[发明专利]基于全低温工艺的柔性纳米点阻变存储器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于低温原子层淀积（ALD）技术领域，具体涉及一种阻变存储器（RRAM）及其制造方法，尤其涉及一种基于全低温工艺的柔性纳米点RRAM及其制造方法。 

背景技术

柔性存储器件可以用于未来的非挥发性存储设备的制造中，由于其非常高的性价比，有望在未来替代目前以硅为基底的硬性存储器件，并且降低市场上移动存储设备的价格。因为柔性的存储器更易于折叠和弯曲，使得携带更加方便，存在的方式更为广泛，甚至在任何柔软物体的表面都可以制造存储设备。由于大多数柔性存储器使用的衬底是柔性的塑料，而一般塑料的耐热均在100℃以下，即使对于一些特殊的塑料，最高也不能超过400℃，因此在实现柔性存储器的过程中，必须要执行全低温工艺。要实现这一过程，电极必须使用物理气相沉积(PVD)的方法生长，氧化层必须使用低温原子层淀积的方法生长。

单氧化物RRAM的信息读写是依靠读取或者改变阻变材料的电阻来实现的。通常的阻变材料具有高阻和低阻两种状态。阻变存储器就是依靠材料本身高阻和低阻两种状态的改变来存储信息的。图1为一中阻变存储器单元的剖面图，该阻变存储器形成于衬底100之上，包括顶电极101、底电极103以及位于顶电极101和底电极103之间的电阻转变存储层102。顶电极101和底电极103通常使用Pt和Ti等化学性质较稳定的金属材料，电阻转变存储层102通常为Al₂O₃、TiO₂、ZrO、Cu₂O和SrTiO₃等二元或三元金属氧化物。电阻转变存储层102的电阻值在外加电压作用下可以具有高阻态和低阻态两种不用的状态，其可以分别用来表征“0”和 “1”两种状态。在不同外加电压的作用下，阻变存储器的电阻值在高阻态和低阻态之间可以实现可逆转换，以此来实现信息存储的功能。但是，单氧化物RRAM存储性能的稳定性不佳，其误差的概率也较大。

生物纳米点的研究目前处于起步阶段，还没有得到广泛的应用。日本的奈良先端科学技术大学院大学在研究中已经获得了一些突破，生物纳米点在形成过程中需要使用生物技术以及臭氧环境下的紫外光照射，因此不会产生高温，而且，由于是在臭氧下的紫外光照射，不会对器件本身造成巨大的损伤。由于生物纳米点的工艺与柔性存储器的工艺的工艺接口非常匹配，因此，如果此两种工艺得到集成，必将可以形成一个新兴的产业。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于生物纳米点工艺的柔性纳米点RRAM器件及其制造方法。

本发明提出的柔性纳米点阻变存储器，包括：

由柔性材料组成的衬底；

位于所述衬底上的底电极；

位于所述衬底上的顶电极；

位于所述底电极与所述顶电极之间的电阻转变存储层；

所述的电阻转变层包括上、下两层氧化层，以及位于所述上、下两层氧化层之间的纳米点。

进一步地，所述的衬底由聚乙烯对苯二酸脂（PET）、聚酰亚胺、硅橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、硅树脂等有机聚合物材料或者金属及陶瓷材料形成。所述的底电极由Pt、Al、Au或Pd等金属材料形成。所述的顶电极由Pt、Al、Ru、TiN或TaN等金属材料形成。所述的上、下两层氧化层由Al₂O₃、TiO₂、ZrO、Cu₂O或SrTiO₃等二元或三元金属氧化物形成。所述的纳米点由Pt或Co等金属纳米粒子形成，或者由Al₂O₃或CoO等金属氧化物粒子形成，又或者由Si或Ge等为半导体粒子形成。

同时，本发明还提出了上述柔性纳米点阻变存储器的制造方法，具体步骤包括：

提供一个由柔性材料组成的衬底；

利用低温PVD方法生长Pt、Al、Au或Pd等金属材料形成底电极；

利用低温ALD方法形成第一层金属氧化物；

利用生命纳米点等工艺形成纳米点；

利用低温ALD方法形成第二层金属氧化物；

利用低温PVD方法生长Pt、Al、Ru、TiN或TaN等金属材料形成顶电极。