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1、(10)申请公布号 CN 102487122 A (43)申请公布日 2012.06.06 C N 1 0 2 4 8 7 1 2 2 A *CN102487122A* (21)申请号 201010574352.X (22)申请日 2010.12.06 H01L 45/00(2006.01) G11C 11/56(2006.01) (71)申请人中国科学院微电子研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号 (72)发明人龙世兵 刘明 刘琦 吕杭炳 李颖弢 张森 王艳 连文泰 张康玮 王明 张满红 霍宗亮 王琴 刘璟 余兆安 李冬梅 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 。
2、11021 代理人周国城 (54) 发明名称 非挥发性电阻转变存储器及其制备方法 (57) 摘要 本发明涉及半导体存储器技术领域，公开了 一种基于含有金属纳米层的二元氧化物固态电解 液薄膜材料的非挥发性电阻转变存储器，包括： 第一导电电极、第二导电层与第三导电电极；包 含在第一导电电极与第三导电电极之间的二元氧 化物固态电解液薄膜。本发明同时公开了一种制 备非挥发性电阻转变存储器的方法，包括：在含 有第一导电电极的介质层上形成绝缘层，在绝缘 层内形成接触孔以暴露第一导电电极，在接触孔 内在第一导电电极上形成含有第二导电层的二元 氧化物固态电解液薄膜，在接触孔内在二元氧化 物固态电解液薄膜上形成。
3、第三导电电极。利用本 发明，能够获得器件面积小、产率高、性能良好的 电阻转变存储器，为器件的大规模集成和实用化 打下基础。 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书5页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 4 页 说明书 5 页 附图 7 页 1/4页 2 1.一种非挥发性电阻转变存储器，基于含有金属纳米层的二元氧化物固态电解液薄膜 材料制作而成，其特征在于，该存储器包括： 第一导电电极； 第一导电电极之上的第一二元氧化物固态电解液薄膜层； 第一二元氧化物固态电解液薄膜层之上的第二导电层； 第二导电层之上的第二二元氧化物固态电解液薄膜层；以及。
4、 第二二元氧化物固态电解液薄膜层之上的第三导电电极。 2.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第一导电电极 采用的材料是在电场作用下呈惰性的金属或导电化合物，包括钨、氮化钛、氮化钽、铂、金、 石墨中的一种。 3.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第一二元氧化 物固态电解液薄膜层采用的材料是氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化 镍、氧化钛、氧化铜、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化铌、氧化钒和氧化钼中的一种。 4.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第二导电层为 一金属纳米层，所述第二导电层的材料采用的材料是在电。
5、场作用下易氧化成金属离子的金 属，包括铜、银、铁、锌、镍、汞中的一种。 5.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第二二元氧化 物固态电解液薄膜层采用的材料是氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化 镍、氧化钛、氧化铜、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化铌、氧化钒和氧化钼中的一种。 6.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第三导电电极 采用的材料是在电场作用下易氧化成金属离子的金属，包括铜、银、铁、锌、镍、汞中的一种。 7.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第一二元氧化 物固态电解液薄膜层的厚度为5至100纳米。 8。
6、.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第二导电层的 厚度为1至3纳米。 9.根据权利要求1所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第二二元氧化 物薄膜层的厚度为5至100纳米。 10.一种制备权利要求1所述非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，包括以下 步骤： 在含有第一导电电极的介质层上形成绝缘层； 在绝缘层内形成接触孔以暴露第一导电电极； 在接触孔内在第一导电电极上形成第一二元氧化物固态电解液薄膜层； 在接触孔内在第一二元氧化物固态电解液薄膜层上形成第二导电层； 在接触孔内在第二导电层上形成第二二元氧化物固态电解液薄膜层；以及 在接触孔内在第二二元氧化物固。
