随着微电子技术的不断发展,传统浮栅结构的FLASH技术将面临无法等比缩小的技术挑战。基于MIM(Metal-Insulator-Metal)结构的阻变存储器由于其结构简单、易于制备、尺寸小、集成度高、擦写速度快和功耗低等优点,目前已得到广泛研究。本论文针对阻变存储器应用于嵌入式存储器中存在的兼容和高温工艺问题,提出了几种具有嵌入式应用潜力的阻变存储器方案,进行了实验研究和阻变机制分析。　　 1.针对目前报道的二氧化硅阻变存储器需要高温退火的问题,首次通过改变氧化硅中硅元素和氧元素的比例,在全低温工艺下实现了新型SiOx阻变存储器,且制备工艺与传统CMOS工艺相兼容。通过改变氧化硅中硅元素和氧元素的比例,破坏二氧化硅完整的网络结构,在二氧化硅中引入缺陷和陷阱,使其变得疏松利于铜扩散,不需要高温退火工艺处理,实现了与后端工艺相兼容。研究结果表明,SiOx阻变存储器具备阻变特性,且其阻变电压和硅含量相关,当硅富余量较小时,其能够表现出阻变特性,但阻变电压太大,约20V;当硅和氧1:1时,表现出了较好的阻变特性,阻变电压大约在6V和1.5V左右。　　 2.针对SiOx阻变存储器阻变电压较高的问题,首次通过调节PECVD工艺中甲烷和笑气的流量比,在全低温工艺下实现了新型低阻变电压氮氧硅阻变存储器,且其制备工艺与传统CMOS工艺相兼容。在分析一氧化硅阻变存储器基础上,提出往氧化硅中掺入氮元素,进一步破坏氧化硅的结构,引入更多缺陷和陷阱,提高铜在氧化硅中的活性,从而降低阻变转换电压。且制备氮氧硅只需通过调节PECVD工艺中甲烷和笑气的流量比,同传统CMOS工艺相兼容,且不需要增加其他额外工艺,可以在后端实现。研究结果表明,W/SiOxNy/Cu器件的x:y:z在介于1:0.4:0.4和1:1:0.6之间时,表现出了较好的阻变特性,且其开启电压为1V左右,关闭电压为0.4V左右,适于嵌入式应用。　　 3.针对金属氧化物阻变存储器阻变极性表现出不确定性的问题,首次通过调节氧化钽的层数和退火条件实现了单极氧化钽阻变存储器,简化了实际应用中的电路设计。其具有较低的阻变电压,无需forming过程,且无论在常温下,还是在高温下,都具有较好的保持特性和循环特性。另外通过控制关闭电压的扫描范围,实现了多位存储。最后,通过与单层氧化钽阻变存储器的特性进行比较分析,得出器件阻变极性与氧化钽薄膜层数及其退火条件的关系,分析其阻变机制,并在此基础上,通过调节氧化钽薄膜层厚度,在低温工艺下实现了单极单层氧化钽阻变存储器,能够较好的应用于嵌入式系统当中。