阻变功能层氧化铪薄膜掺杂镧，提高了氧化铪基阻变储存器的开关比，同时提高了氧化铪基阻变储存器的循环擦写的稳定性，本申请提供的氧化铪基阻变储存器解决了现有阻变储存器的储存性能还有待提高的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铪基阻变储存器及其制备方法和应用


[0001]本申请属于半导体
，尤其涉及一种氧化铪基阻变储存器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前应用最为广泛的信息储存器件为硅基浮栅型闪存，随着信息技术的发展，各种电子产品对信息储存器件提出了越来越高的要求，为满足信息存储要求，硅基浮栅型闪存的尺寸在不断缩小，随着尺寸的缩小，硅基浮栅型闪存无法有效储存电荷。
[0003]阻变储存器是一种新型信息储存器件，可以利用阻值变化来记录存储数据信息，具备结构简单、读写速度快、存储密度高等优点，信息储存性能明显高于传统硅基浮栅型闪存，同时，阻变储存器还与硅集成电路工艺兼容性好，因此，阻变储存器在逐渐替代传统硅基浮栅型闪存作为各种电子产品的信息储存器件；阻变储存器中的阻变功能层常选用氧化铪等薄膜；然而，采用氧化铪薄膜作为阻变功能层的阻变储存器的储存性能还有待提高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种氧化铪基阻变储存器及其制备方法和应用，用于解决现有阻变储存器的储存性能还有待提高的技术问题。
[0005]本申请第一方面提供了一种氧化铪基阻变储存器，包括：衬底、底电极、阻变功能层、第一顶电极和第二顶电极；
[0006]所述底电极覆盖在所述衬底表面；
[0007]所述阻变功能层覆盖在所述底电极背离所述衬底的表面；
[0008]所述第一顶电极设置在所述底电极背离所述衬底的表面；
[0009]所述第二顶电极设置在所述阻变功能层背离所述衬底的表面；r/>[0010]所述阻变功能层为掺杂镧的氧化铪薄膜。
[0011]优选的，所述掺杂镧的氧化铪薄膜中镧的质量分数为0～20％。
[0012]优选的，掺杂镧的氧化铪薄膜中镧的质量分数为10％。
[0013]需要说明的是，当镧的掺杂量为10％时，氧化铪基阻变储存器不仅具有较大的开关比，且开关比在循环100次后还能保持稳定，保持时间达到103s,说明镧的掺杂量为10％时，能够显著提高氧化铪基阻变储存器的性能。
[0014]优选的，所述衬底选自导电玻璃、铂金、硅片或云母。
[0015]优选的，所述底电极选自镍酸镧、钌酸锶、钌酸镧、锰酸镧或锰酸锶。
[0016]优选的，所述第一顶电极和所述第二顶电极选自Au、Pt、Al或TiN；
[0017]所述第一顶电极和所述第二顶电极材质相同。
[0018]本申请第二方面提供了一种氧化铪基阻变储存器的制备方法，包括步骤：
[0019]步骤1、将底电极前驱体溶液旋涂在衬底表面，进行第一退火得到覆盖在衬底表面的底电极；
[0020]步骤2、将阻变功能层前驱体溶液旋涂在底电极表面，进行第二退火得到覆盖在底电极表面的阻变功能层；
[0021]步骤3、通过磁控溅射在底电极表面和阻变功能层表面沉积第一电极和第二电极；
[0022]步骤1中，所述第一退火的温度为600～900℃，时间为10～20min；
[0023]步骤2中，所述第二退火的温度为600～900℃，时间为10～20min；
[0024]步骤3中，所述磁控溅射前，包括将带有第一电极和第二电极形状的掩膜板置于底电极和阻变功能层上方。
[0025]需要说明的是，第一电极和第二电极的形状没有特殊规定，磁控溅射采用真空镀膜机进行，在覆盖掩膜板后，可在将第一电极沉积到底电极表面的同时，将第二电极沉积到阻变功能层表面。
[0026]优选的，步骤1中，所述底电极前驱体溶液的旋涂包括：将底电极前驱体溶液以第一转速旋涂后，以第二转速旋涂；
[0027]所述第一转速为600～1000转/分钟，时间为10～60s，所述第二转速为2000～4000转/分钟，时间为10～60s；
[0028]步骤2中，所述阻变功能层前驱体溶液的旋涂包括：将阻变功能层前驱体溶液以第三转速旋涂后，以第四转速旋涂；
[0029]所述第三转速为600～1000转/分钟，时间为10～60s，所述第四转速为2000～4000转/分钟，时间为10～60s。
