一种非挥发性阻变存储器有源集成结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及存储技术领域，具体地，涉及一种非挥发性阻变存储器有源集成结构。
【背景技术】
[0002]非挥发性存储器具有在无电源供应时器件所存储的逻辑数据仍能长时间保存的优点，是数字化信息技术中最为重要的硬件之一，备受学者和企业的关注。
[0003]目前，市场上主流的非挥发性存储器是基于电荷存储机制的闪存(Flashmemory)，然而其因操作电流大、擦写速度慢、耐久性较、高写入电压、器件尺寸难以缩小到22纳米以下等缺点已不能满足电子信息技术产业迅速发展的需要。开发一种全新的下一代信息存储技术已成为半导体信息产业的迫切需求。对于非挥发性阻变存储，除微观物理机制是阻碍其发展和应用的重要因素之外，其集成方式也是一个关键因素。
【发明内容】
[0004]本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种可以大幅度简化集成器件结构单元的非挥发性阻变存储器有源集成结构。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
一种非挥发性阻变存储器有源集成结构，包括SrT13衬底、设于SrT1 3衬底上的LaAlCV薄膜和设于SrT1 3衬底上并穿过LaAlO 3薄膜的第一金属电极，第一金属电极作为源极S和位线，LaAlCV薄膜上设置有作为栅极G和字线的第二金属电极和作为板线的第三金属电极，SrT13衬底与LaAlO 3薄膜的界面之间形成二维电子气。
[0006]上述方案中，第一金属电极均为铂电极。
[0007]上述方案中，第二金属电极均为铂电极。
[0008]上述方案中，第三金属电极均为铂电极。
[0009]上述方案中，LaAlCV薄膜为单晶薄膜。
[0010]上述方案中，利用分子束外延法在SrT13衬底上形成LaAlO 3单晶薄膜。
[0011]上述方案中，第一金属电极和第三金属电极的形成方式为:通过光刻方法和湿法腐蚀制备出沟道层长度为一定尺寸霍尔FET器件，并利用离子束刻蚀技术制备与二维电子气欧姆接触的第一金属电极和第三金属电极。
[0012]上述方案中，所述一定尺寸为100 μπι。
[0013]上述方案中，第一金属电极和第三金属电极分别位于第二金属电极的两侧。
[0014]与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是:
本发明将FET选择器的沟道层与阻变存储器的底电极通过二维电子气连接，可省去FET漏电极的制备，LaAlCV薄膜可同时作为FET选择器的介电层和非挥发性阻变存储器的存储介质，可大幅度简化集成器件结构单元，降低器件交叉阵列制备成本和高密度交叉阵列制备工艺。
【附图说明】
[0015]图1为传统的高密度存储技术采用FET器件作为存储器的选择单元构成有源集成方式的结构示意图。
[0016]图2为本发明一种非挥发性阻变存储器有源集成结构的立体图。
[0017]图3为本发明一种非挥发性阻变存储器有源集成结构的截面图。
[0018]I为SrT13衬底，2为LaAlO 3薄膜，3为第一金属电极，4为第二金属电极，5为第三金属电极，6为二维电子气，7为选择器，8为存储器。
【具体实施方式】
[0019]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0020]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0021]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
[0022]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0023]实施例1
如图2和图3所示，本发明非挥发性阻变存储器有源集成结构具体包括SrT13衬底1、设于SrT13衬底I上的LaAlO 3薄膜2和设于SrT1 3衬底I上并穿过LaAlO 3薄膜2的第一金属电极3，第一金属电极3作为源极S和位线Bit line，LaAlCV薄膜2上设置有作为栅极G和字线Word line的第二金属电极4和作为板线Plate line的第三金属电极5，SrT13衬底I与LaAlCV薄膜2的界面之间形成二维电子气6。
[0024]第一金属电极3、第二金属电极4和第三金属电极5均为钼电极。
