专利名称：可变电阻器件、可变电阻储存器的制造方法及储存器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用通过施加电脉冲诱导可逆电阻变化的方法制造可变电阻器件的方法和制造非挥发性可变电阻储存器的方法，其中，电阻变化的性能，即电阻的增大或减小取决于脉冲持续时间，本发明还涉及用本发明的方法制造的非挥发性可变电阻储存器。
美国专利6204139描述了当在室温下对PCMO薄膜施加电脉冲时发生的电阻变化情况。PCMO薄膜是用脉冲激光沉积(PLD)技术沉积在在外延的YBa2Cu3O7(YBCO)和部分外延的Pt衬底上的。电脉冲的极性决定了电阻变化的性能，即电阻的增大或减小。
正如Liu等人公开的那样，在室温下可操作的具有可电编程电阻的非挥发性储存器是用外延生长在LaAlO3上的YBCO上的PCMO制成的。通过施加逆向短电脉冲可以对这种储存器进行可逆编程。这种储存元件能够产生一位或多位信息。
但是，PCMO必须是晶体结构，这就要求PCMO必须生长在由特定材料如YBCO制成的特定底电极上，这与目前的硅集成电路技术不相容。生长温度或结晶温度较高，如＞700℃，这将使器件集成为目前的集成电路的方法非常复杂。另外，用单粒PCMO不可能覆盖全部的电路区域。当在单粒PCMO晶体上制造的储存元件的性能与在覆盖晶界区域的多粒PCMO晶体上制造的储存元件的性能不相同时，将会出现电路成品率和储存性能的问题。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积厚度为约100nm-300nm的多个钙钛矿金属氧化物层，在环境大气条件下在约100℃至约250℃下烘烤通过沉积每一个钙钛矿金属氧化物层得到的结构，然后在氧气气氛中在约400℃-700℃下将该结构退火约5-20分钟。
在本发明的一个实施方案中，该方法包括将温度从约100℃逐步升高到约250℃，包括开始时将该结构加热到约120℃并保持1分钟，然后将该结构加热到约180℃并维持约1分钟，然后将该结构加热到约240℃并维持约1分钟。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜的形成包括沉积通式为M’xM”(1-x)MyOz的薄膜，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，通过改变产生电阻变化的脉冲的长度在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化(resistance-change-producing)的脉冲。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法降低电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法增加电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
在本发明的一个实施方案中，第一个金属层在硅氧化物层上的沉积和第二个金属层在钙钛矿金属氧化物上的沉积都包括沉积厚度为约100nm-200nm的层。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜。
根据本发明的另一方面，一种非挥发性可变电阻储存器的制造方法，其包括制备其表面上有硅氧化物层的硅衬底，在硅氧化物层上沉积第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱，在第一个金属层上形成钙钛矿金属氧化物薄膜，包括沉积厚度为约100nm-300nm的多个钙钛矿金属氧化物层，在环境大气条件下在约100℃至约250℃下烘烤通过沉积每一个钙钛矿金属氧化物层得到的结构，然后在氧气气氛中在约400℃-700℃下将该结构退火约5-20分钟，在钙钛矿金属氧化物薄膜上沉积第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱，在氧气气氛中将在沉积第二个金属层的步骤中得到的结构在约400℃-700℃下退火约5分钟至3小时，然后改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻。
在本发明的一个实施方案中，该方法包括将温度从约100℃逐步升高到约250℃，包括开始时将该结构加热到约120℃并维持1分钟，然后将该结构加热到约180℃并维持约1分钟，然后将该结构加热到约240℃并维持约1分钟。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积通式为M’xM”(1-x)MyOz的薄膜，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，通过改变产生电阻变化的脉冲的长度在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化的脉冲。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法降低电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法增加电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
在本发明的一个实施方案中，第一个金属层在硅氧化物层上的沉积和第二个金属层在钙钛矿金属氧化物薄膜上的沉积都包括沉积厚度为约100nm-200nm的层。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜。
