[发明专利]一种基于非晶态锰酸镧薄膜的交叉杆结构忆阻器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于非晶态锰酸镧薄膜的交叉杆结构忆阻器的制备方法，包括以下步骤(1)采用直流磁控溅射法在衬底上制备出底电极；(2)采用射频磁控溅射法在底电极上制备出非晶态锰酸镧薄膜；(3)采用直流磁控溅射法在非晶态锰酸镧薄膜上制备出与底电极相互垂直的顶电极，即得到交叉杆结构忆阻器。本发明的交叉杆结构忆阻器，依次由衬底、底电极、功能层和顶电极构成的层状结构，底电极由数条相互平行的底电极条构成，顶电极由数条相互平行的顶电极条构成，底电极和顶电极相互垂直；功能层为非晶态锰酸镧薄膜。本发明的交叉杆结构忆阻器电阻变化量大、操作电压低、忆阻单元不易短路、易于和其他工艺兼容，能满足高性能存储和运算的需求。

主权项

一种基于非晶态锰酸镧薄膜的交叉杆结构忆阻器的制备方法，其特征在于，所述交叉杆结构忆阻器，为依次由衬底、底电极、功能层和顶电极构成的层状结构，所述底电极由数条相互平行的底电极条构成，所述顶电极由数条相互平行的顶电极条构成，所述底电极和顶电极相互垂直；所述功能层为非晶态锰酸镧薄膜；所述非晶态锰酸镧薄膜的厚度为40nm～60nm；所述底电极为30nm～60nm厚的Pt薄膜，所述顶电极为50nm～100nm厚的Ag薄膜；所述底电极条和所述顶电极条的宽度为50μm～80μm；所述交叉杆结构忆阻器的制备方法包括以下步骤：(1)采用直流磁控溅射法在衬底上制备出底电极；直流磁控溅射法的工艺条件为：以金属Pt靶为溅射靶材，腔室压力小于1×10‑3Pa，溅射温度为20℃，溅射压力为1.0Pa～2.0Pa，溅射功率为10W～20W，溅射气体氩气流量为20sccm～40sccm；(2)采用射频磁控溅射法在所述底电极上制备出非晶态锰酸镧薄膜；其中，射频磁控溅射的工艺条件为：以锰酸镧陶瓷靶为溅射靶材，腔室压力小于5×10‑4Pa，溅射温度范围为20℃～100℃，溅射压力为0.8Pa～1.5Pa，溅射功率为50W～100W，溅射气体中氩气流量为20sccm～40sccm，氧气体积占溅射气体的体积分数为10％～30％；(3)采用直流磁控溅射法在所述非晶态锰酸镧薄膜上制备出与底电极相互垂直的顶电极，即得到所述的交叉杆结构忆阻器；直流磁控溅射法的工艺条件为：以金属Ag靶为溅射靶材，腔室压力小于1×10‑3Pa，溅射温度为20℃，溅射压力为1.0Pa～2.0Pa，溅射功率为10W～20W，溅射气体氩气流量为20sccm～40sccm；其中，所述步骤(1)中和步骤(3)中，底电极和顶电极均通过第一金属掩模制备，所述第一金属掩模的中间具有数条相互平行的条状镂空图案，所述条状图案的线宽为50μm～80μm。