[发明专利]一种阻变存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阻变存储器及其制备方法，属于阻变存储器技术领域，解决了现有技术中器件高低阻态及多值存储的实际控制困难、工艺重复性差的问题。本发明阻变存储器包括依次设置的底电极、阻变层、插入层、Ti薄膜和顶电极；所述插入层形成一个阻变层氧空位向Ti薄膜扩散的势垒层。本发明可以实现可控的高低阻态和多值存储特性。

技术领域

本发明属于阻变存储器技术领域，特别涉及一种阻变存储器及其制备方法。

背景技术

阻变式存储器件(Resistive Random Access Memory，缩写为RRAM)是以非导性材料的电阻在外加电场作用下，在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的非易失性存储器件。其具有存储密度高、功耗低、读写速度快、可缩小性好等优点，因此，被广泛地应用于具有各种各样新型智能化功能的电路芯片。

RRAM中的阻变元件一般采用简单的类似电容的金属-介质层-金属(MIM)结构，由两层金属电极包夹着一层介质材料构成。金属电极材料的选择可以是传统的金属单质，或者金属氮化物等，而介质层材料主要包括二元过渡金属氧化物等。但是，传统的阻变存储器多被应用于二值存储器，难以很好的满足未来社会对信息处理能力和信息存储容量的更高要求。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种阻变存储器及其制备方法，可以实现可控的高低阻态，并可根据阻变存储器的不同操作电压和限流值，可以实现多值存储特性，具有稳定的保持特性，高的耐久性。

通过本发明制备的存储单元可以实现多种不同的存储状态，从而大幅度提高存储密度以及单位存储容量，也是未来人工智能架构存算一体化(computer in memory)的重要方向和实现路径。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种阻变存储器，包括依次设置的底电极、阻变层、插入层、Ti薄膜和顶电极；

所述插入层形成一个阻变层氧空位向Ti薄膜扩散的势垒层。

进一步的，所述底电极为TaN或TiN，厚度为10-100nm。

进一步的，所述阻变层为HfO₂或HfO₂基掺杂材料，阻变层厚度为3-10nm。

进一步的，所述插入层为TaN或TiN，厚度为0.5-2nm。

进一步的，所述Ti薄膜的厚度为3-15nm。

进一步的，所述顶电极为TaN或TiN，厚度为10-100nm。

本发明还公开了一种阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：

制备底电极；

在所述底电极上沉积阻变层；

在所述阻变层上沉积插入层；

在所述插入层上沉积Ti薄膜；

在所述Ti薄膜上制备顶电极。

进一步的，所述底电极和顶电极材料为TaN或TiN，厚度为10-100nm。

进一步的，所述阻变层为HfO₂或HfO₂基掺杂材料，阻变层厚度为3-10nm。

进一步的，所述插入层为TaN或TiN，厚度为0.5-2nm。

与现有技术相比，本发明至少能实现以下技术效果之一：