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忆阻器(memristor)是一种除电阻、电容、电感以外的第四种新型的二端无源电子元器件。其性质独特具有非线性,当流经忆阻器的电荷的数量和方向发生变化时,阻值发生相应变化,从而记忆住每时每刻流经的电荷量。它具有高速、低功耗、结构简单、易集成、与CMOS工艺兼容等优点,可作为下一代高速非易失性存储器,可用于模拟神经元突触,以模仿人类的大脑功能,而成为国内外研究的热点。忆阻器简单的三明治结构和易集成的交叉互联的crossbar结构可用于目前的微电子工艺,做成大规模的忆阻器阵列。目前优化忆阻器制备工艺和器件结构,以提高器件性能,加速器件实用化进程是目前研究的重点。 本文选取Ge2Sb2Te5作为忆阻器功能材料,利用传统的光刻和剥离工艺,重点探讨了忆阻器器件的制备工艺研究和器件优化,包括器件制备工艺优化、器件结构优化和器件电极优化。文章首先介绍了忆阻器的基本原理、器件结构和制备工艺的发展,并且详细介绍了薄膜制备、光刻、剥离工艺原理及难点,以及实验中采用的忆阻器器件制备工艺流程,提出详尽的忆阻器器件半导体工艺参数优化办法。在此基础上,结合实际需求,设计了多种忆阻器器件结构和相应的掩膜版设计。针对基于GST的忆阻器进行不同电极性能的探讨研究,结合退火实验,得到合适的电极材料和机理分析模型。 分析结果表明,采用光刻、剥离工艺可以实现制备忆阻器。合理的器件制备工艺、器件结构和合适的电极材料,都很大程度的影响着忆阻器器件的性能和稳定性。