×
15.11.2019
219.017.e2da

Способ изготовления мемристора с наноконцентраторами электрического поля

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: для изготовления мемристоров с диэлектрической структурой. Сущность изобретения заключается в том, что предложен способ изготовления мемристора путем формирования расположенной между двумя электродами диэлектрической структуры, содержащей обеспечивающий филаментарный механизм переключения слой диоксида циркония и обладающей резистивной памятью, работу которой стабилизируют в результате введения в указанную диэлектрическую структуру наноконцентраторов электрического поля, для совмещения введения наноконцентраторов электрического поля с процессом формирования упомянутой диэлектрической структуры и усиления в ней при резистивном переключении потока ионов кислорода на поверхности одного из электродов, изготовленного из нитрида титана, последовательно формируют слой оксида тантала и слой диоксида циркония, стабилизированного иттрием, с использованием магнетронного распыления, причем при осаждении на указанный электрод оксида тантала, сопровождаемом частичным замещением атомов азота на атомы кислорода, формируют на поверхности этого электрода промежуточный интерфейсный слой диоксида титана и в участках указанного интерфейсного слоя и осаждаемого слоя оксида тантала, прилежащих к поверхностной границе их раздела, образуемые при этом наноконцентраторы электрического поля в виде нанокристаллических включений тантала. Технический результат: обеспечение возможности оптимального сочетания повышенной технологичности изготовления указанного мемристора и стабилизации работы резистивной памяти мемристора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии изготовления мемристоров с диэлектрической структурой, расположенной между его двумя электродами, обладающей резистивной памятью, работа которой которая стабилизирована в результате введения в указанную диэлектрическую структуру наноконцентраторов электрического поля, и может быть использовано при изготовлении мемристоров с указанной диэлектрической структурой, содержащей обеспечивающий филаментарный механизм переключения слой диоксида циркония.

Известная технология изготовления мемристора с диэлектрической структурой между его двумя электродами, обладающей резистивной памятью и содержащей слой диоксида циркония без введения в нее наноконцентраторов электрического поля (см., например, изобретение «Способ получения энергонезависимого элемента памяти» в соответствии с патентом РФ №2468471, H01L 21/8239, 2012), не удовлетворяет требованиям высокой стабилизации работы резистивной памяти.

Уровень современной технологии изготовления мемристора с диэлектрической структурой, расположенной между его двумя электродами, обладающей резистивной памятью, работа которой стабилизирована в результате введения в указанную диэлектрическую структуру наноконцентраторов электрического поля, например способ получения мемристорного переключателя, включающего диэлектрическую подложку с нанесенным на нее электродом в виде проводящей пленки, нанесенный на электрод наноразмерный активный слой, а также второй электрод, выполненный в виде, зонда сканирующего зондового микроскопа, и активный слой, выполненный в виде пленки фторида лития, содержащей нанокластеры меди (см. полезную модель «Мемристорный переключатель» по патенту РФ №159146, H01L 45/00, 2016), характеризуется резервом оптимизации изготовления мемристоров в связи с необходимостью проведения дополнительного введения наноконцентраторов электрического поля.

В качестве прототипа предлагаемого способа выбран способ изготовления мемристора путем получения расположенной между двумя электродами диэлектрической структуры, содержащей обеспечивающий филаментарный механизм переключения слой диоксида циркония и обладающей резистивной памятью, работу которой стабилизируют в результате введения в указанную диэлектрическую структуру наноконцентраторов электрического поля в виде наночастиц полупроводникового материала (см. 10-й абзац на с. 5 описания изобретения «Оксидный резистор памяти, включающий полупроводниковые наночастицы» и п. 12 формулы этого изобретения «Способ изготовления резистора памяти…» по заявке WO 2013005040, G11C 13/00, H01L 45/00, 2013).

Недостатком указанного прототипа также является необходимость проведения дополнительного введения наноконцентраторов электрического поля в виде наночастиц полупроводникового материала.

Технический результат от использования предлагаемого способа - повышение эффективности изготовления мемристора на основе диоксида циркония с введенными в его активную диэлектрическую структуру наноконцентраторами электрического поля за счет обеспечения оптимального сочетания повышенных технологичности изготовления указанного мемристора и стабилизации работы резистивной памяти мемристора в результате исключения необходимости в дополнительном введении наноконцентраторов электрического поля в диэлектрическую структуру мемристора на основе диоксида циркония, стабилизированного иттрием, расположенную между его двумя электродами и обладающую резистивной памятью, т.е. в результате совмещения введения наноконцентраторов электрического поля с процессом формирования упомянутой диэлектрической структуры в связи с образованием указанных наноконцентраторов в виде нанокристаллических включений тантала в прилежащих к поверхностной границе раздела участках промежуточного осаждаемого слоя оксида тантала и интерфейсного слоя диоксида титана, формируемого на поверхности одного из электродов, изготовленного из нитрида титана, при частичном замещении атомов азота на атомы кислорода в процессе осаждения на указанном электроде слоя оксида тантала, а также в результате одновременного улучшения обмена ионами кислорода между слоем диоксида циркония, стабилизированного иттрием, и указанным электродом и усилением при резистивном переключении потока ионов кислорода в связи с указанным формированием интерфейсного слоя диоксида титана.

