一種基于WO制造技術

本發明專利技術公開了一種基于WO

【技術實現步驟摘要】
一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法


[0001]本專利技術屬于非易失性存儲器
，具體涉及一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法。

技術介紹

[0002]近年來，非易失性模擬憶阻器在存內計算和神經形態計算方面具有巨大的應用前景。在這種情況下，內存器件在承擔數據存儲的同時，也承擔著計算的任務。因此，實現具有高性能的模擬憶阻器具有深遠的意義。主流的憶阻器是基于導電通道的原理，如何有效地控制導電通道的形成和斷裂，實現器件電導從突變到緩變，是目前憶阻器面臨的主要問題。因此，從憶阻材料的選擇，器件結構的構建等方面進行設計，可以獲得具有高動態量程、高保持特性、耐受性好以及轉變速度快等高性能的模擬憶阻器件。
[0003]目前過渡金屬氧化物是主流憶阻器的存儲介質，其中與CMOS工藝兼容的三氧化鎢被認為是很有前途的憶阻材料?；诖酥苽涞膽涀杵骶哂袃灝惖淖枳兲匦?，如較大的存儲窗口和多態存儲等性能。此外，過渡金屬氧化釔具有高的熱穩定性和優良的電學性質，在非易失性存儲和神經形態器件方面具有很好的應用前景。其穩定的化學計量Y2O3，具有立方c型螢石結構晶體，是一種具有正交晶體Pnma結構的亞穩態成分，其中氧缺陷很容易嵌入到化學計量的釔基質中，在實現穩定的阻變性能上具有很好的應用前景。此外，由于高達25%的陰離子亞晶格位點仍未被占據，氧化釔具有較高的缺陷密度。它們沿著晶體結構形成不交叉的空位鏈等導電通道。因此，氧化釔在憶阻器領域具有很好的應用前景。
[0004]但是目前基于以上兩種存儲層的模擬憶阻器缺少相關的設計和研究，通過利用WO
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和YO
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來構建異質結結構，實現具有穩定且性質優異的模擬阻變特性的制備未有報道。

