[发明专利]超低功耗阻变非挥发性存储器、其制作方法及操作方法

权利要求书

1.一种超低功耗阻变非挥发性存储器，其特征在于，该超低功耗阻变非挥发性存储器包括：

Si衬底；

形成在该Si衬底之上的SiO₂层；以及

在该SiO₂层表面形成的四端电极结构；

其中，该四端电极结构包括第一至第四电极，四个电极呈顺时针方向排列，第一及第三电极相对构成上下电极对，第二及第四电极相对构成左右电极对，两个电极对的中心连线相互垂直。

2.根据权利要求1所述的超低功耗阻变非挥发性存储器，其特征在于，所述第一电极采用Ag电极，所述第二至第四电极采用Pt电极。

3.根据权利要求1所述的超低功耗阻变非挥发性存储器，其特征在于，所述上下电极对中的第一及第三电极之间的距离为500纳米，左右电极对中的第二及第四电极之间的距离为1微米。

4.根据权利要求1所述的超低功耗阻变非挥发性存储器，其特征在于，在测试中，上下电极对中的第一电极与对面的第三电极作为“写入”电极对，而左右电极对中的第二及第四电极则作为“擦除”电极。

5.一种制作权利要求1至4中任一项所述的超低功耗阻变非挥发性存储器的方法，其特征在于，该方法包括：

在清洁硅片上热氧化形成绝缘的二氧化硅作为衬底材料；

在二氧化硅表面旋涂电子束光刻胶；

对电子束光刻胶进行电子束曝光和显影，并沉积惰性金属，剥离后形成惰性三端电极；

再次旋涂电子束光刻胶，对电子束光刻胶进行电子束曝光和显影，并沉积活性金属，剥离形成四端结构；

旋涂光学光刻胶，对光学光刻胶进行曝光和显影，并沉积惰性金属，剥离后形成接触式大电极。

6.根据权利要求5所述的制作超低功耗阻变非挥发性存储器的方法，其特征在于，所述绝缘的二氧化硅的厚度为100纳米。

7.根据权利要求5所述的制作超低功耗阻变非挥发性存储器的方法，其特征在于，所述在二氧化硅表面旋涂的电子束光刻胶为zep520，旋涂厚度为200纳米。

8.根据权利要求5所述的制作超低功耗阻变非挥发性存储器的方法，其特征在于，所述对电子束光刻胶进行电子束曝光和显影并沉积惰性金属的步骤中，采用的显影液为N50和异丙醇，时间分别为2分钟和30秒，所沉积的惰性金属为白金(Pt)，采用电子束蒸发，厚度为70纳米。

9.根据权利要求5所述的制作超低功耗阻变非挥发性存储器的方法，其特征在于，所述再次旋涂电子束光刻胶，对电子束光刻胶进行电子束曝光和显影，并沉积活性金属的步骤中，所述活性金属为银(Ag)，采用电子束蒸发，厚度为70纳米。

10.根据权利要求5所述的制作超低功耗阻变非挥发性存储器的方法，其特征在于，所述旋涂光学光刻胶，对光学光刻胶进行曝光和显影，并沉积惰性金属的步骤中，所述光刻胶为9920、5214或者HSQ，旋涂厚度为1.5微米，所沉积的惰性金属为白金，厚度为80纳米。

11.一种操作权利要求1至4中任一项所述的超低功耗阻变非挥发性存储器的方法，其特征在于，该方法包括：

在第一电极和第三电极之间加一个电场，第一电极是活性Ag电极，该电极会在电场作用下离子化且在电场中迁移从而形成连通第一电极与第三电极的金属导电通道，这时候第一电极与第三电极之间处于一个低阻的状态；以及

在第二电极和第四电极之间加一个横向的扫描电压，在第二电极和第四电极之间形成横向电场，则之前第一电极与第三电极之间所形成的金属导电通道被横向电场打断。