7、态电解液薄膜层上形成第三导电电极。 11.根据权利要求10所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在含有第一导电电极的介质层上形成绝缘层的步骤中，所述第一导电电极采用的材料是在 电场作用下呈惰性的金属或导电化合物，包括钨、氮化钛、氮化钽、铂、金、石墨中的一种，所 述介质层采用的材料是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一种或它们的组合，所述绝缘层采用 权 利 要 求 书CN 102487122 A 2/4页 3 的材料是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一种或它们的组合；所述形成绝缘层的方法为化学 气相沉积，所述绝缘层的厚度为50至300纳米。 12.根据权利要求10所述的制备非挥发性电阻。
8、转变存储器的方法，其特征在于，所述 在绝缘层内形成接触孔以暴露第一导电电极的步骤中，所述接触孔的直径为50至200纳 米，所述形成接触孔的方法为光刻和刻蚀。 13.根据权利要求10所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在接触孔内在第一导电电极上形成第一二元氧化物固态电解液薄膜层的步骤中，所述第 一二元氧化物固态电解液薄膜层采用的材料为氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钨、氧 化钽、氧化镍、氧化钛、氧化铜、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化铌、氧化钒和氧化钼中的一种， 所述第一二元氧化物固态电解液薄膜层的厚度为5至100纳米，所述形成第一二元氧化物 固态电解液薄膜层的方法为原子层。
9、沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一 种。 14.根据权利要求10所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在接触孔内在第一二元氧化物固态电解液薄膜层上形成第二导电层的步骤中，所述第二导 电层为一金属纳米层，所述第二导电层采用的材料为在电场作用下易氧化成金属离子的金 属，包括铜、银、铁、锌、镍、汞中的一种；所述第二导电层的厚度为1至3纳米；所述形成第 二导电层的方法为原子层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种。 15.根据权利要求10所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在接触孔内在第二导电层上形成第二二元氧化物固态电解液薄膜层。
10、的步骤中，所述第二二 元氧化物固态电解液薄膜层采用的材料为氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钨、氧化 钽、氧化镍、氧化钛、氧化铜、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化铌、氧化钒和氧化钼中的一种；所 述第二二元氧化物固态电解液薄膜层的厚度为5至100纳米；所述形成第二二元氧化物固 态电解液薄膜层的方法为原子层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种。 16.根据权利要求10所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在接触孔内在第二二元氧化物固态电解液薄膜层上形成第三导电电极的步骤中，所述第三 导电电极采用的材料为在电场作用下易氧化成金属离子的金属，包括铜、银、铁、锌、镍、汞。
11、 中的一种；所述形成第三导电电极的方法为原子层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气 相沉积中的一种；所述第三导电电极的厚度为30至100纳米。 17.一种非挥发性电阻转变存储器，基于含有金属纳米层的二元氧化物固态电解液薄 膜材料制作而成，其特征在于，该存储器包括： 第一导电电极； 第一导电电极之上的第二导电层； 第二导电层之上的二元氧化物固态电解液薄膜层；以及 二元氧化物固态电解液薄膜层之上的第三导电电极。 18.根据权利要求17所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第一导电电 极采用的材料是在电场作用下呈惰性的金属或导电化合物，包括钨、氮化钛、氮化钽、铂、 金、石墨中的一种。 19。
