[發(fā)明專利]錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器及其制備、使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610080392.6
• 申請日: 2016-02-06
• 公開（公告）號: CN105609633B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉風(fēng);魏凌;劉鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙)41104
• 代理人: 劉建芳,李伊寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體非易失性存儲器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種錳酸釔(分子式：YMnO₃簡寫為：YMO，下同)薄膜臺階低能耗阻變存儲器及其制備、使用方法。

背景技術(shù)

隨著信息化的提高，半導(dǎo)體器件的耗能與散熱已成為亟待解決的問題。根據(jù)摩爾定律，計算機的性能大約每18個月將提升一倍。然而，更高的計算性能勢必需要散熱量更大的組件、更高密度的封裝與單位面積內(nèi)更多的耗電需求。海量數(shù)據(jù)在存儲、處理和傳輸過程中產(chǎn)生的高能耗以及其引起的污染、碳排放和氣候變暖等問題，已經(jīng)成為當今世界一個備受關(guān)注的問題，因此節(jié)能存儲器的開發(fā)和使用已成為當今信息產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器及其制備、使用方法，具有工作特性高度穩(wěn)定、低能耗、可反復(fù)循環(huán)使用的優(yōu)點，能夠有效克服信息存儲過程中產(chǎn)生的耗電和散熱問題，同時具有優(yōu)良的循環(huán)耐受性、保持特性和擦寫速度。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器，包括Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底層和設(shè)置在Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底層上表面的YMO薄膜臺階層，YMO薄膜臺階層包括YMO薄膜厚層和YMO薄膜薄層，YMO薄膜臺階層的上表面設(shè)置有金屬上電極層，Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底層中的Pt層作為下電極層。

所述的Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底層中的Pt層開設(shè)有多組豎向設(shè)置的開槽，使Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底層中的Pt層形成多組豎向設(shè)置的條狀Pt下電極，金屬上電極層由橫向設(shè)置的多組條狀金屬上電極組成，豎向設(shè)置的多組條狀Pt下電極、橫向設(shè)置的多組條狀金屬上電極以及條狀Pt下電極與條狀金屬上電極交叉處設(shè)置的YMO薄膜臺階層形成陣列式結(jié)構(gòu)，且條狀金屬上電極位于Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底層上方，條狀Pt下電極與條狀金屬上電極的交叉處均設(shè)置有YMO薄膜臺階層，且YMO薄膜臺階層的上表面與條狀金屬上電極的下表面連接，YMO薄膜臺階層的下表面與條狀Pt下電極的上表面連接。

每組條狀金屬上電極均由三根平行設(shè)置的條狀金屬子電極組成，且兩根條狀金屬子電極分別與對應(yīng)的YMO薄膜臺階層中YMO薄膜厚層的上表面連接，另一根條狀金屬子電極分別與對應(yīng)的YMO薄膜臺階層中YMO薄膜薄層的的上表面連接。

所述的金屬上電極層采用Pt金屬上電極層。

所述的條狀金屬上電極通過磁控濺射法制備，直徑為10～100μm，厚度為20～200nm。

所述的YMO薄膜臺階層采用脈沖激光沉積法、分子束外延法、真空鍍膜法或磁控濺射法制備。

所述的YMO薄膜臺階層為多晶薄膜臺階層。

一種如權(quán)利要求1至8所述的錳酸釔薄膜臺階低能耗阻變存儲器的制備方法，包括以下步驟：

A：將Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底浸泡后洗凈并吹干，再在Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底上用光刻形成100～1000μm的條狀Pt下電極。

B：在Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底上表面沉積YMO薄膜臺階層；

首先將帶有正方形網(wǎng)格圖形的金屬掩膜板A固定在復(fù)合襯底上表面，使每一個掩模單元位于條狀Pt下電極之上，隨后在Pt/TiO₂/SiO₂/Si復(fù)合襯底上表面沉積YMO薄膜臺階層，控制沉積時間使YMO薄膜厚度達到10～50nm，形成YMO薄膜臺階層中YMO薄膜薄層；

然后，在YMO薄膜薄層上再設(shè)置另外一個金屬掩模板B，遮擋從金屬掩模板A中露出的部分YMO薄膜薄層，遮擋的面積為YMO薄膜薄層面積的1/3～1/2，然后在YMO薄膜薄層中未被遮擋部分繼續(xù)沉積YMO薄膜，控制沉積時間使該部分YMO薄膜厚度達到60～550nm，形成YMO薄膜臺階層中YMO薄膜厚層；