[發(fā)明專利]非晶金屬薄膜非線性電阻器有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201380070262.9 | 申請日： | 2013-10-30 |
| 公開（公告）號： | CN105264618B | 公開（公告）日： | 2018-06-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 威廉·E·科威爾三世 | 申請（專利權(quán)）人： | 俄勒岡州立大學 |
| 主分類號： | H01C1/012 | 分類號： | H01C1/012;H01L21/00 |
| 代理公司： | 北京鴻德海業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11412 | 代理人： | 袁媛 |
| 地址： | 美國俄*** | 國省代碼： | 美國;US |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 非晶金屬薄膜 電子器件 互連 絕緣體 非線性電阻器 薄膜絕緣體 非線性電流 特征曲線 物理平面 晶體管 沉積 傳導(dǎo) 對稱 配置 | ||
提供一種非晶金屬薄膜非線性晶體管(AMNR)。AMNR是擁有對稱非線性電流?電壓(I?V)特征曲線的電子器件，該電子器件的示例配置可以包括三個依次沉積的層，這些層包括下非晶金屬薄膜(AMTF)互連、位于AMTF互連上面的薄膜絕緣體以及位于絕緣體上面并且設(shè)置于相同物理平面中的兩個上傳導(dǎo)接觸。
本發(fā)明是在國家科學基金會判決的CHE-1102637之下由政府支持而創(chuàng)造的。政府具有本發(fā)明的權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明主要地涉及一種非晶金屬薄膜非線性晶體管(AMNR)，該AMNR是擁有對稱非線性電流-電壓(I-V)特征曲線的電子器件，該電子器件可以包括三個依次沉積的層，這些層包括下非晶金屬薄膜(AMTF)互連、位于AMTF互連上的薄膜絕緣體以及位于絕緣體上面并且位于相同物理平面中的兩個上傳導(dǎo)接觸。
背景技術(shù)
電阻器是相對于施加的電壓的極性而通常具有對稱電流-電壓(I-V)特征曲線的電子器件。然而，現(xiàn)有薄膜非線性晶體管受困于缺乏相對于施加的電壓的極性而言的I-V對稱性。這一對稱性的缺乏極大地限制在大量多種應(yīng)用中使用這樣的非線性電阻器，這些應(yīng)用例如包括用于在液晶或者有機發(fā)光二極管顯示背板和電池傳感器陣列中使用的信號控制。因此，提供相對于施加的電壓的極性而表現(xiàn)I-V對稱性的薄膜非線性電阻器在本領(lǐng)域中將是重要發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面中，本發(fā)明提供一種擁有對稱非線性電流-電壓特征曲線的非晶金屬薄膜非線性電阻器(AMNR)，該AMNR包括非晶金屬互連、設(shè)置于互連之上的絕緣體層以及設(shè)置于絕緣體層和互連之上的第一和第二電接觸，每個連接器至少讓其相應(yīng)部分與互連的相應(yīng)部分重疊以提供從第一接觸經(jīng)過絕緣體層和非晶金屬互連到第二接觸的電連通。AMNR可以被配置使得在第一和第二電接觸兩端施加的電壓產(chǎn)生隨著施加的電壓非線性地并且與施加的電壓的極性對稱地變化的電流。非晶金屬薄膜(AMTF)互連可以包括元素鋁、鈦、鋯、銅、鎳、鉭、鎢、硼或者硅中的至少兩個元素并且可以包括組成AMTF的互連的原子組成的小于5％的氧、氮和鈦水平。絕緣體可以包括氧化物材料，該氧化物材料包含氧和包含元素鋁、鈦、鋯、鉿、鉭或者硅之一，而接觸可以包括由金屬元素鋁、鉻、鉬、鈦、銅和鎳、銦錫氧化物及其組合組成的傳導(dǎo)材料的傳導(dǎo)材料。希望的是，AMTF互連可以具有小于約2nm的均方根表面厚度并且可以具有大于125μΩ-cm而小于400μΩ-cm的電阻率。
在一個附加方面中，本發(fā)明提供一種制作非晶金屬薄膜非晶電阻器的方法，該方法包括：在襯底上沉積AMTF，在互連之上沉積絕緣體層，以及在絕緣體層和互連之上形成第一和第二電接觸，每個連接器至少讓其相應(yīng)部分與互連的相應(yīng)部分重疊以提供從第一接觸經(jīng)過絕緣體層和非晶金屬互連到第二接觸的電連通。沉積AMTF互連的步驟可以包括直流磁控管濺射和射頻磁控管濺射中的一個或者多個磁控管濺射，并且沉積絕緣層的步驟可以包括原子層沉積、等離子體增強化學氣相沉積、射頻磁控管濺射、水合溶液沉積和薄霧沉積中的一個或者多個沉積。形成第一和第二電接觸的步驟可以包括熱蒸發(fā)、直流磁控管濺射、射頻磁控管濺射和電子束沉積中的一個或者多個。
附圖說明
將在結(jié)合附圖閱讀時最好地理解本發(fā)明的優(yōu)選實施例的前文發(fā)明內(nèi)容和以下具體描述，在附圖中：
圖1A、1B分別在沿著B-B取得的俯視圖和橫截面圖中示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的非晶金屬薄膜非線性晶體管(AMNR)的示例配置；
圖2A、2B分別示意地圖示從第一接觸經(jīng)過AMNR向第二接觸行進的電子的傳導(dǎo)路徑和在接觸之間行進的傳導(dǎo)電子經(jīng)歷的電阻改變；
圖3A圖示用于晶態(tài)鋁薄膜和非晶金屬薄膜的表面粗糙度的原子力微觀數(shù)據(jù)；
圖3B示意地表示表面粗糙度對用于晶態(tài)和非晶薄膜的絕緣體厚度和界面質(zhì)量具有的影響；
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