1.一种阻变层自选通阻变存储器,其特征在于,包括堆叠层;所述堆叠层包括自外而内依次设置的第四Hf层、第四Si3N4层、第三Hf层、第三Si3N4层、第二Hf层、第二Si3N4层、第一Hf层和第一Si3N4层;所述堆叠层的左右两侧分别设置有底电极和顶电极;所述底电极与第四Si3N4层、第三Si3N4层和第二Hf层连通并设置在第二Hf层的上表面;所述顶电极与整个堆叠层连通并设置在第一Si3N4层的上表面。
2.根据权利要求1所述的阻变层自选通阻变存储器,其特征在于,所述阻变层自选通阻变存储器包括多个并排设置堆叠层;所述顶电极为位线;所述为字线。
3.根据权利要求1所述的阻变层自选通阻变存储器,其特征在于,第一Si3N4层的厚度为
15~25nm;第一Hf层的厚度为90~110nm;第二Si3N4层和第二Hf层的厚度为15~25nm;第三Si3N4层的厚度为15~25nm;第三Hf层的厚度为90~110nm;第四Si3N4层和第四Hf层的厚度为15~25nm。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述阻变存储器的构建方法,其特征在于,包括步骤如下:
1)在衬底上沉积第一Si3N4层;
2)在第一Si3N4层上沉积第一Hf层,然后进行光刻和lift-off处理;
3)在第一Hf层上依次沉积第二Si3N4层、第二Hf层;
4)在第二Hf层上沉积第三Si3N4层,按步骤2)、3)的方法在第三Si3N4层上沉积第三Hf层、第四Si3N4层和第四Hf层,最终得到堆叠层;
5)通过光刻和刻蚀形成第一孔洞;第一孔洞从第四Hf层刻蚀到第二Si3N4层,第一孔洞的一个侧边与第一Hf层、第三Hf层的一个侧边平齐,并将第一Hf层、第三Hf层的一侧完全腐蚀掉,以暴露出第一Hf层和第三Hf层;在氧气气氛、250~350℃的环境中进行5~15min退火处理;氧气从所述第一孔洞进入,对暴露在第一孔洞内壁的第一Hf层、第三Hf层进行渐进氧化,形成自限制的HfOx阻变区;
6)填充第一孔洞,得到单元cell的顶电极或三维阵列交叉结构的位线;
7)通过电子束曝光和干法刻蚀,在第一孔洞的另一侧开孔得到第二孔洞,以使第三Si3N4层暴露在第二孔洞;将重掺杂的n+Si填充到第二孔洞中,作为单元cell的底电极或三维阵列交叉结构的字线。
5.根据权利要求4所述的阻变存储器的构建方法,其特征在于,三维阵列交叉结构通过增加堆叠层的层数或增加并行的堆叠层形成;在所述步骤2)中,形成一个以上所述第一Hf层;多个第一Hf层之间留有间隔;
所述步骤5)中,第一孔洞的刻蚀发生在多个第一Hf层之间的间隔区,孔洞直径为间隔距离;
所述步骤7)中,第二孔洞的刻蚀发生在多个第一Hf层之间的间隔区,孔洞直径等于间隔距离。
6.根据权利要求4所述的阻变存储器的构建方法,其特征在于,所述步骤1)中,在衬底上沉积第一Si3N4层通过CVD方法实现;所述步骤4)中,在第二Hf层上沉积第三Si3N4层通过CVD方法实现;述步骤2)中,在第一Si3N4层上沉积第一Hf层通过直流溅射方法实现;第二Si3N4层通过CVD方法沉积,第二Hf层通过溅射沉积。
7.根据权利要求4所述的阻变存储器的构建方法,其特征在于,所述步骤7)中,重掺杂的标准是n-type,1~2×1019cm-3。
8.根据权利要求4所述的阻变存储器的构建方法,其特征在于,所述步骤6)中,第一孔洞中填充的是Pt圆柱形电极;将Pt圆柱形电极填充到所述第一孔洞中的实现方法为,电子束蒸发和lift-off工艺或者直流溅射和lift-off工艺。
9.根据权利要求4所述的阻变存储器的构建方法,其特征在于,所述步骤6)中的三维阵列交叉结构的位线和所述步骤7)中的三维阵列交叉结构的字线均为十字交叉状。
10.一种如权利要求1-3任意一项所述阻变存储器的工作方法,其特征在于,包括步骤如下:a)在微纳米尺度,从顶电极或位线一端施加电压;
b)当施加负电压时,耗尽区扩展,形成夹断效应,阻止载流子通过;
c)当施加正电压时,耗尽区收缩,减小电子通过HfOx阻变区的势垒;势垒与外加电场的同步变化形成自整流特性。