根据本发明的另一方面，一种可变电阻储存器的制造方法，其包括制备其表面上有硅氧化物层的硅衬底，在硅氧化物层上沉积第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱，在第一个金属层上形成钙钛矿金属氧化物薄膜，包括沉积厚度为约100nm-300nm的多个钙钛矿金属氧化物层，在硅氧化物层上沉积第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱，在氧气气氛中将在沉积第二个金属层的步骤中得到的结构在约400℃-700℃下退火约5分钟至3小时，改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻。形成钙钛矿金属氧化物薄膜的步骤包括在环境大气条件下在约100℃-250℃下烘烤通过沉积每一个层得到的结构，其包括将温度从约100℃逐步升高到约250℃，包括开始时将该结构加热到约120℃并维持1分钟，然后将该结构加热到约180℃并维持约1分钟，然后将该结构加热到约240℃并维持约1分钟，然后在氧气气氛中在约400℃-700℃下将该结构退火，其中，烘烤和退火的持续时间是约5-20分钟。钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜，其中，烘烤将一部分无定形钙钛矿金属氧化物薄膜转变为晶体层。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积通式为M’xM”(1-x)MyOz的薄膜，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，通过改变产生电阻变化的脉冲的长度在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化的脉冲。
在本发明的一个实施方案中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法降低器件的电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec。或者用下述方法增加器件的电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
在本发明的一个实施方案中，第一个金属层在硅氧化物层上的沉积和第二个金属层在钙钛矿金属氧化物薄膜上的沉积都包括沉积厚度为约100nm-200nm的层。
根据本发明的另一方面，一种非挥发性可变电阻储存器，其包括其上有硅氧化物层的硅衬底，在硅氧化物层上形成的第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱，在第一个金属层上形成的钙钛矿金属氧化物薄膜，在钙钛矿金属氧化物薄膜上形成的第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱，以及与第二个金属层连接的金属化元件。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜的通式为M’xM”(1-x)MyOz，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
在本发明的一个实施方案中，第一个金属层和第二个金属层之间的电阻是用下述方法改变的在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化的脉冲时改变产生电阻变化的脉冲的长度。
在本发明的一个实施方案中，第一个金属层和第二个金属层之间的电阻是用下述方法降低的在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec。
在本发明的一个实施方案中，第一个金属层和第二个金属层之间的电阻是用下述方法增加的在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
在本发明的一个实施方案中，第一个金属层和第二个金属层的厚度约为100nm-200nm。
在本发明的一个实施方案中，钙钛矿金属氧化物薄膜包括一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜。
本发明的一个目的是提供一种用单极性脉冲改变R-RAM器件中的电阻的方法，R-RAM器件是非挥发性储存器。
本发明的另一个目的是提供一种通过改变产生电阻变化的脉冲的长度改变R-RAM器件中的电阻的方法，R-RAM器件是非挥发性储存器。
本发明的再一个目的是提供一种R-RAM器件，所述R-RAM器件是非挥发性储存器，包括在金属层上制作PCMO层。
撰写发明概述和发明目的是为了使人快速了解本发明的本质。结合附图并参照下面本发明优选实施方案的详述部分可以更彻底地理解本发明。
对于本领域普通技术人员来说，参照附图阅读和理解下面的详述部分后，本发明的这些优点及其它优点将更为明显。
图2是5nsec脉冲的Rv.脉冲持续时间的座标图。
图3是20nsec脉冲的Rv.脉冲持续时间的座标图。
图4是脉冲测量的Rv.数的座标图。
用旋涂法将本发明方法的PCMO薄膜沉积在铂或铱层上，铂或铱层沉积在硅衬底上。低温退火工艺使PCMO薄膜具有基础无定形或多晶体结构。电阻的变化是通过施加电脉冲取得的，电阻变化的性能，即电阻的增大或减小取决于电脉冲的持续时间。电阻的变化范围很大，从400Ω的低电阻至250kΩ的高电阻。