12、.根据权利要求17所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第二导电层 为一金属纳米层，所述第二导电层采用的材料是在电场作用下易氧化成金属离子的金属， 权 利 要 求 书CN 102487122 A 3/4页 4 包括铜、银、铁、锌、镍、汞中的一种。 20.根据权利要求17所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述二元氧化物 固态电解液薄膜层采用的材料是氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化镍、 氧化钛、氧化铜、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化铌、氧化钒和氧化钼中的一种。 21.根据权利要求17所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第三导电电 极采用的材料是在电场作用。
13、下易氧化成金属离子的金属，包括铜、银、铁、锌、镍、汞中的一 种。 22.根据权利要求17所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述第二导电层 的厚度为1至3纳米。 23.根据权利要求17所述的非挥发性电阻转变存储器，其特征在于，所述二元氧化物 薄膜层的厚度为10至200纳米。 24.一种制备权利要求17所述非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，包括以 下步骤： 在含有第一导电电极的介质层上形成绝缘层； 在绝缘层内形成接触孔以暴露第一导电电极； 在接触孔内在第一导电电极上形成第二导电层； 在接触孔内在第二导电层上形成二元氧化物固态电解液薄膜层；以及 在接触孔内在二元氧化物固态电解液薄膜层。
14、上形成第三导电电极。 25.根据权利要求24所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在含有第一导电电极的介质层上形成绝缘层的步骤中，所述第一导电电极采用的材料为在 电场作用下呈惰性的金属或导电化合物，包括钨、氮化钛、氮化钽、铂、金、石墨中的一种，所 述介质层采用的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一种或它们的组合，所述绝缘层采用 的材料为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一种或它们的组合；所述形成绝缘层的方法为化学 气相沉积，所述绝缘层的厚度为50至300纳米。 26.根据权利要求24所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在绝缘层内形成接触孔以暴露第一导电电极的。
15、步骤中，所述接触孔的直径为50至200纳 米，所述形成接触孔的方法为光刻和刻蚀。 27.根据权利要求24所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在接触孔内在第一导电电极上形成第二导电层的步骤中，所述第二导电层为一金属纳米 层，所述第二导电层采用的材料为在电场作用下容易氧化成金属离子的金属，包括铜、银、 铁、锌、镍、汞中的一种；所述第二导电层的厚度为1至3纳米；所述形成第二导电层的方法 为原子层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种。 28.根据权利要求24所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 在接触孔内在第二导电层上形成二元氧化物固态电解液薄。
16、膜层的步骤中，所述二元氧化物 固态电解液薄膜层采用的材料为氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化镍、 氧化钛、氧化铜、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化铌、氧化钒和氧化钼中的一种；所述二元氧化 物薄膜层的厚度为5至100纳米；所述形成二元氧化物固态电解液薄膜层的方法为原子层 沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种。 29.根据权利要求24所述的制备非挥发性电阻转变存储器的方法，其特征在于，所述 权 利 要 求 书CN 102487122 A 4/4页 5 在接触孔内在二元氧化物固态电解液薄膜层上形成第三导电电极的步骤中，所述第三导电 电极采用的材料为在电场作用下易氧化成金。
