CN109192856A - 一种调控导电桥存储器导电通路随机性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种调控导电桥存储器导电通路随机性的方法。本发明涉及一种通用的惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极结构的导电桥存储器件。通过在下电极处加正电压，在氧化物和高热导率薄层内形成导电通路；反向施加电压后，未添加高热导率薄层器件内导电通路在到达温度最高点时迅速激烈断裂，添加高热导率薄层器件内导电通路无法完全断裂；再次在下电极施加正电压，未添加高热导率薄层器件内导电通路随机形成，而在添加高热导率薄层的器件内导电通路优先在残留处再次形成，从而实现对基于导电桥的阻变存储器中导电通路的调控。本发明提供的方案简单且易于操作，便于实现对导电桥存储器导电通路的调控。
Description
技术领域
本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种调控导电桥存储器的导电通路随机性的方法。
背景技术
因为存储密度高、成本低的优点，硅基闪存代表了最先进的非易失性存储器，并占据了当前存储器市场的最大份额。然而，闪存存在操作速度低、耐久性差和写入电压高等缺点并且将在不久的将来达到它们的物理极限，因此人们提出了多种新型的随机存取存储器构想。阻变存储器由于具备结构简单、尺寸小、操作速度快、功耗低、耐久性好等优点而成为下一代非易失性存储器候选者之一。导电桥存储器通常以活性金属电极(如Ag、Cu等)以及惰性金属电极(如Pt、Au、W等)分别作为上下电极，通过活性金属电极的电化学溶解然后再沉积为金属原子形成导电通路。阻变存储器技术获得了极大的发展，然而，器件导电通路的随机形成，削弱了导电桥阻变存储器的阻变稳定性，严重影响了导电桥存储器的市场应用前景。因此，通过调控导电通路的随机性来优化基于导电桥的阻变存储器的稳定性就显得十分重要。
目前已有一种基于活性上电极/离子阻挡层/阻变功能层/下电极结构的导电桥存储器，通过调控离子阻挡层孔洞的位置、直径、数量及密度，以达到对导电通路尺寸和数量的调控。但是这种方法对设备、技术、操作的要求都非常高，且工艺较为复杂，不利于器件的推广使用，因此本发明提出了一种简单且易于操作的方案，以实现对导电通路的调控。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对上述问题，本发明的主要目的在于提出一种调控导电桥存储器的导电通路随机性的方法，以利于器件的推广使用。
(二)技术方案
本发明基于一种通用的惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极结构，提供一种基于导电桥的存储器的导电通路调控方法。通过复位过程高热导率薄层中的残留导电通路实现再次置位时导电通路优先在残留处形成，实现对基于导电桥的一种通用的惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极结构阻变存储器中导电通路的调控。
根据本发明提供的导电通路调控方法，所述基于导电桥的存储器，具有惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极的通用结构。
根据本发明提供的导电通路调控方法，所述通用结构中惰性上电极由TaN、TiN、W、Au、Ru与Pt中的一种或多种形成；阻变功能层为MgO、HfO2、Al2O3、TiO2与ZrO2等氧化物；活性下电极通常为Cu。
根据本发明提供的导电通路调控方法，高热导率薄层包括BN、AlN、Al2O3等。
根据本发明提供的导电通路调控方法，高热导率薄层沉积包括磁控溅射或离子束溅射或电子束蒸发或原子层沉积法(ALD)等多种薄膜制备手段。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明制备的导电桥存储器，可促使导电通路定点分布，抑制其随机性。
2、利用本发明制备的导电桥存储器，可大大提高器件的可靠性，非常有利于本发明的广泛推广和应用。
附图说明
图1为一种基于导电桥的存储器的基本结构及其导电通路调控方法示意图；
图2为Pt/HfO2/Cu器件在限流为1mA时的特征I-V曲线图；
图3为Pt/HfO2/BN/Cu器件在限流为1mA时的特征I-V曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，并参照附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
所述基于导电桥的存储器，具有惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极的通用结构。
所述通用结构中惰性上电极选取Pt，阻变功能层为HfO2，活性下电极则取Cu。
根据本发明提供的导电通路调控方法，高热导率薄层选取BN，并采用磁控溅射方法生长于活性下电极表面。
本发明基于一种通用的惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极结构，提供一种基于导电桥的存储器的导电通路调控方法。通过在下电极处加正电压，在氧化物薄层和高热导率薄层内形成导电通路，如图1(a)、(d)所示。反向施加电压后，未添加高热导率薄层器件内导电通路在到达温度最高点时迅速全部断裂，如图1(b)所示；添加高热导率薄层器件内，由于高热导率薄层中导电通路热量散失较多，而导致其内部无法完全断裂，实现导电通路在高热导率薄层内有残留，如图1(e)所示。当再次在下电极施加正电压时，未添加高热导率薄层器件内导电通路随机形成，如图1(c)所示；添加高热导率薄层器件内，导电通路优先在残留处再次形成，实现了对基于导电桥的一种通用的惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极结构阻变存储器中导电通路的调控，如图1(f)所示。
根据本发明提供的导电通路调控方法，高热导率薄层沉积包括磁控溅射或离子束溅射或电子束蒸发或原子层沉积法(ALD)等多种薄膜制备手段。
为验证高热导率薄层对导电桥阻变存储器I-V特性的影响，传统的Pt/HfO2/Cu器件与Pt/HfO2/BN/Cu器件在1mA时的特征I-V曲线分别如图2、图3所示。由图可知，Pt/HfO2/BN/Cu器件在1mA限流下依然保持电阻开关现象，且置位电压较小；而没有BN高热导率薄层的Cu/HfO2/Pt器件在同样的限流下置位电压较大，但两种器件都能表现出阻变存储器特有的电阻开关现象。
以上仅为较佳实施例，在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
Claims (2)
1.本发明涉及一种导电桥存储器。
2.如权利要求1所述的一种导电桥存储器导电通路随机性的调控方法主要包括以下特点：
1)所述基于导电桥的存储器，具有惰性上电极/阻变功能层/高热导率薄层/活性下电极的通用结构。
2)所述通用结构中惰性上电极由TaN、TiN、W、Au、Ru与Pt中的一种或多种形成；阻变功能层为MgO、HfO2、Al2O3、TiO2与ZrO2等氧化物；活性下电极通常为Cu。
3)所述高热导率薄层包括高热导率材料BN、AlN、Al2O3等。
4)所述高热导率薄层沉积包括磁控溅射或离子束溅射或电子束蒸发或原子层沉积法(ALD)等多种薄膜制备手段。
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