[发明专利]双向阈值对称的选通器及其制备方法

说明书

本发明提供了双向阈值对称的选通器，所述双向阈值对称的选通器包括衬底、第一银电极、阻变层和第二银电极，阻变层的组成材料为有机无机杂化钙钛矿，选通器采用了平面对称的双电极结构，在电压刺激下，保证了选通器的第一银电极和第二银电极均能够提供足够的银源，有利于获得双向阈值对称的选通特性，结构简单。本发明还提供了所述双向阈值对称的选通器的制备方法，包括通过真空热蒸发工艺，在衬底的顶面上沉积第一银电极和第二银电极，通过紫外臭氧设备处理沉积有第一银电极和第二银电极的衬底，配制有机无机杂化钙钛矿溶液，通过旋涂工艺对有机无机杂化钙钛矿溶液进行旋涂，形成钙钛矿薄膜。所述双向阈值对称的选通器的制备方法简单，成本低。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及双向阈值对称的选通器及其制备方法。

背景技术

阻变式存储器(Resistance Radnom Acess Memory，RRAM)通过选通器来选通控制。由于双极性RRAM可以实现双向操作，外围电路设计简单，因此双极性RRAM在工业中应用更为广泛。选通器是基于电场诱导的、具有较高非线性的易失型开关器件。由于选通器关态电阻非常大，可以有效抑制潜行电流并降低操作功耗。为了配合双极性RRAM实现其选通功能，需要一种具有双向选通能力的选通器，以实现对双极性RRAM进行双向电压的加载的功能，有效降低外围电路的复杂度。

现有技术中的双向选通器的正向阈值和反向阈值不对称，使得双极性RRAM的功能不能得到很好地实现。

公开号为CN 111106238 A的发明专利，公开了基于金属掺杂的双向阈值选通器及其制备方法，选通器由衬底、底电极、介质层和顶电极依次叠加构成，所述介质层为掺杂活泼金属元素的过渡金属氢氧化物。该发明中底电极和顶电极采用同种材料，掺杂活泼金属离子的过渡金属氢氧化物介质层采用可印刷的溶液法低温制备。该发明通过溶液法制备，方法简单、工艺温度低、成本低、与柔性电路工艺兼容性好；阈值选通具有双向性，可以有效解决双极型阻变存储器交叉阵列结构中的电流交叉串扰问题。虽然该发明的选通器具有对称的双向阈值选通功能，但是该发明采用了底电极、介质层和顶电极多层垂直结构依次叠加构成，增加了选通器的厚度，在顶电极沉积过程中可能会对介质层的表面造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供双向阈值对称的选通器及其制备方法，以解决现有的双向阈值不对称的选通器无法实现实际应用中双极性阻变开关器件的双向稳定的选通功能的问题，并降低阈值开启电压值，提高了器件的稳定性和可靠性。

本发明的所述双向阈值对称的选通器包括衬底、第一银电极、阻变层和第二银电极，所述阻变层设置于所述衬底顶面的中部，所述第一银电极设置于所述衬底顶面的第一端，所述第一银电极与所述阻变层的左侧连接，所述第二银电极设置于所述衬底顶面的第二端，所述第二银电极与所述阻变层的右侧连接；所述阻变层的组成材料为有机无机杂化钙钛矿。

本发明的所述双向阈值对称的选通器的有益效果在于：

所述选通器采用了平面对称的双电极结构，选通器两端的电极材料相同，两个电极材料均为银。在电压刺激下，保证了选通器的所述第一银电极和所述第二银电极均能够提供足够的银源，有利于器件获得双向阈值对称的选通特性。利用银离子和银原子易于在有机无机杂化钙钛矿中迁移和扩散的特性，在电极两端交替施加电场刺激，促使银分别在阻变层的左侧及右侧堆积，从而缩短第一银电和第二银电极之间的实际间距，从而降低阈值开启电压值。结构简单，制备简单，易于生产，使用比较廉价的银作为电极，成本低。本发明的选通器为平面对称结构，大大的降低了垂直结构中在上电极沉积过程中对阻变层表面可能产生的损伤，进一步提高了器件的稳定性和可靠性。

优选地，所述衬底的组成材料为聚萘二甲酸乙二醇酯。