17、属离子的金属，包括铜、银、铁、锌、镍、汞中的 一种；所述形成第三导电电极的方法为原子层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉 积中的一种；所述第三导电电极的厚度为30至100纳米。 权 利 要 求 书CN 102487122 A 1/5页 6 非挥发性电阻转变存储器及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体存储器技术领域，尤其涉及一种基于添加了金属纳米层的二元 氧化物固态电解液材料的非挥发性电阻转变存储器及其制备方法。 背景技术 0002 非挥发性存储器，它的主要特点是在不加电的情况下也能够长期保持存储的信 息，它既有ROM的特点，又有很高的存取速度。随着多媒体应用、移动通信等对大。
18、容量、低功 耗存储的需要，非挥发性存储器，特别是闪速存储器(Flash)，所占半导体器件的市场份额 变得越来越大，也越来越成为一种相当重要的存储器类型。当前市场上的非挥发性存储器 以闪存(Flash)为主流，但是闪存器件存在操作电压过大、操作速度慢、耐久力不够好以及 由于在器件缩小化过程中过薄的隧穿氧化层将导致记忆时间不够长等缺点。理想的非挥发 性存储器应具备操作电压低、结构简单、非破坏性读取、操作速度快、记忆时间(Retention) 长、器件面积小、耐久力(Endurance)好等条件。 0003 目前已经对许多新型材料和器件进行了研究，试图来达到上述的目标，其中有相 当部分的新型存储器器。
19、件都采用电阻值的改变来作为记忆的方式。其中电阻转变存储器 (RRAM)主要是基于固态氧化物材料的电阻可变特性的。电阻转变型存储器器件的基本结构 为上电极-功能层材料薄膜-下电极的三明治结构，该层薄膜的电阻值在外加电场的作用 下可以具有两种不同的状态(高阻和低阻，可以分别用来表征0和1两种状态)而且 可以相互可逆转换。RRAM具有在32纳米节点及以下取代现有主流FLASH存储器的潜力，因 而成为目前新型存储器器件的一个重要研究方向。目前RRAM的材料体系包括：复杂的氧化 物，例如Pr 1-x Ca x MnO 3 钙钛矿材料SrTiO 3 和SrZrO 3 等；简单的二元金属氧化物，包括Cu、T。
20、i、 Ni、Ta、Hf、Nb等过渡族金属元素的氧化物。相比较其它的复杂材料，二元氧化物具有结构 简单，制造容易，以及和现有CMOS工艺兼容的优点。普通的二元氧化物的电阻转变特性对 氧化物薄膜的生长方法和缺陷态有很强的依赖关系，虽然有很多种二元氧化物材料已经被 发现具有在外加电场下电阻转变的特性，他们并没有一个统一的物理机制来解释。 0004 固态电解液电阻转变存储器是一种机理相对已经比较明确的电阻转变存储器，主 要是基于在电场作用下纳米导电桥的形成和消失的。固态电解液阻变存储器器件的基本结 构如图1所示，主要包括在电场作用下惰性的下电极101、固态电解液薄膜102、在电场作用 下容易氧化的上电。
21、极103。该层薄膜的电阻值可以具有两种不同的状态(高阻和低阻，可以 分别用来表征0和1两种状态)。器件的工作原理为如图2所示：金属上电极A在电 场作用下氧化成为金属离子A+，A+离子在固态电解液B中进行传输，最终达到惰性下电极 C，在C处A+离子被还原成为金属A，随着金属A不断在C处沉积，最终达到上电极A，形成 纳米金属导电桥，器件电阻处于低阻状态；在反向电场作用下，该纳米金属导电桥断开，器 件回复到高阻状态。这样两个电阻状态可以分别用来表征0和1，如图3所示，这两种 电阻状态可以在外加电场的作用下相互转换。 0005 但是目前所提出的固态电解液材料通常都是硫系物质，例如CuS，Ag-Ge-S。
22、e， 说 明 书CN 102487122 A 2/5页 7 Ge-Se，ZnCdS，AgI，Cu-Ge-S等等，众所周知，这些硫系物质在CMOS工艺中需要采取非常复 杂的工艺来避免污染，因此增加了制造成本。采用二元氧化物作为固态电解液材料具有制 造成本低、工艺简单、和CMOS工艺兼容的优点。另外，二元氧化物固态电解液电阻转变存储 器的电阻转变特性和二元氧化物材料中的缺陷态有很强的关系。由于自然生长形成的缺陷 态难以人工控制，所以导致目前基于二元过渡族金属氧化物材料电阻转变特性的存储器器 件的产率不高，性能不稳定。如果能够在器件中加入金属纳米层，则可以人工调制缺陷态在 氧化层中的分布，那么器件的。
23、产率将会得到较大提高。 发明内容 0006 (一)要解决的技术问题 0007 针对上述现有电阻转变存储器存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用简单 二元氧化物作为固态电解液材料并在其中添加了金属纳米层的具有存储性能均匀稳定、器 件产率高的非挥发性电阻转变存储器器件。 0008 本发明的另一目的在于提供了一种工艺简单、成本低的制备基于含有金属纳米层 的二元氧化物固态电解液薄膜材料的非挥发性电阻转变存储器的方法。 0009 (二)技术方案 0010 为达到上述目的的一个方面，本发明提供了一种非挥发性电阻转变存储器，基于 含有金属纳米层的二元氧化物固态电解液薄膜材料制作而成，该存储器包括： 001。
