[发明专利]一种基于二氧化锡的电阻式随机读取存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于非挥发性随机读取存储器技术领域，涉及一种基于二氧化锡的电阻式随机读取存储器及其制备方法。

背景技术

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，需要不断刷新来维持存储的信息，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。

作为一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MIM的三明治结构，其中M一般为金属电极，I为绝缘层或半导体薄膜，其中包括：二元金属氧化物薄膜（BMOs）、钙钛矿氧化物、硫系化合物和有机物等。在这些材料之中，二元金属氧化物薄膜由于材料组分简单，制备方法简单，与硅集成电路工艺相兼容等特点被认为是一类有望应用于电阻存储器的材料，也是目前研究最多的一类材料。如Nb₂O₅、Al₂O₃、Ta₂O₅、TiO₂、NiO、ZrxO、Cu_xO及ZnO等等，其中，NiO和TiO₂是受到关注最多的材料。SnO₂作为一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。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于二氧化锡薄膜的电阻式随机读取存储器及其制备方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

一种基于二氧化锡的电阻式随机读取存储器，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。

所述的重掺硅衬底的电阻率小于0.1Ω·cm。

所述的二氧化锡薄膜的厚度范围为10～100nm。

所述的金属薄膜电极为在温度100℃下呈固体的金属材料。金属材料优选金、铂、铜、铝、钛或镍。

制备上述电阻式随机存储器的方法，包括以下步骤：

步骤1.采用半导体标准清洗工艺清洗重掺硅衬底；

步骤2.采用磁控溅射法在重掺硅衬底上沉积二氧化锡薄膜；

步骤3.在二氧化锡薄膜上采用电子束蒸发法制备金属薄膜电极。

在步骤2中，利用磁控溅射法制备二氧化锡薄膜，具体条件为：氩气与氧气流量比例为6～0.75，溅射功率为6W，溅射时间2～20min，溅射时用高纯金属锡靶。

本发明的有益效果：本发明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。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10²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，并能很好地与硅集成电路工艺相兼容。这些特性表明本发明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1是本发明存储器结构示意图；

图2是实施例1所制备的存储器的I-V特性图；

图3是实施例1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

以下结合附图对本发明作进一步说明：