[發明專利]非易失多值憶阻器

在審

• 申請號: 202010485723.0
• 申請日: 2020-06-01
• 公開（公告）號: CN111477741A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 陳子龍;程傳同;李劉杰;黃北舉;毛旭瑞
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃腦機融合智能技術研究所有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 蘇州三英知識產權代理有限公司 32412
• 代理人: 黃曉明

本發明揭示了一種非易失多值憶阻器，包括：襯底、以及依次形成于襯底上的金屬底電極、功能層和金屬頂電極，其中，金屬底電極臨近功能層的一側表面還設置有若干金屬納米顆粒，若干金屬納米顆粒具有至少兩種不同的尺寸。本發明還揭示了一種非易失多值憶阻器的制備方法，包括：S1、提供一襯底，并在襯底上制備金屬底電極；S2、在金屬底電極遠離襯底的一側表面形成若干金屬納米顆粒，若干金屬納米顆粒至少包含兩種不同的尺寸；S3、在金屬底電極形成有金屬納米顆粒的一側表面制備功能層；S4、在功能層遠離襯底的一側表面制備金屬頂電極。本發明的優點包括：所提供的憶阻器能夠實現高一致性非易失多值的特性。

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，具體涉及一種非易失多值憶阻器。

背景技術

人工智能技術的快速發展對高能效處理數據提出更高要求，類腦芯片模擬人大腦具有杰出的能量效率獲得廣泛關注。憶阻器作為一種具有記憶功能的電阻，電阻具有可塑性，可以完美模擬生物突觸，被認為是實現類腦芯片的最佳選擇。憶阻器具有金屬底電極、功能層、金屬頂電極三明治結構，目前眾多不同種類的材料被選用作功能層材料，為實現多值憶阻器，通常會通過在功能材料制備過程中引入大量缺陷(氧空位等)來實現。

經過十余年的發展，高一致性的非易失多值憶阻器仍未突破。在功能材料制備過程中引入大量缺陷獲得的多值憶阻器大多基于界面效應，具有易失性；基于導電絲的非易失憶阻器一般不具有多值性能，且成絲具有隨機性，器件一致性差。實現非易失多值憶阻器，需要解決兩個問題：一是導電絲出現的隨機性，二是導電絲個數的調控。

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種兼具非易失與多值性能的憶阻器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非易失多值憶阻器，以解決現有技術中憶阻器不能兼具非易失與多值性能的問題。

為了實現上述目的，本發明一實施例提供的技術方案如下：

一實施例中，本發明提供一種非易失多值憶阻器，包括：襯底、以及依次形成于所述襯底上的金屬底電極、功能層和金屬頂電極，其中，所述金屬底電極臨近所述功能層的一側表面還設置有若干金屬納米顆粒，所述若干金屬納米顆粒具有至少兩種不同的尺寸。

可選的，所述金屬納米顆粒的材質為金；和/或，

所述襯底選用表面形成有氧化硅層的硅片或CMOS芯片；和/或，

所述金屬底電極包括與所述襯底聯接的粘附層以及位于遠離所述襯底一側的電極層；和/或，

所述金屬頂電極包括與所述功能層聯接的粘附層以及遠離所述功能層一側的電極層；和/或，

所述功能層的材質為金屬氧化物。

可選的，所述金屬底電極電極層的熔點高于所述金屬底電極粘附層的熔點，優選地，所述金屬底電極粘附層材料為鈦金屬，所述金屬底電極電極層的材料為鎢金屬；和/或，

所述金屬頂電極的粘附層的熔點低于所述金屬頂電極電極層熔點，優選地，所述金屬頂電極粘附層材料為鈦氮，所述金屬頂電極電極層的材料為鎢、或鋁、或金；和/或，

所述功能層的材質為氧化鉿、或氧化鉭、或氧化鎢。

可選的，所述金屬底電極粘附層厚度2-5nm，所述金屬底電極電極層的厚度 30-100nm，所述功能層厚度10-50nm；和/或，所述金屬頂電極厚度50-200nm。

可選的，所述金屬底電極和金屬頂電極在所述襯底上的垂直投影彼此垂直；優選地，

所述非易失多值憶阻器包括多個陣列排布的金屬底電極與金屬頂電極。

本發明的又一實施例提供一種非易失多值憶阻器的制備方法，所述制備方法包括：