一种半导体结构以及制备方法、阻变存储器以及阻变存储器阵列.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113838975A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202111165393.8(22)申请日2021.09.30(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)发明人尹楚君田飔莹陈峰岭李超波(74)专利代理机构北京知迪知识产权代理有限公司11628代理人王胜利(51)Int.Cl.H01L45/00(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称一种半导体结构以及制备方法、阻变存储器以及阻变存储器阵列(57)摘要本发明公开一种半导体结构以及制备方法、阻变存储器以及阻变存储器阵列，涉及纳米器件技术领域，用于提供一种具有更薄阻变层的半导体结构。半导体结构，包括：基底、阻变层以及电极结构。所述阻变层形成在所述基底上，所述电极结构形成在所述阻变层上，或，所述电极结构中的部分形成在所述基底与阻变层之间，部分形成在所述阻变层上。其中，所述阻变层包括氧化层，所述阻变层的厚度小于或等于目标数值。CN113838975ACN113838975A权利要求书1/3页1.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构包括：基底、阻变层以及电极结构；所述阻变层形成在所述基底上，所述电极结构至少形成在所述阻变层上；其中，所述阻变层包括氧化层，所述阻变层的厚度小于或等于目标数值。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述目标数值为100nm，和/或，所述阻变层的厚度大于或等于1nm。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述氧化层的厚度范围为1‑50nm。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述阻变层中的氧化层为采用等离子体浸没式离子注入向纳米片注入氧等离子体形成。5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述氧等离子体浸没式离子注入时，向纳米片所在的样品台施加的脉冲电压范围为10V‑10KV，脉冲频率为50‑200Hz，所述氧等离子体浸没式离子注入所采用的等离子体源的功率为10W‑1500W；所述氧等离子体的注入时间为10s‑600s，氧气气流为10Sccm‑150Sccm。6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述电极结构包括第一电极和第二电极，所述第一电极形成在所述基底与阻变层之间，所述第二电极形成在阻变层上。7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电极的材质和所述第二电极的材质均为钨，钛，铝，铜，铝铜合金，铂，金，银，铁，铬，镍，钽，氮化钛，氮化钽，石墨，氧化铟锡中的一种或更多种；和/或，所述第一电极和第二电极的厚度范围均为5nm‑100nm。8.根据权利要求1所述的半导体结构，所述电极结构包括第三电极和第四电极，所述第三电极形成在所述阻变层的第一区域，所述第四电极形成在所述阻变层的第二区域；其中，所述第一区域和第二区域电性隔离。9.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述第三电极的材质和所述第四电极的材质均为钨，钛，铝，铜，铝铜合金，铂，金，银，铁，铬，镍，钽，氮化钛，氮化钽，石墨，氧化铟锡中的一种或多种；和/或，所述第三电极和第四电极的厚度范围均为5nm‑100nm。10.根据权利要求1‑9任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述阻变层的材质为石墨烯、氮化硼、硫化铋，硒化铋，硫化钼，硒化钼，硫化钨，硒化钨，硫化铟，硒化铟，硫化锡，硒化锡中的一种或多种。11.根据权利要求1‑9任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述基底的材质为氯化钠，云母，氧化硅，氧化铪，氮化硼中的一种或多种，和/或，所述基底的厚度大于或等于100nm。12.一种阻变存储器，其特征在于，包括如权利要求1‑11任一项所述的半导体结构。13.一种阻变存储器阵列，其特征在于，包括多个如权利要求12所述的阻变存储器，所述多个阻变存储器阵列排布。14.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，所述半导体结构的制备方法包括以下步骤：提供第一基底和第二基底；在所述第二基底上形成纳米片；将所述纳米片与所述第二基底剥离，并将所述纳米片转移到所述第一基底上；对所述纳米片进行氧等离子体注入，得到阻变层，所述阻变层包括氧化层；其中，所述阻变层的厚度小于或等于目标数值；2CN113838975A权利要求书2/3页所述半导体结构的制备方法还包括：至少在所述阻变层上形成电极结构。15.根据权利要求14所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述对所述纳米片进行氧等离子体注入，得到阻变层包括：采用等离子体浸没式离子注入，对所述纳米片进行氧等离子体注入，得到阻变层。16.根据权利要求15所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述氧等离子体浸没式离子注入时，向所述纳米片所在的样品台施加的脉冲电