一种基于二氧化锡的电阻式随机读取存储器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于二氧化锡的电阻式随机读取存储器。现有的电阻式存储器的读写寿命以及稳定性较差。本实用新型专利技术存储器由重掺硅衬底、二氧化锡薄膜、金属薄膜电极构成，二氧化锡薄膜位于重掺硅衬底、金属薄膜电极之间，重掺硅衬底作为电阻式随机读取存储器的下电极，金属薄膜电极作为电阻式随机读取存储器的上电极。本实用新型专利技术通过采用新型的二氧化锡薄膜作为电阻式随机读取存储器中的阻变层，可以获得良好的电阻转变特性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于非挥发性随机读取存储器
，涉及ー种基于ニ氧化锡的电阻式随机读取存储器及其制备方法。
技术介绍
存储器是现代信息社会不可或缺的重要电子器件，在电子市场中占有相当大的份额。随着电子信息产业的不断发展，存储器朝着更高密度、更高速度、更低能耗、非挥发性的方向发展。传统的动态随机读取存储器和静态随机读取存储器读写速度快，但断电后储存的信息迅速丢失，需要不断刷新来維持存储的信息，因此能耗较大。非挥发性存储器具有断电后能够长期保持存储信息的优点，不需要刷新，因而能耗很低，目前已经广泛的应用在手机、数码相机和移动存储等产品上。据统计，全球非挥发性闪存的容量在过去的十年间以每年翻一翻的速度增长，市场规模越来越大。 然而与动态随机读取存储器和静态随机读取存储器相比，目前所用非挥发性闪存的器件结构与工作原理决定了其较低的存储速度。因此研究开发新一代既具动态随机读取存储器或静态随机读取存储器相当的存储速度，又具非挥发存储器断电后保持信息特性的新一代存储器具有非常重要的意义。作为ー种新型的非挥发性随机读取存储器，电阻式随机读取存储器具有功耗低、结构简单、存储速度快、可高密度集成等优点，有望成为下一代通用的非挥发性存储器。电阻存储器的结构十分简单，是基于M頂的三明治结构，其中M —般为金属电极，I为绝缘层或半导体薄膜，其中包括ニ元金属氧化物薄膜(BMOs)、钙钛矿氧化物、硫系化合物和有机物等。在这些材料之中，ニ元金属氧化物薄膜由于材料组分简单，制备方法简单，与硅集成电路エ艺相兼容等特点被认为是ー类有望应用于电阻存储器的材料，也是目前研究最多的ー类材料。如 Nb2O5' Al2O3' Ta2O5' Ti02、Ni。、ZrxO, CuxO 及 ZnO 等等，其中，NiO 和 TiO2 是受到关注最多的材料。SnO2作为ー种重要的半导体材料,其集成优势明显,制造成本低廉，由于具有独特的电、磁和催化等特性，受到了广泛关注。然而，关于SnO2在电阻存储器的应用方面的研究却未见报道。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供了一种基于ニ氧化锡薄膜的电阻式随机读取存储器及其制备方法。本技术解决技术问题所采取的技术方案为一种基于ニ氧化锡的电阻式随机读取存储器，该存储器由重掺硅衬底、ニ氧化锡薄膜、金属薄膜电极构成，ニ氧化锡薄膜位于重掺硅衬底、金属薄膜电极之间，重掺硅衬底作为电阻式随机读取存储器的下电极，金属薄膜电极作为电阻式随机读取存储器的上电扱。所述的重掺硅衬底的电阻率小于0. I Q cm。所述的ニ氧化锡薄膜的厚度范围为10 lOOnm。所述的金属薄膜电极为在温度100°c下呈固体的金属材料。金属材料优选金、钼、铜、招、钛或镍。本技术的有益效果本技术通过采用新型的ニ氧化锡薄膜作为电阻式随机读取存储器中的阻变层，可以获得良好的电阻转变特性。同时，与普通电阻式随机读取存储器的存储单元相比，这种新型的电阻式随机读取存储器在直流电压连续扫描激励下表现出优异的高、低阻态之间的转变和记忆特性，其高低电阻态间的差值可大于IO2倍，器件需要的功耗较小，适用于计算机的低压电路中，器件性能稳定，井能很好地与硅集成电路エ艺相兼容。这些特性表明本技术在非挥发性存储器件领域具有潜在的应用价值。附图说明图I是本技术存储器结构示意图；图2是实施例I所制备的存储器的I-V特性图；图3是实施例I所制备的存储器的高阻态和低阻态的阻值随开关循环次数的变化。具体实施方式以下结合附图对本技术作进ー步说明如图I所示，一种电阻式随机读取存储器的存储单元，包括金属薄膜电极/ ニ氧化锡薄膜/重掺硅衬底结构的电阻存储器。该存储器由重掺硅衬底I、ニ氧化锡薄膜2、金属薄膜上电极3构成。其中，作为存储単元上电极的金属，可以为金、钼、铜、铝、钛、或镍。