[发明专利]多值忆阻器、多值忆阻器阵列及其制备工艺

权利要求书

1.一种多值忆阻器，包括衬底，相对设置于衬底上的第一电极以及第二电极，其特征在于：所述多值忆阻器还包括设置于衬底上的功能层，所述功能层位于第一电极以及第二电极之间，且第一电极以及第二电极和功能层接触连接，所述第一电极以及第二电极各自包括相对且接近的前端以及互相远离的后端，其中第一电极和/或第二电极自其前端至后端的宽度呈递增趋势。

2.根据权利要求1所述的多值忆阻器，其特征在于：所述功能层为阻变材料，包括金属氧化物、硫族化合物、钙钛矿中的一种，所述金属氧化物包括氧化铪、氧化钽、氧化钨，所述功能层的厚度为10-200nm。

3.根据权利要求2所述的多值忆阻器，其特征在于：所述第一电极和/或第二电极的前端至后端整体呈三角形或半圆形，三角形的顶点或半圆形圆弧的顶点相对设置。

4.根据权利要求3所述的多值忆阻器，其特征在于：所述第一电极和/或第二电极的前端至后端整体呈横向设置的等腰三角形，所述第一电极和/或第二电极最近距离范围为10-1000nm，所述等腰三角形的顶角角度为60-120°，腰长1000-5000nm。

5.根据权利要求2所述的多值忆阻器，其特征在于：所述第一电极和/或第二电极的材料为金、铂中的一种，厚度为60-100nm。

6.根据权利要求2所述的多值忆阻器，其特征在于：所述第一电极和/或第二电极的材料为石墨烯，层数1-5层。

7.根据权利要求2所述的多值忆阻器，其特征在于：所述第一电极和/或第二电极为钛金结合层，金层和钛层粘附在一起，金层的厚度为10-20nm，钛层的厚度为1-2nm。

8.根据权利要求1所述的多值忆阻器，其特征在于：所述第一电极和第二电极同时位于功能层的上面或下面。

9.一种多值忆阻器阵列，包括衬底，若干横向设置于衬底上的底电极以及若干纵向设置的顶电极，底电极以及顶电极中间设置有绝缘层，其特征在于：所述多值忆阻器阵列中顶电极与底电极交叉之处的设置有与顶电极和底电极电性连接的多值忆阻器，所述多值忆阻器包括相对设置于衬底上的第一电极、第二电极以及设置于衬底上的功能层，所述功能层位于第一电极以及第二电极之间，且第一电极以及第二电极和功能层接触连接，所述第一电极以及第二电极各自包括相对且接近的前端以及互相远离的后端，其中第一电极和/或第二电极自其前端至后端的宽度呈递增趋势。

10.根据权利要求9所述的多值忆阻器阵列，其特征在于：所述多值忆阻器的第一电极和第二电极分别通过金属接触线与底电极和顶电极连接。

11.根据权利要求9所述的多值忆阻器阵列，其特征在于：所述多值忆阻器的第一电极和第二电极后端设置有接触电极，所述接触电极分别通过金属接触线与底电极和顶电极连接，所述接触电极的材料为钛金结合层，金层和钛层粘附在一起，金层的厚度为60-100nm，钛层的厚度为1-3nm。

12.根据权利要求9所述的多值忆阻器阵列，其特征在于：所述顶电极和底电极均由两层金属层构成，底层为粘附层，厚度1-3nm，材料为钛，上层为惰性金属层，厚度10-50nm，材料为金或钨。

13.根据权利要求9所述的多值忆阻器阵列，其特征在于：所述绝缘层为一厚度60-100nm的图形化绝缘层，材料为二甲苯薄膜或氧化铝薄膜。

14.根据权利要求9-13中任意一项所述的多值忆阻器阵列，其特征在于：所述衬底为表面具有氧化硅层的硅片或流片回来的CMOS芯片。

15.一种多值忆阻器阵列的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，

a、选择表面具有氧化硅层的硅片或者流片回来的CMOS芯片作为衬底，在衬底表面通过光刻工艺、金属沉积工艺和剥离工艺制备阵列金属底电极，金属底电极由两层金属组成，底层为粘附层，厚度1-3nm，材料为钛金属，上层为惰性金属，厚度10-50nm，材料为金或钨；

b、在阵列金属底电极表面制备一层厚度为60-100nm的图形化绝缘层，材料为聚对二甲苯薄膜或氧化铝薄膜；

c、在绝缘层和衬底表面制作阵列金属顶电极，金属顶电极由两层金属组成，底层为粘附层，厚度1-3nm，，材料为钛金属，上层为惰性金属，厚度10-50nm，材料为金或钨；

d、在衬底表面制备多值忆阻器，包括步骤i或ii，

i、先制备功能层，功能层的材料选择金属氧化物，所述金属氧化物包括氧化铪、氧化钽或氧化钨，厚度为10-50nm，然后在功能层表面通过光刻工艺、金属沉积工艺和剥离工艺制备第一电极和第二电极，材料为金或铂，厚度为60-100nm，第一电极和第二电极的后端分别延伸至底电极和顶电极。

ii、先制备第一电极和第二电极，材料为1-5层石墨烯或钛金结合层，钛为粘附层，厚度1-2nm，金厚度为10-20nm，然后在第一电极和第二电极后端制备接触电极，材料为钛金结合层，钛厚度为1-3nm，金厚度为60-100nm，接触电极分别于顶电极和底电极电性连接，最后制备功能层，功能层位于第一电极和第二电极的表面，材料为钙钛矿或金属氧化物，厚度为50-200nm。