24、1 第一导电电极； 0012 第一导电电极之上的第一二元氧化物固态电解液薄膜层； 0013 第一二元氧化物固态电解液薄膜层之上的第二导电层； 0014 第二导电层之上的第二二元氧化物固态电解液薄膜层；以及 0015 第二二元氧化物固态电解液薄膜层之上的第三导电电极。 0016 为达到上述目的的一个方面，本发明还提供了一种制备基于含有金属纳米层的二 元氧化物固态电解液薄膜材料的非挥发性电阻转变存储器的方法，包括以下步骤： 0017 在含有第一导电电极的介质层上形成绝缘层； 0018 在绝缘层内形成接触孔以暴露第一导电电极； 0019 在接触孔内在第一导电电极上形成第一二元氧化物固态电解液薄膜层；。
25、 0020 在接触孔内在第一二元氧化物固态电解液薄膜层上形成第二导电层； 0021 在接触孔内在第二导电层上形成第二二元氧化物固态电解液薄膜层；以及 0022 在接触孔内在第二二元氧化物固态电解液薄膜层上形成第三导电电极。 0023 为达到上述目的的另一个方面，本发明提供了一种非挥发性电阻转变存储器，基 于含有金属纳米层的二元氧化物固态电解液薄膜材料制作而成，该存储器包括： 0024 第一导电电极； 0025 第一导电电极之上的第二导电层； 0026 第二导电层之上的二元氧化物固态电解液薄膜层；以及 0027 二元氧化物固态电解液薄膜层之上的第三导电电极。 0028 为达到上述目的的另一个方面。
26、，本发明还提供了一种制备基于含有金属纳米层的 二元氧化物固态电解液薄膜材料的非挥发性电阻转变存储器的方法，包括以下步骤： 说 明 书CN 102487122 A 3/5页 8 0029 在含有第一导电电极的介质层上形成绝缘层； 0030 在绝缘层内形成接触孔以暴露第一导电电极； 0031 在接触孔内在第一导电电极上形成第二导电层； 0032 在接触孔内在第二导电层上形成二元氧化物固态电解液薄膜层；以及 0033 在接触孔内在二元氧化物固态电解液薄膜层上形成第三导电电极。 0034 (三)有益效果 0035 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： 0036 1、利用本发明，采用简单二元。
27、氧化物作为固态电解液材料，使电阻转变存储器具 有材料和工艺简单、器件性能易控的优点。 0037 2、利用本发明，在二元氧化物固态电解液薄膜中及在下电极和二元氧化物固态电 解液薄膜之间引入金属纳米层，可以使得缺陷态在二元氧化物固态电解液薄膜中的分布更 加可控和均匀，可以极大地提高器件的产率和器件存储性能的稳定性、均一性。 0038 3、利用本发明，存储器器件具有结构简单、易集成、成本低、与传统的硅平面CMOS 工艺兼容的优点，有利于本发明的广泛推广和应用。 0039 4、利用本发明，器件的加工工艺与传统CMOS工艺兼容。 0040 5、利用本发明，采用嵌入介质中的第一导电电极(即下电极)结构，有。
28、利于基于含 有金属纳米层的二元氧化物固态电解液薄膜材料的非挥发性电阻转变存储器与晶体管或 二极管的集成，易于与铜互连后端工艺集成，从而为器件的大规模集成和实用化打下基础。 附图说明 0041 图1为固态电解液电阻转变存储器器件的基本结构示意图； 0042 图2为现有的固态电解液阻变存储器的工作原理示意图； 0043 图3是固态电解液电阻转变存储器理想的电流电压曲线示意图； 0044 图4为金属纳米层位于二元氧化物固态电解液材料之中的非挥发性电阻转变存 储器的制备工艺流程和器件结构示意图； 0045 图5为金属纳米层位于二元氧化物固态电解液材料和下电极之间之中的非挥发 性电阻转变存储器的制备工艺。
29、流程和器件结构示意图。 具体实施方式 0046 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。 0047 如图4-7所示，图4-7为金属纳米层位于二元氧化物固态电解液材料之中的非挥 发性电阻转变存储器的器件结构示意图。该存储器包括：含有第一导电电极402的介质层 401、绝缘层403及其接触孔404、接触孔404中的第一二元氧化物固态电解液薄膜层405、 接触孔404中的第二导电层406、接触孔404中的第二二元氧化物固态电解液薄膜层407、 接触孔404中的第三导电电极408。 0048 制备如图4-7所示的金属纳米层位于二元氧化物固。
30、态电解液材料之中的非挥发 性电阻转变存储器的制备工艺流程如下： 0049 如图4-1所示，采用含有第一导电电极402的介质层401作为衬底，如图4-2所示， 说 明 书CN 102487122 A 4/5页 9 在该衬底上采用化学气相沉积方法形成厚度为50至300纳米的绝缘层403； 0050 如图4-3所示，采用光刻和干法刻蚀工艺在绝缘层403内形成直径为50至200纳 米的接触孔404以暴露第一导电电极402； 0051 如图4-4所示，在接触孔404内在第一导电电极402上采用原子层沉积、溅射、蒸 发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种形成厚度为5至100纳米的第一二元氧化物固态 电解液。