ニ氧化锡薄膜作为存储単元的工作层，起电阻转变作用。重掺硅作为存储単元的下电极及衬/ 。本技术采用磁控溅射法制备ニ氧化锡薄膜。所采用的重掺硅衬底的电阻率为10_2 10_3Q cm。将重掺硅衬底通过半导体标准清洗エ艺清洗干净，放入磁控溅射仪，当腔体本底真空抽至8X 10_5Pa时，通入一定比例的氩气和氧气使腔体达到0. 25Pa的工作压强，通过改变氩气和氧气的流量来控制混合气氛中氩气和氧气的比例，氩气与氧气流量比例为6 0. 75。采用高纯金属锡靶在室温条件下沉积ニ氧化锡薄膜。在溅射过程中。溅射电压为300V，溅射电流为0. 02A，溅射功率为6W，通过改变溅射时间来获得不同厚度的ニ氧化锡薄膜，溅射时间范围为2 20min，薄膜厚度范围为10 lOOnm。直径为600 y m的圆形金属电极在电子束蒸发镀膜仪中通过不锈钢掩模板沉积在ニ氧化锡薄膜上。这样所获得的器件制备エ艺简单、性能可靠，读写寿命高且具有较低的功耗。所述ニ氧化锡薄膜可以本领域常规用于物理沉积法制备ニ氧化锡薄膜得到，本实、用新型所述沉积エ艺參数如下気气和氧气比6 0. 75派射时间2 20min薄膜厚度10 IOOnm更为优选的，所述エ艺參数如下氩气和氧气比1.5派射时间5min薄膜厚度30nm下面根据具体实施例详细说明本技术，本技术的目的和效果将变得更加明显。实施例I利用磁控溅射法在洁净的重掺硅衬底上沉积ニ氧化锡薄膜，当腔体本底真空抽为8X10-5Pa时，通入氩气和氧气使腔体达到0. 15Pa的工作压强，其中氩气流量60sccm，氧气流量为40 sccm，氩气与氧气的比例为I. 5: I。在溅射过程中，溅射电压为300V，溅射电流为0. 02A，溅射功率为6W，溅射时间为5min，薄膜的厚度为25nm。再利用电子束蒸发通过掩模法在ニ氧化锡薄膜上制备金属薄膜电极，电极为直径100 u m的圆形铜电极。存储单元的结构如图I所示。该存储単元的电流-电压特性测试结果如图2。当扫描电压为I. 4V吋，器件处于置位状态，存储单元从高阻态转变为低阻态，并在没有加电压的条件下，能够保持 低阻态；当扫描电压为0. 18V时，器件处于复位状态，存储单元从低阻态转变为高阻态，并在没有加电压的条件下，能够保持高阻态。存储单元的置位电压和复位电压都在0 +1. 5V之间，大大减小了器件的功耗，适用于计算机的低压电路中。图3是所制备的存储器的高阻态和低阻态的阻值随开关循环次数的变化。由图可以看出，这种新型的电阻存储器在直流电压连续扫描激励下表现出优异的高、低阻态之间的转变和记忆特性，其高低阻态阻值间的差值大于IO2倍，在连续30次高低阻态循环的过程中，高低阻态的电阻值表现出较好的稳定性，这些特性表明本技术在非挥发性存储器件领域具有潜在的应用价值。实施例2利用直流磁控溅射法在洁净的重掺硅衬底上沉积ニ氧化锡薄膜，当腔体本底真空抽为8X 10_5Pa时，通入氩气和氧气使腔体达到0. 15Pa的工作压强，其中氩气流量60sCCm，氧气流量为40 sccm，氩气与氧气的比例为I. 5: I。在溅射过程中，溅射电压为300V，溅射电流为0.02A，溅射功率为6W，薄膜溅射时间为lOmin，薄膜的厚度为60nm。利用电子束蒸发通过掩模法在ニ氧化锡薄膜上制备金属薄膜电极，电极为直径100 u m的圆形铜电极。存储单元的结构如图I所示。上述实施例只是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二氧化锡的电阻式随机读取存储器，其特征在于：该存储器由重掺硅衬底、二氧化锡薄膜、金属薄膜电极构成，二氧化锡薄膜位于重掺硅衬底、金属薄膜电极之间，重掺硅衬底作为电阻式随机读取存储器的下电极，金属薄膜电极作为电阻式随机读取存储器的上电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化锡的电阻式随机读取存储器，其特征在于该存储器由重掺硅衬底、二氧化锡薄膜、金属薄膜电极构成，二氧化锡薄膜位于重掺硅衬底、金属薄膜电极之间，重掺硅衬底作为电阻式随机读取存储器的下电极，金属薄膜电极作为电阻式随机读取存储器的上电极。2.如权利要求I所述的电阻式随机读取存储器，其特征在于重掺硅衬底的电阻率小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红霞，季振国，席俊华，牛犇，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：