[0025]本发明所实现的存储器的结构表达式为:Pt/LaA103/SrTi03，在此结构中，将FET选择器的沟道层与阻变存储器的底电极通过二维电子气连接，可省去FET漏电极的制备，LaAlCV薄膜可同时作为FET选择器的介电层和非挥发性阻变存储器的存储介质，可大幅度简化集成器件结构单元，降低器件交叉阵列制备成本和高密度交叉阵列制备工艺。
[0026]在具体实施过程中，LaAlCV薄膜为单晶薄膜。
[0027]在具体实施过程中，利用分子束外延法或激光分子束外延法在SrT13衬底上形成不同厚度的LaAlO3单晶薄膜。
[0028]在具体实施过程中，第一金属电极3和第三金属电极5的形成方式为:通过光刻方法和湿法腐蚀制备出沟道层长度为一定尺寸霍尔FET器件，并利用离子束刻蚀技术制备与二维电子气欧姆接触的第一金属电极3和第三金属电极5ο优选地，通过光刻方法和湿法腐蚀制备出沟道层长度100 μ m霍尔FET器件。
[0029]在具体实施过程中，第一金属电极3和第三金属电极5分别位于第二金属电极4的两侧。
[0030]当对本发明的存储器有源集成结构的某一字线(word line)施加电压使FET选择器的源漏间的沟道层(二维电子气)处于低电阻态，则可对非挥发性阻变存储器写入或读出逻辑状态；反之，当对此字线施加相反电压使FET选择器的沟道层处于高电阻态，则存储器不能被写入或读出相应的逻辑状态。如此使得LaAlCV薄膜既可作为FET选择器的介电层，也可作为非挥发性阻变存储器的存储介质，可大幅度简化集成器件结构单元。
[0031]相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，包括SrT13衬底、设于SrT13衬底上的LaAlCV薄膜和设于SrT1 3衬底上并穿过LaAlO 3薄膜的第一金属电极，第一金属电极作为源极S和位线，LaAlCV薄膜上设置有作为栅极G和字线的第二金属电极和作为板线的第三金属电极，SrT13衬底与LaAlO 3薄膜的界面之间形成二维电子气。2.根据权利要求1所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，第一金属电极为铂电极。3.根据权利要求1所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，第二金属电极为铂电极。4.根据权利要求1所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，第三金属电极为铂电极。5.根据权利要求1所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，LaAlO3薄膜为单晶薄膜。6.根据权利要求5所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，利用分子束外延法在SrT13衬底上形成LaAlO 3单晶薄膜。7.根据权利要求1所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，第一金属电极和第三金属电极的形成方式为:通过光刻方法和湿法腐蚀制备出沟道层长度为一定尺寸霍尔FET器件，并利用离子束刻蚀技术制备与二维电子气欧姆接触的第一金属电极和第三金属电极。8.根据权利要求7所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，所述一定尺寸为100 ym。9.根据权利要求1至8任一项所述的非挥发性阻变存储器有源集成结构，其特征在于，第一金属电极和第三金属电极分别位于第二金属电极的两侧。
【专利摘要】本发明涉及存储技术领域，具体地，涉及一种非挥发性阻变存储器有源集成结构。其包括SrTiO3衬底、设于SrTiO3衬底上的LaAlO3薄膜和设于SrTiO3衬底上并穿过LaAlO3薄膜的第一金属电极，第一金属电极作为源极S和位线，LaAlO3薄膜上设置有作为栅极G和字线的第二金属电极和作为板线的第三金属电极，SrTiO3衬底与LaAlO3薄膜的界面之间形成二维电子气。本发明将FET选择器的沟道层与阻变存储器的底电极通过二维电子气连接，可省去FET漏电极的制备，LaAlO3薄膜可同时作为FET选择器的介电层和非挥发性阻变存储器的存储介质，可大幅度简化集成器件结构单元，降低器件交叉阵列制备成本和高密度交叉阵列制备工艺。
【IPC分类】H01L27/24, H01L45/00
【公开号】CN104882462
【申请号】CN201510340062
【发明人】常雨诗, 吴曙翔, 李树玮
【申请人】中山大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月18日