[0030]需要说明的是，通过以先低速旋涂，再高速旋涂，能够使底电极前驱体溶液和阻变功能层前驱体溶液在衬底表面和底电极表面分布均匀，有利于进一步提高氧化铪基阻变储存器的储存性能。
[0031]优选的，步骤1旋涂之后，第一退火之前，还包括第一烘烤，所述第一烘烤的温度为300～400℃，时间为10～15min；
[0032]步骤2旋涂之后，第二退火之前，还包括第二烘烤，所述第二烘烤包括：先以150～200℃的温度烘烤10～15min，再以300～400℃的温度烘烤10～15min。
[0033]需要说明的是，先低温烘烤后高温烘烤，能够提高阻变功能层在衬底上分布均匀，有利于进一步提高氧化铪基阻变储存器的储存性能。
[0034]优选的，步骤1中，所述底电极前驱体溶液的制备方法包括步骤：
[0035]步骤101、将六水硝酸镧溶液和乙酸镍溶液混合后进行第一搅拌，得到第一溶液；
[0036]步骤102、将乙酰丙酮滴加到所述第一溶液中，进行第二搅拌形成底电极前驱体溶液；
[0037]步骤101中，所述六水硝酸镧溶液的溶剂为摩尔比为1:1的乙二醇甲醚和冰醋酸，所述乙酸镍溶液的溶剂为摩尔比为1:1的乙二醇甲醚和冰醋酸。
[0038]优选的，所述第一搅拌的温度为20～25℃，时间为15min；
[0039]所述第二搅拌的温度为30～60℃，时间为1～3h；
[0040]所述底电极前驱体溶液的浓度为0.2mol/L。
[0041]优选的，步骤2中，所述阻变功能层前驱体溶液的制备方法包括步骤：
[0042]步骤201、将六水硝酸镧溶液和乙酰丙酮铪溶液混合后第三搅拌，得到第一溶液；
[0043]步骤202、将乙酰丙酮滴加到所述第一溶液中，搅拌形成阻变功能层前驱体溶液；
[0044]步骤201中，所述六水硝酸镧溶液的溶剂为摩尔比为2:1的乙二醇甲醚和冰醋酸，所述乙酰丙酮铪溶液的溶剂为摩尔比为2:1的乙二醇甲醚和冰醋酸。
[0045]优选的，所述第三搅拌的温度为20～25℃，时间为15min；
[0046]所述第四搅拌的温度为30～60℃，时间为1～3h。
[0047]所述阻变功能层前驱体溶液的浓度为0.2mol/L。
[0048]本申请第三方面提供了氧化铪基阻变储存器在计算机存储器件中的应用。
[0049]需要说明的是，本申请提供的氧化铪基阻变储存器开关比超过100，且循环擦写稳定性优异，能够满足计算机存储器件高存储密度，读写稳定的要求。
[0050]综上所述，本申请提供了一种氧化铪基阻变储存器及其制备方法和应用，其中，氧化铪基阻变储存器由衬底、底电极、掺杂镧的氧化铪薄膜、第一顶电极和第二顶电极组成，底电极覆盖在衬底一面，掺杂镧的氧化铪薄膜和第一顶电极设置在底电极一面，第二顶电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铪基阻变储存器，其特征在于，包括：衬底、底电极、阻变功能层、第一顶电极和第二顶电极；所述底电极覆盖在所述衬底表面；所述阻变功能层覆盖在所述底电极背离所述衬底的表面；所述第一顶电极设置在所述底电极背离所述衬底的表面；所述第二顶电极设置在所述阻变功能层背离所述衬底的表面；所述阻变功能层为掺杂镧的氧化铪薄膜。2.根据权利要求1所述的一种氧化铪基阻变储存器，其特征在于，所述掺杂镧的氧化铪薄膜中镧的质量分数为0～20％。3.根据权利要求2所述的一种氧化铪基阻变储存器，其特征在于，所述掺杂镧的氧化铪薄膜中镧的质量分数为10％。4.根据权利要求1所述的一种氧化铪基阻变储存器，其特征在于，所述衬底选自导电玻璃、铂金、硅片或云母。5.根据权利要求1所述的一种氧化铪基阻变储存器，其特征在于，所述底电极选自镍酸镧、钌酸锶、钌酸镧、锰酸镧或锰酸锶。6.所述第一顶电极和所述第二顶电极选自Au、Pt、Al或TiN；所述第一顶电极和所述第二顶电极材质相同。7.权利要求1
‑
6任一项所述的氧化铪基阻变储存器的制备方法，其特征在于，包括步骤：步骤1、将底电极前驱体溶液旋涂在衬底表面，进行第一退火得到覆盖在衬底表面的底电极；步骤2、将阻变功能层前驱体溶液旋涂在底电极表面，进行第二退火得到覆盖在底电极表面的阻变功能层；步骤3、通过磁控溅射在底电极表面和阻变功能层表面沉积第一电极和第二电极；步骤1中，所述第一退火的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吴闻博，蒋艳平，唐新桂，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：