[发明专利]一种免电铸的氧化铪基扩散型忆阻器

权利要求书

1.一种免电铸的氧化铪基扩散型忆阻器，其特征在于，该忆阻器的具体制备步骤为：

（1）以晶向为100的2英寸单晶硅晶圆为衬底，采用等离子体化学气相沉积(PECVD)设备在硅衬底表面生长一层约300 nm厚的SiO₂层，然后选用AZ2035的光刻负胶，通过旋涂法在SiO₂/Si衬底表面涂覆厚度约为3 μm的光刻胶，旋涂转速为4000 rpm，时间30 s，之后在温度105 ℃烘胶90 s；采用紫外光刻机结合掩膜版曝光，曝光时间为6 s，在SiO₂/Si衬底上形成底电极的图案；底电极采用直流磁控溅射沉积方法来制备，靶材为Ti靶，溅射功率为150 W，溅射时间为1230 s，腔室通入流量为16.8 sccm的Ar，在SiO₂/Si衬底沉积100 nm厚的Ti层，之后换Au靶，溅射功率为50 W，溅射时间为400 s，在Ti/SiO₂/Si衬底沉积100 nm厚的Au，沉积完成后将晶圆放入相应的显影液中浸泡进行显影操作，制备出Au/Ti/SiO₂/Si；

（2）选择规格孔直径为40 nm，孔中心间距为100 nm，膜厚度为200 nm的超薄阳极氧化铝模板（AAO）置于上述衬底上，采用电子束蒸发法沉积2 nm厚的Ag，完成后使用高温胶带移除AAO，制成Ag纳米岛阵列（Ag NIs），纳米岛直径45 nm，纳米岛高度1.5-3.5 nm，纳米岛间距103 nm，得到Ag NIs/Au/Ti/SiO₂/Si；

（3）采用等离子体增强原子层沉积方法，前驱体为四甲乙基氨基铪，氧源为氧等离子体，生长温度为280 ℃，沉积过程中每通入四甲乙基氨基铪100 毫秒，氮气吹扫35秒；每通入氧等离子体3000 毫秒，氮气吹扫50 秒；在Ag NIs/Au/Ti/SiO₂/Si衬底上生长一层2.8-4.3 nm的氧化铪层，得到HfO₂/Ag NIs/Au/Ti/SiO₂/Si；

（4）经过多次清洗；用氧等离子体轰击表面进行表面的亲水处理，使其表面更好地与光刻胶贴合；采用与底电极相同方案制备顶电极，即选用AZ2035的光刻负胶，通过旋涂法在HfO₂/Ag NIs/Au/Ti/SiO₂/Si衬底表面涂覆厚度约为3 μm的光刻胶，旋涂转速为4000 rpm，时间30 s，之后在温度105 ℃烘胶90 s，采用紫外光刻机曝光，曝光时间为6 s，在HfO₂/AgNIs/Au/Ti/SiO₂/Si衬底上形成顶电极的图案；用电子束蒸发沉积2 nm厚的Ag和磁控溅射100 nm厚的Au作为顶电极，最后在显影液中浸泡去除光刻胶；制得Au/Ag/HfO₂/Ag NIs/Au器件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所制备的氧化铪基扩散型忆阻器不需要电铸，在电压脉冲（幅度5 V，宽度200 μs方波电压）作用下耐受性超过5000次；所制备的扩散型忆阻器的阈值电压低，双向阈值电压低于0.12 V。