根据本发明，非挥发性可变电阻储存器的制造方法包括在无定形或晶粒非常小的PCMO薄膜上制造储存器。因为PCMO薄膜是无定形形式，所以不需要进行非常高温度下的处理，可以形成在可变电阻器件下的底电极上，例如可用在目前的硅集成电路工艺中。另外，无定形PCMO材料可均匀地沉积在整个硅片上或纳米级图样区内。这些性能对于本发明的非挥发性可变电阻储存器的制造方法来说都是必需的，以适用于非常大规模的储存器芯片和嵌入式储存器集成领域。
图1是用于非挥发性可变电阻储存器的例示性储存元件10的横截面图。本发明的储存元件10包括硅衬底12，硅衬底12可以是块硅或SIMOX衬底，并且其上表面上有氧化物层。铂层14沉积在硅衬底12上，在优选实施方案中，铂层14是没有图案的。用电子束沉积或其它合适的沉积技术沉积铂层14，厚度约为100nm-200nm。铂层14作为底电极。
在铂层14上旋涂所需厚度的多层PCMO，形成PCMO层16，在优选实施方案中，PCMO层16的厚度约为100nm-300nm。旋涂构成PCMO层1 6的每一个PCMO膜层后，在进行下一个PCMO层涂覆工艺前将该叠层结构烘烤和退火约5-20分钟。在环境大气条件下进行烘烤工艺过程中，将温度从约100℃逐步升高到约250℃。例如，开始时可以将该叠层结构加热到约120℃并维持1分钟，然后加热到约180℃并维持约1分钟，然后加热到约240℃并维持约1分钟。然后在氧气气氛中在约400℃-700℃下将该叠层结构退火，退火时间是余留时间。尽管所需厚度允许沉积2-5层，但一般沉积3层PCMO。将最终的层涂覆和烘烤后，在氧气气氛中将得到的PCMO层的叠层结构在约400℃-700℃的低温下退火约5分钟至3小时。
进行低温加工步骤后，PCMO膜不再是单晶形式。如图1所示，加工后的PCMO层16包括处于其上部的无定形层16b，还包括处于底层16a中的纳米尺寸的晶体。通过浅掩模沉积的顶电极层18由铂制成，在器件的上表面上形成铂按钮。用电子束沉积或其它合适的沉积技术沉积顶电极层18，厚度约为100nm-200nm。由铂圆点形成的顶电极18、PCMO层16和底铂层14形成PCMO可变电阻器件。本发明的R-RAM器件是非挥发性可变电阻器件，可以用于各种形式的集成电路，或者并入其它器件。通过通常的绝缘和金属化步骤可以最终形成衬底。
根据本发明的方法，可以用多种金属氧化物组合物制造本发明的储存器。金属氧化物组合物(R-RAM器件)的通式为M’xM”(1-x)MyOz，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
可以用几种传统技术中的一种制造金属氧化物薄膜，包括金属氧化物溅射法、旋涂法和MOCVD法，优选使用旋涂法。在顶铂电极18和底铂电极14之间施加0.1V的电压，测定电流和电阻。电阻(R)定义为电压(V)除以电流(I)R＝V/I。
图2和3中绘出的数据是用根据本发明的方法制造的R-RAM器件得到的，具体来说，PCMO薄膜沉积在硅衬底上，在硅衬底上有用旋涂法形成的无隔离铂层14。用SEM检测的PCMO薄膜的厚度约为250nm。PCMO薄膜的组成是Pr0.7Ca0.3MnO3。提供的R-RAM器件具有作为用于顶铂电极18的配线的金属化元件。在HP4145B半导体分析仪上测量电阻，用脉冲发生器产生电脉冲。
如图2和3所示，电压为2-5V，优选3V处的短电脉冲，如15nsec-1000nsec的电脉冲增加了电阻，而电压为1-3V，优选2V处的长电脉冲，如700nsec-1000nsec的电脉冲则降低了电阻。脉冲长度和电压取决于PCMO薄膜的厚度。最低的测量电阻约为400Ω，最高的测量电阻约为250kΩ。当脉冲持续时间约为3nsec-700nsec时，电阻增加，而当脉冲持续时间约为700nsec-1sec时，电阻下降。
图4绘出施加每一个脉冲后图1的储存电阻器的电阻。Y轴是储存元件的电阻，x轴是测量数。脉冲幅度示于图4。首先施加脉冲宽度为1msec的宽脉冲。可变电阻器件的电阻约为200Ω。然后施加一系列10个窄脉冲，即5nsec-20nsec的脉冲。测定可变电阻器件的电阻，并且在施加每一个脉冲后进行记录。随着窄脉冲数的增加，可变电阻器件的电阻增加。最后，可变电阻器件的电阻在约200kΩ时达到饱和。当施加较长的脉冲时，可变电阻器件的电阻降至约200Ω。当再施加短脉冲时，可变电阻器件的电阻再次增加。因此，可以用短电脉冲对可变电阻器件编程。可以用具有相同幅度的宽脉冲使储存器复位。窄脉冲数可以控制储存元件的可变电阻器件。该储存元件还可用作多位储存元件。
特别有趣的是，电阻在施加窄脉冲和施加宽脉冲后都增加。施加脉冲导致的电阻的增加与脉冲极性无关。即，无论施加正窄脉冲还是施加负窄脉冲，储存器中可变电阻器件的电阻都随施加脉冲的数目而增加，直至可变电阻器件达到其高电阻状态。宽脉冲宽度复位过程也是如此。正宽脉冲或负宽脉冲都可用于将储存器中的可变电阻器件复位到其低电阻状态。这一特点使得储存器能够用单极性脉冲复位和编程。不需要使用两相电源。
因此，本发明公开了用无定形PCMO制造的非挥发性可变电阻储存器。无定形PCMO可以在低温下沉积。无定形PCMO的热平衡与目前的ULSI集成电路工艺相容，因为电极材料通常也用在目前的工艺中。本发明的储存器使用与用于储存元件编程和复位的脉冲具有相同极性的电脉冲，只是改变脉冲持续时间和脉冲数。因此，根据本发明制造的包括无定形PCMO的储存器适用于嵌入式储存器和超大规模储存器芯片的制造。本发明的方法和本发明的器件还适用于大型磁控电阻器(CMR)和高温超导体(HTSC)材料。
