[發明專利]一種用于憶阻器陣列的熱循環架構及其制備方法

在審

• 申請號: 202110563154.1
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113299828A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 童祎;陳星宇;姚蘇昊;張繆城;秦琦
• 申請（專利權）人: 江蘇存芯科技發展有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種用于憶阻器陣列的熱循環架構及其制備方法，所述熱循環架構包括從上至下依次貼合設置的底電極、翻轉基板、勢壘層和襯底層，所述襯底層設有導線散熱通道，還包括與導線散熱通道垂直設置的冷卻液管道；本發明還提供了相應的熱循環架構制備方法；本發明提供的熱循環架構的導熱性和穩定性較好，附著于其上的憶阻器阻態更穩定，可用于憶阻器網絡的散熱，具有廣闊的應用前景；此外，本發明的提供的憶阻器件的制備方法簡便、高效，成本低，可廣泛用于工業生產。

技術領域

本發明涉及集成電路散熱技術領域，主要涉及一種用于憶阻器陣列的熱循環架構及其制備方法

背景技術

憶阻器被認為是電阻、電容和電感之外的第四種電路基本元件，且被視為下一代非易失性存儲器技術，具有高速、低功耗、易集成，以及與CMOS工藝兼容等優勢，能夠滿足下一代高密度信息存儲和高性能計算對通用型電子存儲器的性能需求。同時，憶阻器能夠實現非易失性狀態邏輯運算和類腦神經計算功能，在單個器件中融合信息存儲與計算，可作為未來信息存儲與計算融合的非圖靈計算模型和非馮·諾伊曼計算體系架構的核心基礎器件，在大數據時代超高密度信息存儲、超高性能計算和類腦人工智能等重大戰略領域中具有里程碑的意義和基石作用。

目前，隨著憶阻器尺寸的不斷降低，其電熱效應導致的不利影響日漸突出，這一效應會改變憶阻器功能層的材料結構和化學性質，導致其功耗增加，運行結果偏離設計預期。一些散熱結構被提出，其具有較高的散熱效率、較低的技術要求和制作成本等特點。金屬導線本身具有良好的熱導率，通過改變其在電路中的拓撲結構可以實現各種尺寸下電路的散熱。目前這一技術已經在互補型金屬氧化物場效應管(CMOS)中得到應用。但是憶阻器散熱的微觀結構，由于其工藝關鍵尺寸和應用的局限性，目前這方面研究比較稀少。此外，如何設計合理的憶阻器網絡散熱結構，也需要一定探究，從而降低憶阻器的能耗，提升其工作效率。

發明內容

發明目的：為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供了一種用于憶阻器陣列的熱循環架構及其制備方法，在硅基氮化鎵襯底的憶阻器網絡上，設計一種用于憶阻器陣列的熱循環架構及其制備方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種用于憶阻器陣列的熱循環架構，其特征在于，包括從上至下依次貼合設置的底電極、翻轉基板、勢壘層和襯底層，所述襯底層設有導線散熱通道。

進一步地，所述導線散熱通道沿襯底層縱向深度大于橫向深度，橫縱比范圍為1∶10～1∶20，優選為1∶16。

進一步地，所述襯底層底部還設有冷卻液管道，所述冷卻液管道與導線散熱通道垂直設置。

進一步地，所述勢壘層為氮化鎵勢壘層。

進一步地，所述翻轉基板選用鈦、鋁、鎳、金中的一種。

進一步地，所述底電極導線形狀呈相互交叉的魚鰭狀分布，所述鰭狀區域的導線厚度不超過底電極厚度，所述導線散熱通道沿襯底層縱向深度大于橫向深度，橫縱比范圍為1∶10～1∶20，優選為1∶16。

進一步地，所述底電極選用鋁、鉬、鈮、銅、金、鈀、鉑、鉭、釕、氧化釕、銀、氮化鉭、氮化鈦、鎢、氮化鎢中的一種。

一種采用上述用于憶阻器陣列的熱循環架構的方法，包括以下步驟：

步驟S1、在純凈的硅基襯底上通過氣相沉積法沉積一層SiO2等離子體作為刻蝕掩模版；

步驟S2、使用C4F8通過化學方法刻蝕，采用電感耦合等離子體蝕刻的方式，根據預設圖案，在SiO2刻蝕掩模版中打開若干交錯的縫隙圖案；

步驟S3、使用O2等離子體光刻膠，沿縱向依次蝕刻SiO2刻蝕掩模版和勢壘層，直至到達純凈硅基襯底層；