技術實現思路

[0005]為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法，以解決現有的基于WO
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模擬憶阻器的性能無法實現的技術問題。
[0006]為了達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：本專利技術公開了一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法，包括如下步驟：1）采用物理氣相沉積工藝在襯底上沉積導電薄膜作為下電極；2）采用濺射工藝在步驟1）制得的下電極上連續沉積WO
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/WO
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薄膜層，制備雙異質結結構作為模擬憶阻器的介質存儲層；3）采用物理氣相沉積工藝在步驟2）制得的介質存儲層上沉積導電薄膜作為上電極，得到基于WO
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雙異質結結構的模擬憶阻器。
[0007]優選地，步驟1）和步驟3）中，上電極選擇為惰性金或鉑、活性銅或鎢導電薄膜；所述下電極選擇為惰性金或鉑、活性銅導電薄膜。
[0008]優選地，步驟2）中，沉積WO
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薄膜的濺射源采用鎢靶材，沉積YO
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薄膜的濺射源為釔靶材；WO
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和YO
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薄膜都采用射頻磁控濺射的方式進行沉積。
[0009]優選地，步驟2）中單層WO
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薄膜沉積時間為2分鐘~5分鐘；單層YO
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薄膜沉積時間為0.4分鐘~1分鐘。
[0010]優選地，步驟2）中，WO
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薄膜射頻濺射功率為50~200瓦；YO
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薄膜射頻濺射功率為50~180瓦。
[0011]優選地，步驟2）中，WO
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薄膜沉積溫度為150~350℃；YO
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薄膜沉積溫度為100~350℃。
[0012]優選地，步驟2）中，在沉積過程中同時通入氬氣和氧氣；WO
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薄膜沉積過程氬氣流速為20~40 sccm，氧氣流速為5~20 sccm；YO
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薄膜沉積過程氬氣流速為10~30 sccm，氧氣流速為5~20 sccm。
[0013]優選地，步驟1）和步驟3）中，下電極的厚度為80～150納米；所述上電極的厚度為80～200納米。
[0014]本專利技術還提供由上述制備方法制得的一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器。
[0015]與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：本專利技術的一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法，該方法制備的器件利用WO
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雙異質結結構，通過調控上下電極之間到導電通道的形成和斷裂的過程，使得阻變特性具有緩變的特征，在非易失性模擬存儲器領域具有廣闊的應用前景。 采用物理氣相沉積工藝在襯底上沉積導電薄膜作為下電極，同樣，采用物理氣相沉積工藝獲得穩定可靠的上電極，進而為模擬憶阻器的高可靠性提供保障；采用射頻磁控濺射在下電極上沉積WO
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雙異質結薄膜層單元，是獲得模擬憶阻性能的關鍵；采用物理氣相沉積工藝在介質存儲層上沉積導電薄膜作為上電極，為進一步實現模擬憶阻器提供保障。
[0016]進一步地，選擇惰性金和/或鉑為模擬憶阻器的上下電極，可以減少電極對阻變特性的影響，只讓介質層中氧空穴參與阻變特性；采用活性銅和/或鎢導電薄膜作為上下電極，可以實現電極中的活性金屬原子和氧缺陷共同參與阻變行為，模擬阻變的性能實現較好的調控。
[0017]進一步地，選擇鎢靶材和釔靶材作為沉積WO
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薄膜和YO
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薄膜的靶材，再結合通入的氧氣，可以有效地調控薄膜中的氧缺陷；射頻磁控濺射的方式進行沉積，制備的薄膜具有更高的均勻一致性，薄膜的致密性高，是實現優異模擬阻變特性的基礎。
[0018]進一步地，單層WO
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薄膜沉積時間為2分鐘~5分鐘，單層YO
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薄膜沉積時間為0.4分鐘~1分鐘；高于此沉積時間范圍，制備的薄膜的厚度變大，影響模擬阻變性能；低于此沉積時間范圍，制備的器件容易被擊穿。
[0019]進一步地，WO
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薄膜射頻濺射功率選擇為50~200 瓦，YO
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薄膜射頻濺射功率設定為50~180瓦。低于此射頻濺射功率范圍，薄膜的制備效率低，高于此射頻功率范圍，薄膜表面平整度變差，進而影響器件的模擬阻變性能。
[0020]進一步地，在薄膜的沉積過程中，WO
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薄膜沉積溫度為150~350℃，YO
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薄膜沉積溫度為100~350 ℃。低于此沉積溫度范圍，薄膜的表面顆粒變大，平整度變差，影響器件的性能，高于此溫度范圍，薄膜的本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：1）采用物理氣相沉積工藝在襯底上沉積導電薄膜作為下電極；2）采用濺射工藝在步驟1）制得的下電極上沉積形成連續的WO
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/WO
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薄膜層，制備WO
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雙異質結結構作為模擬憶阻器的介質存儲層；3）采用物理氣相沉積工藝在步驟2）制得的介質存儲層上沉積導電薄膜作為上電極，得到基于WO
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雙異質結結構的模擬憶阻器。2.根據權利要求1所述的一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法，其特征在于，步驟1）和步驟3）中，所述上電極為惰性金、鉑、活性銅或鎢導電薄膜；所述下電極為惰性金、鉑、或活性銅導電薄膜。3.根據權利要求1所述的一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法，其特征在于，步驟2）中，所述WO
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薄膜的濺射源為鎢靶材；YO
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薄膜的濺射源為釔靶材；WO
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和YO
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薄膜均采用射頻磁控濺射的方式進行沉積。4.根據權利要求1所述的一種基于WO
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雙異質結結構模擬憶阻器的制備方法，其特征在于，步驟2）中所述對應WO
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【專利技術屬性】
技術研發人員：劉雍，熊銳，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：