[发明专利]基于（Bi2O3）1-X（Y2O3）X固体电解质薄膜的非挥发记忆元件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子器件及其材料领域。具体地，本发明涉及一种应用于集成电路的新型可快速读写的基于(Bi₂O₃)_1-x(Y₂O₃)_x固体电解质薄膜的非挥发电阻转变效应记忆元件及其制备方法。

背景技术

长久以来，半导体行业一直力图把更多数量的晶体管集成到一个面积极为微小的芯片上。1965年，英特尔公司的联合创始人摩尔预言，未来每两年，同一面积芯片上可以集成的晶体管数量将翻倍，这就是后人所称的“摩尔定律”。随着集成度的不断提高，硅基CMOS器件的尺寸已经接近物理极限，人们一方面寻找更加有效利用电子管的技术，另一方面希望找到新的原理和新的结构设计来突破“摩尔定律”的限制。

计算机的基本结构由运算器和存储器两大系统构成。存储器对计算机来说起着至关重要的作用。目前存储器分为挥发存储器和非挥发存储器两种。典型的挥发存储器如DRAM等，它具有读写速度快的优点，但是数据的存储需要供电维持。非挥发存储器如最初的只读存储器(ROM)到目前发展很快的新型半导体存储器--闪速存储器(Flash Memory)等。它们的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息。但是非挥发存储器的写入一般较为缓慢；非挥发存储器还在写入上存在着固有的局限性，在一定次数的写入操作后，存储器会达到自己的承受极限而出现故障。而理想的存储器应当具备非挥发性以及与SRAM类似的存取速度，同时有足够多的写入次数，以及只消耗非常少的功率，这正是推动最新一代非挥发存储器快速发展的因素。

几年来一种非挥发存储器-电阻式随机存储器(RRAM)引起了人们的广泛关注。电阻式随机存储器利用在外场作用下材料电阻发生变化的现象来存储信息。与传统存储器相比，RRAM具有结构简单，存储密度大，能量消耗低等优点，具有广阔的应用前景。

但是目前已有的RRAM材料普遍具有制备工艺苛刻，性能对工艺条件敏感的问题。本发明人发明了一种基于(Bi₂O₃)_1-x(Y₂O₃)_x固体电解质薄膜的RRAM，它的性能对氧气压，温度，和化学计量比等制备条件不敏感。可以在比较宽松的条件下制备出性能优异的RRAM器件。

发明内容

本发明的一个目的在于提供了一种基于(Bi₂O₃)_1-x(Y₂O₃)_x固体电解质薄膜的非挥发性记忆元件。

本发明的另一个目的在于提供了一种制备上述非挥发性记忆元件的方法。

本发明的一方面提供了一种基于(Bi₂O₃)_1-x(Y₂O₃)_x固体电解质薄膜的非挥发性记忆元件。所述非挥发性记忆元件包括衬底、底电极、(Bi₂O₃)_1-x(Y₂O₃)_x固体电解质薄膜、顶电极和两条引线，其中(Bi₂O₃)_1-x(Y₂O₃)_x固体电解质薄膜夹在底电极和顶电极之间，底电极位于所述衬底上，两条引线分别由底电极和顶电极引出。并且(Bi₂O₃)_1-x(Y₂O₃)_x固体电解质薄膜中x的取值范围为0.25＜x＜0.43。

优选地，所述元件的厚度为10nm-1000nm。

优选地，所述衬底为无机非金属材料，该无机非金属材料优选选自玻璃、陶瓷、硅和被二氧化硅薄层覆盖的硅中的一种。

优选地，所述底电极为不活泼的金属，优选为铂或金，其厚度为10nm-100nm。