[发明专利]一种基于柔性衬底的感存算器件及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性衬底的感存算器件及制备方法，包括在柔性衬底上形成并列设置的两个电极，以及形成连接于两个电极之间的功能层，功能层包括连接于两个电极之间的金属氧化物纳米线。本发明通过采用常温化学方法制备基于柔性衬底和金属氧化物纳米线的感存算器件，在物理形态上与生物系统更加兼容，同时避免了柔性衬底在高温条件下容易变形的问题，可以适用于新型可穿戴系统，具有制备方法简便，工艺可与低温的CMOS工艺相兼容，器件电学特性测试简便等优点，有望未来在可穿戴感存算器件制造中获得应用。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路工艺技术领域，尤其涉及一种基于柔性衬底的感存算器件及制备方法。

背景技术

随着数据量的不断增加，传统基于冯˙诺依曼架构的感知系统，在信息处理能力和能源效率等方面遇到了瓶颈。此外，基于硅衬底的刚性器件在物理形态上与生物体的兼容性较差，无法适应未来智能可穿戴电子系统的发展趋势。人的记忆主要存储于神经元之间的突触之中，在人的大脑中神经突触的数量多达10¹⁴个，基于传统的CMOS晶体管及电容结构难以物理实现。

近年来，基于柔性衬底的人工突触器件得到了进一步的发展，使得器件在物理形态上与生物系统更加兼容，可以适用于新型可穿戴系统。柔性电子技术的突破和纳米技术的发展，使性能优越、结构简单的柔性衬底神经突触器件的制备成为可能。

忆阻器的电导能够随流经电荷量而发生连续变化，并且其变化能够在断电之后保持，这一特性与神经突触的非线性传输特性非常相似，利用忆阻器作为神经形态电路中的神经突触有着很大的应用前景。而基于例如氧化铜纳米线所构建的神经突触器件能够完成器件级模拟大脑突触的连接，氧化铜纳米线本身可应用于气体传感，将氧化铜纳米线所构建的忆阻器与柔性衬底相结合，能够实现轻便、可弯曲等特点的感存算一体神经突触器件。

但是，柔性衬底在高温条件下容易变形收缩，使得其与CMOS传统工艺无法兼容。而在氧化铜纳米线的制备中，常常需要较高的温度条件，因此在柔性衬底上难以使用常规方法制备氧化铜纳米线，并进一步制备感存算一体的人工神经突触器件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于柔性衬底的感存算器件及制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种基于柔性衬底的感存算器件，包括：

柔性衬底；

并列设于所述衬底上的两个电极；

连接于两个所述电极之间的功能层；

其中，所述功能层包括连接于两个所述电极之间的金属氧化物纳米线。

进一步地，所述功能层还包括形成于两个所述电极的相对侧壁表面上的所述电极金属的氧化物层，所述电极金属的氧化物层连接所述金属氧化物纳米线。

进一步地，所述电极金属包括铜，所述金属氧化物纳米线包括氧化铜纳米线。

进一步地，两个所述电极的下表面上分设有下粘附及阻挡层，两个所述电极的相对侧壁之间和两个所述下粘附及阻挡层的相对侧壁之间形成沟槽，所述金属氧化物纳米线位于所述沟槽中，并桥接于两个所述电极的相对侧壁之间。

进一步地，两个所述电极的上表面上分设有上粘附及阻挡层，两个所述上粘附及阻挡层之间形成将所述功能层与外部相通的窗口。

本发明还提供一种基于柔性衬底的感存算器件制备方法，包括：

提供柔性衬底；

在所述衬底上形成两个并列设置的下粘附及阻挡层；

在两个所述下粘附及阻挡层上各形成一个电极，使得在两个所述电极的相对侧壁之间和两个所述下粘附及阻挡层的相对侧壁之间形成沟槽；