31、薄膜层405； 0052 如图4-5所示，在接触孔404内在第一二元氧化物固态电解液薄膜层405上采用 原子层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种形成厚度为1至3纳米的第 二导电层406； 0053 如图4-6所示，在接触孔404内在第二导电层406上采用原子层沉积、溅射、蒸发、 脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种形成厚度为5至100纳米的第二二元氧化物固态电 解液薄膜层407； 0054 如图4-7所示，在接触孔404内在第二二元氧化物固态电解液薄膜层407上采用 原子层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种形成厚度为30至100纳米 的第三导电电极408。 0。
32、055 如图5-6所示，图5-6为金属纳米层位于二元氧化物固态电解液材料和下电极 (即第一导电电极)之间的非挥发性电阻转变存储器的器件结构示意图。该存储器包括： 含有第一导电电极502的介质层501、绝缘层503及其接触孔504、接触孔504中的第二导 电层505、接触孔504中的二元氧化物固态电解液薄膜层506、接触孔504中的第三导电电 极507。 0056 制备如图5-6所示的金属纳米层位于二元氧化物固态电解液材料和下电极(即第 一导电电极)之间的非挥发性电阻转变存储器的制备工艺流程如下： 0057 如图5-1所示，采用含有第一导电电极502的介质层501作为衬底，如图5-2所示， 在该。
33、衬底上采用化学气相沉积方法形成厚度为50至300纳米的绝缘层503； 0058 如图5-3所示，采用光刻和干法刻蚀工艺在绝缘层503内形成直径为50至200纳 米的接触孔504以暴露第一导电电极502； 0059 如图5-4所示，在接触孔504内在第一导电电极502上采用原子层沉积、溅射、蒸 发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种形成厚度为1至3纳米的第二导电层505； 0060 如图5-5所示，在接触孔504内在第二导电层505上采用原子层沉积、溅射、蒸发、 脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种形成厚度为10至200纳米的二元氧化物固态电解液 薄膜层506； 0061 如图5-6所示，在接触孔。
34、504内在二元氧化物固态电解液薄膜层506上采用原子 层沉积、溅射、蒸发、脉冲激光沉积、化学气相沉积中的一种形成厚度为30至100纳米的第 三导电电极507。 0062 实施例一 0063 在本发明的一个实施例中，如图4所示，以嵌入氧化硅介质401中的铂作为第一导 电电极402，采用化学气相沉积方法电极一层150纳米厚的氮化硅绝缘层403，采用光刻和 干法刻蚀工艺在氮化硅绝缘层403中形成直径为150纳米的接触孔404，在接触孔404中通 过电子束蒸发工艺依次淀积25纳米厚的氧化锆层(第一固态电解液薄膜层405)、2纳米厚 说 明 书CN 102487122 A 5/5页 10 的银纳米层(第。
35、二导电层406)、25纳米厚的氧化锆层(第二固态电解液薄膜层407)、100 纳米厚的银上电极(第三导电电极408)，完成整个器件的基本结构。 0064 实施例二 0065 在本发明的另一个实施例中，如图5所示，以嵌入氧化硅介质501中的钨作为第一 导电电极502，采用化学气相沉积方法电极一层90纳米厚的氮化硅绝缘层503，采用光刻和 干法刻蚀工艺在氮化硅绝缘层503中形成直径为70纳米的接触孔504，在接触孔504中通 过磁控溅射工艺依次淀积2纳米厚的铜纳米层(第二导电层505)、40纳米厚的氧化铪层 (固态电解液薄膜层506)、50纳米厚的Cu上电极(第三导电电极507)，完成整个器件的基。
36、 本结构。 0066 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。 说 明 书CN 102487122 A 10 1/7页 11 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102487122 A 11 2/7页 12 图3 图4-1 图4-2 说 明 书 附 图CN 102487122 A 12 3/7页 13 图4-3 图4-4 说 明 书 附 图CN 102487122 A 13 4/7页 14 图4-5 图4-6 说 明 书 附 图CN 102487122 A 14 5/7页 15 图4-7 图5-1 图5-2 说 明 书 附 图CN 102487122 A 15 6/7页 16 图5-3 图5-4 说 明 书 附 图CN 102487122 A 16 7/7页 17 图5-5 图5-6 说 明 书 附 图CN 102487122 A 17 。