因此，本发明公开了通过电脉冲诱导可逆变化电阻的方法和引入本发明的方法的储存器。应当理解的是，在所附权利要求书限定的本发明的保护范围内还可以对本发明作出各种变化和改动。
权利要求
1.一种可变电阻器件的制造方法，其包括制备硅衬底；在衬底上形成硅氧化物层；在硅氧化物层上沉积第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱；在第一个金属层上形成钙钛矿金属氧化物薄膜；在钙钛矿金属氧化物薄膜上沉积第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱；将在沉积第二个金属层的步骤中得到的结构在约400℃-700℃下退火约5分钟至3小时；和改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述的将钙钛矿金属氧化物薄膜沉积包括沉积厚度为约100nm-300nm的多个钙钛矿金属氧化物层，在环境大气条件下在约100℃至约250℃下烘烤通过沉积每一个钙钛矿金属氧化物层得到的结构，然后在氧气气氛中在约400℃-700℃下将该结构退火约5-20分钟。
3.根据权利要求2的方法，其包括将温度从约100℃逐步升高到约250℃，包括开始时将该结构加热到约120℃并维持1分钟，然后将该结构加热到约180℃并维持约1分钟，然后将该结构加热到约240℃并维持约1分钟。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述的钙钛矿金属氧化物薄膜的形成包括沉积通式为M’xM”(1-x)MyOz的薄膜，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
5.根据权利要求1的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，通过改变产生电阻变化的脉冲的长度在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化的脉冲。
6.根据权利要求5的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法降低电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec。
7.根据权利要求5的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法增加电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
8.根据权利要求1的方法，其中，所述的将第一个金属层沉积在硅氧化物层上和将所述的第二个金属层沉积在钙钛矿金属氧化物上的步骤都包括沉积厚度为约100nm-200nm的层。
9.根据权利要求1的方法，其中，所述的钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜。
10.一种非挥发性可变电阻储存器的制造方法，其包括制备其表面上有硅氧化物层的硅衬底；在硅氧化物层上沉积第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱；在第一个金属层上形成钙钛矿金属氧化物薄膜，包括沉积厚度为约100nm-300nm的多个钙钛矿金属氧化物层，在环境大气条件下在约100℃至约250℃下烘烤通过沉积每一个钙钛矿金属氧化物层得到的结构，然后在氧气气氛中在约400℃-700℃下将该结构退火约5-20分钟；在钙钛矿金属氧化物薄膜上沉积第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱；在氧气气氛中将在沉积第二个金属层的步骤中得到的结构在约400℃-700℃下退火约5分钟至3小时；和改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻。
11.根据权利要求10的方法，其包括将温度从约100℃逐步升高到约250℃，包括开始时将该结构加热到约120℃并维持1分钟，然后将该结构加热到约180℃并维持约1分钟，然后将该结构加热到约240℃并维持约1分钟。
12.根据权利要求10的方法，其中，所述的将钙钛矿金属氧化物薄膜沉积包括沉积通式为M’xM”(1-x)MyOz的薄膜，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
13.根据权利要求10的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，通过改变产生电阻变化的脉冲的长度在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化的脉冲。
14.根据权利要求13的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法降低电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec。
15.根据权利要求13的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法增加电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
16.根据权利要求10的方法，其中，所述的第一个金属层在硅氧化物层上的沉积和所述的第二个金属层在钙钛矿金属氧化物薄膜上的沉积都包括沉积厚度为约100nm-200nm的层。
