HWCVD制备硅钨氧薄膜及阻变特性研究

摘要

目前，在非易失性存储器（NVM）领域内，应用最为广泛的是Flash存储器，然而，由于受到读写速度、寿命、工作电压等诸多因素的影响，Flash难以满足当前大数据时代对存储器的要求。因此，急需开发新型的非易失性存储器。目前在已开发的多种新型非易失性存储器中，阻变存储器（RRAM）因为具有微缩性能好、开关速度快、耐用度强、保留数据时间长、功耗低等优势，激发了科研人员的研究热情。 本论文首先比较了四种新型非易失性存储器的发展前景，阐明了阻变存储器的技术优势。然后深入研究了热丝化学气相沉积（HWCVD）法制备硅钨氧薄膜的技术，分析了衬底温度对薄膜生长速率和折射率的影响，发现随着衬底温度升高，薄膜的沉积速率增加，而高的沉积速率使薄膜的折射率降低。其次用FTIR、XPS、SEM对薄膜的组分和形貌进行表征。FTIR表征结果说明随着衬底温度升高，薄膜中C杂质含量减少；经过退火处理后，薄膜中C、H杂质的含量会进一步减少。XPS表征结果说明薄膜中W、Si和O元素的原子百分比分别为：20.40%，13.13%和66.44%，且同W相结合的O与W的摩尔比为1.9，同Si相结合的O与Si的摩尔比为2.1。SEM表征结果说明薄膜结构致密，平整度好，满足制备RRAM器件的条件。最后制备了基于Ag/SiXWYOZ/Si结构的阻变存储器。器件的I-V测试结果表明：Ag/SiXWYOZ/Si结构的器件表现出了双极开关特性，器件的形成电压为6V，开启电压为3.2V。在施加不同限制电流的条件下，器件的开态电阻随限制电流的增大而减小；而器件的关断电流会随限制电流的增大而增大。通过比较Ag电极直径分别为0.2mm、0.3mm、0.5mm的器件，发现当Ag电极直径为0.2mm时，器件的高低电阻比率更大。对器件I-V曲线拟合验证了Ag/SiXWYOZ/Si结构的RRAM器件的阻变行为是由金属导电细丝的形成和断裂实现的。

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