[發(fā)明專利]一種憶阻器組合式交叉陣列的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110129845.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN112951989B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭新;邵哲元;黃鶴鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H10N70/20
• 分類號(hào): H10N70/20;H10B63/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 陳燦;李智

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種憶阻器組合式交叉陣列的制備方法。本發(fā)明制備方法包括以下步驟：(1)在襯底上依次沉積底部電極、阻變層和頂部電極，獲得若干個(gè)單器件憶阻器；(2)對(duì)每個(gè)單器件憶阻器進(jìn)行電預(yù)處理；(3)在襯底上沉積金屬，通過金屬使得單器件憶阻器之間連接，獲得憶阻器交叉陣列。本發(fā)明制備方法，采用光刻技術(shù)和物理或化學(xué)沉積技術(shù)首先制備大批交叉電極的憶阻器，并對(duì)每個(gè)器件進(jìn)行電預(yù)處理，得到單器件的穩(wěn)定狀態(tài)，避免了由于電預(yù)處理的大電壓帶來的影響，器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好且穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種憶阻器組合式交叉陣列的制備方法。

背景技術(shù)

自從惠普實(shí)驗(yàn)室于2008年首次制備出憶阻器以來，近些年憶阻器已經(jīng)成為信息存儲(chǔ)和類腦計(jì)算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。眾所周知，人腦由大約10¹¹個(gè)神經(jīng)元通過10¹⁵個(gè)突觸相互連接在一起，形成具有信息存儲(chǔ)和計(jì)算功能的復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。目前單個(gè)憶阻器就可以代替由數(shù)十個(gè)晶體管與電容組合的CMOS器件，并實(shí)現(xiàn)神經(jīng)突觸的功能模擬。然而單個(gè)憶阻器只局限于單個(gè)突觸的功能模擬，與之相應(yīng)的憶阻器陣列由更多器件組成，能夠提高人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的密度，運(yùn)行更多類腦計(jì)算功能。

在導(dǎo)電細(xì)絲型憶阻器中，器件初始阻值往往為高阻，需要對(duì)器件進(jìn)行電預(yù)處理，形成穩(wěn)定可調(diào)節(jié)的導(dǎo)電細(xì)絲，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的阻變現(xiàn)象。一般電預(yù)處理的電壓較大，容易對(duì)器件造成不可恢復(fù)的傷害，而直接在陣列中對(duì)器件進(jìn)行電預(yù)處理，會(huì)對(duì)其他并聯(lián)器件產(chǎn)生影響，從而造成陣列中器件性能的不穩(wěn)定。與直接制備憶阻器交叉陣列、再進(jìn)行電預(yù)處理的方法相比，采用先對(duì)單器件進(jìn)行電預(yù)處理得到穩(wěn)定性能器件、再連接單器件制備憶阻器交叉陣列的方法避免了由于電預(yù)處理的大電壓帶來的影響，同時(shí)可選擇性能穩(wěn)定的器件進(jìn)行電極連接組合，實(shí)現(xiàn)高密度的憶阻器陣列。將此技術(shù)應(yīng)用于憶阻器陣列的制備和功能開發(fā)具有重大的前瞻意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種采用憶阻器先電預(yù)處理、后連接電極制備憶阻器交叉陣列的方法，避免了由于電預(yù)處理的大電壓帶來的影響，器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好且穩(wěn)定。本發(fā)明的詳細(xì)技術(shù)方案如下所述。

一種憶阻器組合式交叉陣列的制備方法，包括以下步驟：

(1)在襯底上依次沉積底部電極、阻變層和頂部電極，獲得若干個(gè)單器件憶阻器；

(2)對(duì)每個(gè)單器件憶阻器進(jìn)行電預(yù)處理；

(3)在襯底上沉積金屬，通過金屬使得單器件憶阻器之間連接，獲得憶阻器交叉陣列。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述沉積是指物理沉積或化學(xué)沉積，所述沉積是指先在襯底上光刻出圖案，然后在圖案區(qū)域進(jìn)行沉積。

作為優(yōu)選，所述圖案是采用光刻技術(shù)，通過顯影液顯影產(chǎn)生的。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述頂部電極和所述底部電極在所述襯底上的投影互為直角，構(gòu)成正交交叉電極的單器件憶阻器。

作為優(yōu)選，所述物理沉積法為磁控濺射。

作為優(yōu)選，步驟(2)中所述電預(yù)處理，是在頂部電極施加正向掃描或脈沖電壓，底部電極接地，得到穩(wěn)定的阻變性能。

作為優(yōu)選，所述襯底在沉積前進(jìn)行了清潔處理，所述清潔處理是將襯底依次放入丙酮、酒精、去離子水中，分別超聲清洗10-20分鐘，循環(huán)若干次，用氮?dú)獯蹈珊髠溆谩?/p>

作為優(yōu)選，步驟(3)中所述金屬為鈦金屬、鉑金屬的中一種或兩種的混合。

本發(fā)明的有益效果有：

(1)本發(fā)明提出的憶阻器組合式交叉陣列的制備方法，采用光刻技術(shù)和物理或化學(xué)沉積技術(shù)首先制備大批交叉電極的憶阻器，并對(duì)每個(gè)器件進(jìn)行電預(yù)處理，得到單器件的穩(wěn)定狀態(tài)，制作出性能穩(wěn)定的陣列，避免了由于電預(yù)處理的大電壓帶來的影響，器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好且穩(wěn)定。