17.根据权利要求10的方法，其中，所述的钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜。
18.一种可变电阻储存器的制造方法，其包括制备其表面上有硅氧化物层的硅衬底；在硅氧化物层上沉积第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱；在第一个金属层上形成钙钛矿金属氧化物薄膜，包括沉积厚度为约100nm-300nm的多个钙钛矿金属氧化物层；在硅氧化物层上沉积第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱；在氧气气氛中将在沉积第二个金属层的步骤中得到的结构在约400℃-700℃下退火约5分钟至3小时；和改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻，其中，形成钙钛矿金属氧化物薄膜的步骤包括在环境大气条件下在约100℃-250℃下烘烤通过沉积每一个层得到的结构，其包括将温度从约100℃逐步升高到约250℃，包括开始时将该结构加热到约120℃并维持1分钟，然后将该结构加热到约180℃并维持约1分钟，然后将该结构加热到约240℃并维持约1分钟，然后在氧气气氛中在约400℃-700℃下将该结构退火，其中，烘烤和退火的持续时间是约5-20分钟；其中，所述的钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜，其中，所述的烘烤将一部分无定形钙钛矿金属氧化物薄膜转变为晶体层。
19.根据权利要求18的方法，其中，所述的钙钛矿金属氧化物薄膜的沉积包括沉积通式为M’xM”(1-x)MyOz的薄膜，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
20.根据权利要求18的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，通过改变产生电阻变化的脉冲的长度在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化的脉冲。
21.根据权利要求20的方法，其中，在改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻的步骤中，用下述方法降低器件的电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec，或者用下述方法增加器件的电阻在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
22.根据权利要求18的方法，其中，所述的第一个金属层在硅氧化物层上的沉积和所述的第二个金属层在钙钛矿金属氧化物薄膜上的沉积都包括沉积厚度为约100nm-200nm的层。
23.一种非挥发性可变电阻储存器，其包括其上有硅氧化物层的硅衬底；在硅氧化物层上形成的第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱；在第一个金属层上形成的钙钛矿金属氧化物薄膜；在钙钛矿金属氧化物薄膜上形成的第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱；和与第二个金属层连接的金属化元件。
24.根据权利要求23的储存器，其中，所述的钙钛矿金属氧化物薄膜的通式为M’xM”(1-x)MyOz，其中M’选自La、Ce、Bi、Pr、Nd、Pm、Sm、Y、Sc、Yb、Lu、Gd的金属；M”选自Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Zn、Cd的金属；M选自Mn、Ce、V、Fe、Co、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zr、Hf、Ni的金属；xM’的摩尔比，范围为0-1；yM的摩尔比，范围为0-2；和zO的摩尔比，范围为1-7。
25.根据权利要求23的储存器，其中，第一个金属层和第二个金属层之间的电阻是用下述方法改变的在第一个金属层和第二个金属层之间施加产生电阻变化的脉冲时改变产生电阻变化的脉冲的长度。
26.根据权利要求25的储存器，其中，第一个金属层和第二个金属层之间的电阻是用下述方法降低的在第一个金属层和第二个金属层之间施加约1-3V的电压，施加电压的时间大于700nsec。
27.根据权利要求25的储存器，其中，第一个金属层和第二个金属层之间的电阻是用下述方法增加的在第一个金属层和第二个金属层之间施加约2-5V的电压，施加电压的时间小于1000nsec。
28.根据权利要求23的储存器，其中，所述的第一个金属层和所述的第二个金属层的厚度约为100nm-200nm。
29.根据权利要求23的储存器，其中，所述的钙钛矿金属氧化物薄膜包括一层无定形钙钛矿金属氧化物薄膜。
全文摘要
一种可变电阻器件的制造方法，其包括制备硅衬底；在衬底上形成硅氧化物层，在硅氧化物层上沉积第一个金属层，其中，第一个金属层的金属选自铂和铱，在第一个金属层上形成钙钛矿金属氧化物薄膜，在钙钛矿金属氧化物薄膜上沉积第二个金属层，其中，第二个金属层的金属选自铂和铱，将在沉积第二个金属层的步骤中得到的结构在约400℃－700℃下退火约5分钟至3小时，然后改变第一个金属层和第二个金属层之间的电阻。
文档编号H01L27/10GK1437241SQ0310423
公开日2003年8月20日 申请日期2003年2月8日 优先权日2002年2月7日
发明者庄维佛, 许胜籘 申请人:夏普株式会社