[发明专利]忆阻器及其制备方法

说明书

一种忆阻器及其制备方法。该忆阻器包括至少一个忆阻单元，至少一个忆阻单元中的每个包括晶体管和至少一个忆阻元件，晶体管包括源极和漏极；至少一个忆阻元件中的每个包括第一电极、阻变层、第二电极以及钝化层，第一电极与源极或漏极电连接；阻变层在第一电极和第二电极之间；钝化层至少覆盖阻变层的侧壁。该钝化层可以避免阻变层和与其相邻的介质层或绝缘层之间产生离子相互扩散的问题，并且在忆阻器包括多个忆阻单元时，还可以避免忆多个阻单元在工作过程中产生串扰而对忆阻器的整体性能产生不良影响。

技术领域

本公开的实施例涉及一种忆阻器及其制备方法。

背景技术

记忆电阻器，简称忆阻器(Memristor)，是表示磁通与电荷关系的电路器件。忆阻具有电阻的量纲，但和电阻不同的是，忆阻的阻值是由流经它的电荷确定。因此，通过测定忆阻的阻值，便可知道流经它的电荷量，从而具有记忆电荷的作用。另外，忆阻器还具有结构简单，功耗低等优点，因此已越来越多地受到学术界和产业界的关注。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种忆阻器，该忆阻器包括至少一个忆阻单元，所述至少一个忆阻单元中的每个包括晶体管以及至少一个忆阻元件，晶体管包括源极和漏极；至少一个忆阻元件中的每个包括第一电极、阻变层、第二电极以及钝化层；第一电极与所述源极或所述漏极电连接；阻变层在所述第一电极和所述第二电极之间；钝化层至少覆盖所述阻变层的侧壁。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器中，所述钝化层的介电常数k≤10。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器中，所述钝化层的材料包括SiNx、SiCN、AlN、BN和TaN中的至少一种。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器中，所述钝化层的厚度为10nm-100nm。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器中，所述至少一个忆阻元件中的每个还包括盖帽层，所述盖帽层在所述阻变层和所述第二电极之间，所述盖帽层的材料包括金属或金属氧化物。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器中，所述金属包括Ti、Hf和Ta中的至少一种，所述金属氧化物包括TaOx、AlOx和SiOx中的至少一种。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器还包括绝缘层，其中，所述绝缘层覆盖所述至少一个忆阻单元，所述绝缘层的厚度为100nm-1000nm。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器还包括走线层，其中，所述走线层设置在所述绝缘层的远离所述至少一个忆阻单元的一侧，所述绝缘层具有暴露所述第二电极的第一通孔，所述走线层通过所述第一通孔与所述第二电极电连接。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器还包括保护钝化层，其中，所述保护钝化层设置在所述走线层的远离所述绝缘层的一侧，所述保护钝化层具有暴露所述走线层的第二通孔，用于形成接口。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器中，所述至少一个忆阻单元包括多个忆阻单元，所述多个忆阻单元排布为阵列。

例如，本公开至少一实施例提供的忆阻器中，所述第一电极的材料包括TiN、W、Pt和Pd中的至少一种，所述第一电极的厚度为10nm-100nm；所述阻变层的材料包括HfOx、TaOx和TiOx中的至少一种，所述阻变层的厚度为2nm-100nm；所述第二电极的材料包括TiN，Ti，Al和W中的至少一种，所述第二电极的厚度为10nm-100nm。

本公开至少一实施例还提供一种忆阻器的制备方法，包括：形成至少一个忆阻单元，其中，所述至少一个忆阻单元中的每个包括：晶体管，包括源极和漏极；以及至少一个忆阻元件，其中，形成所述至少一个忆阻元件中的每个包括：形成第一电极，所述第一电极与所述源极或漏极电连接；形成第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间形成阻变层；以及形成钝化层，所述钝化层至少覆盖所述阻变层的侧壁。