[发明专利]一种具有自整流效应的阻变存储器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有自整流效应的阻变存储器，涉及存储器及微电子领域，特别涉及于非易失性存储器领域。

背景技术

近年来，随着对高密度、高速度、低功耗的非易失性存储器的追求，阻变存储器的概念已经越来越受到人们的关注，已经成为了半导体行业的研究重点之一。闪存作为传统的非易失性存储器一直存在着可擦写寿命不高以及擦除电压过高等缺点。而由于其存储机制的限制，闪存要进一步小型化以获得高密度存储器的难度已经越来越大。正是因为闪存的这一瓶颈，全世界对于新型非易失性存储器的研究才变得越来越火热。

阻变存储器被认为是很有希望取代闪存的一种新型非易失性存储器，它具有高密度、响应速度快、擦写电压低、多值存储和三维存储等诸多突出的优点，尤其是它在器件小型化方面具有广阔的前景。因此，许多国际著名的存储器制造商如惠普、三星和IBM等都对阻变存储器表现出浓厚的兴趣，并投入大量资金进行阻变存储器相关的材料和器件研究。

阻变存储器具有极高的小型化的潜力是因为阻变存储器可以做成十字交叉阵列的形式，即底电极和上电极呈十字交叉排列，而把阻变层置于两电极之间。十字交叉结构中每一个单元只需要4F2的面积(F为制造工艺的特征尺寸)。但是十字交叉阵列在实际应用中有一个致命的缺点，那就是在读取信息时，不同存储点之间的串扰(Sneak current)。比如当读取一个选定的高阻态的存储点的信息时，电流可能从其它的处于低阻态的存储点绕过来。因此，系统无法分辨电流是从选择的存储点流过还是从其它存储点流过。因此，解决十字交叉阵列的串扰问题是阻变存储器领域亟待解决的一大问题。

解决串扰的方法通常是限制电流的流向，即让电流只能从一个方向流经阻变层，反方向的电流则是不允许的。为了使电流能单相流经阻变存储器，通常有两种方法。第一种选择是在每一个存储点处嵌入一个单极性的二极管；第二种选择就是开发具有自整流效应的阻变存储器。显然第一种方法加大了器件制造的复杂性，同时也是的器件的小型化优势受到影响。因此，开发出具有自整流效应的阻变存储器是能够保持其所有优点的一种方法，对于阻变存储器的应用前景有着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自整流效应的阻变存储器。

本发明提供的一种阻变存储器由底电极、沉积于所述底电极上的阻变层和沉积于所述阻变层上的上电极组成；所述底电极为条状的p型硅电极；所述阻变层为n型氧化锌薄膜；所述上电极为条状的铝电极或钛电极；所述底电极和所述上电极相互垂直设置。

上述的阻变存储器中，所述底电极沉积于氧化硅层上。

上述的阻变存储器中，所述p型硅电极中可掺杂B、Al和Ga中任一种元素；所述掺杂的元素的浓度为10¹²cm^-3-10²¹cm^-3，如10²⁰cm^-3(即每立方厘米中含有10²⁰个原子)；所述p型硅电极的电阻率可为0.0001Ω·cm-0.1Ω·cm，如0.02Ω·cm。

上述的阻变存储器中，所述n型氧化锌薄膜的厚度可为10nm-1000nm，如50nm；电阻率可为0.1Ω·cm-10¹⁰Ω·cm，如10⁴Ω·cm或10⁶Ω·cm，可以通过反应磁控溅射法、溶胶凝胶法或脉冲激光沉积法等制备方法进行制备。

上述的阻变存储器中，所述n型氧化锌薄膜中Zn的原子百分数为50％-50.6％，如50.2％，余量为O。

上述的阻变存储器中，所述n型氧化锌薄膜中可掺杂Co、Ni、Mn、Al、Ga、Fe和Cu中任一种元素；所述掺杂的元素的原子百分数可为0-5％，但不为0，如3.6％或4.8％；所述n型氧化锌薄膜中锌的原子百分数为45％-50.6％，但不为50.6％，如45.2％或46.4％，余量为氧。