Технический результат в случае изготовления второго из электродов осаждением тантала магнетронным распылением на слое диоксида циркония, стабилизированного иттрием, заключается в дополнительном улучшении обмена ионами кислорода между слоем диоксида циркония, стабилизированного иттрием, и указанным электродом в результате формирования интерфейсного слоя диоксида тантала при частичном окислении тантала в процессе осаждения тантала на слое указанного диоксида циркония.

Для достижения указанного технического результата в способе изготовления мемристора путем формирования расположенной между двумя электродами диэлектрической структуры, содержащей обеспечивающий филаментарный механизм переключения слой диоксида циркония и обладающей резистивной памятью, работу которой стабилизируют в результате введения в указанную диэлектрическую структуру наноконцентраторов электрического поля, для совмещения введения наноконцентраторов электрического поля с процессом формирования упомянутой диэлектрической структуры и усиления в ней при резистивном переключении потока ионов кислорода на поверхности одного из электродов, изготовленного из нитрида титана, последовательно формируют слой оксида тантала и слой диоксида циркония, стабилизированного иттрием, с использованием магнетронного распыления, причем при осаждении на указанный электрод оксида тантала, сопровождаемом частичным замещением атомов азота на атомы кислорода, формируют на поверхности этого электрода промежуточный интерфейсный слой диоксида титана и в участках указанного интерфейсного слоя и осаждаемого слоя оксида тантала, прилежащих к поверхностной границе их раздела, образуемые при этом наноконцентраторы электрического поля в виде нанокристаллических включений тантала.

Для дополнительного усиления в диэлектрической структуре предлагаемого мемристра при резистивном переключении потока ионов кислорода в случае изготовления второго из электродов осаждением тантала магнетронным распылением на слое диоксида циркония, стабилизированного иттрием, сопровождаемым частичным окислением тантала, формируют на поверхности указанного слоя диоксида циркония промежуточный интерфейсный слой диоксида тантала.

В частном случае осуществления предлагаемого способа на окисленной пластине кремния последовательно напыляют адгезионный слой титана толщиной 20 нм, первый электрод в виде нижнего слоя нитрида титана - TiN толщиной 20 нм, слой оксида тантала - Та2О5 толщиной 10 нм с формированием при осаждении указанного оксида тантала промежуточного интерфейсного слоя диоксида титана - TiO2 толщиной 4 нм на поверхности первого электрода и наноконцентраторов электрического поля в виде нанокристаллических включений тантала размерами до 3 нм, образуемых в участках промежуточного интерфейсного слоя диоксида титана - TiO2 и осаждаемого слоя оксида тантала - Та2О5, прилежащих к поверхностной границе их раздела, слой диоксида циркония - ZrO2, стабилизированного иттрием, толщиной 10 нм, второй электрод в виде верхнего слоя тантала толщиной 8 нм с формированием при осаждении указанного тантала промежуточного интерфейсного слоя диоксида тантала - ТаО2 толщиной 4 нм на поверхности указанного слоя диоксида циркония и использованием при напылениях указанных оксидов и нитрида ВЧ-магнетронного распыления при температуре 300°С и остальных указанных слоев магнетронного распыления на постоянном токе при температуре 200°С.

При этом для улучшения работоспособности мемристора на поверхности второго электрода может быть напылен магнетронным распылением при постоянном токе при температуре 200°С слой золота толщиной 20 нм.

На фиг. 1 показана мемристорная структура, получаемая в соответствии с предлагаемым способом; на фиг. 2 - характерные вольтамперные характеристики мемристора, изготовленного в соответствии с предлагаемым способом, после 100 циклов переключения и на фиг. 3 - данные по устойчивости переключения мемристора, изготовленного в соответствии с предлагаемым способом, в зависимости от количества циклов импульсного переключения.

Предлагаемый способ изготовления мемристора осуществляют в следующем порядке.

На окисленной пластине кремния (на фиг. 1 не показана) при ее температуре 200°С напыляют магнетронным распылением на постоянном токе адгезионный слой титана толщиной 20 нм (на фиг. 1 не показан) и затем последовательно ВЧ-магнетронным распылением при температуре 300°С на нем первый электрод (см. фиг. 1) в виде слоя 1 нитрида титана (TiN) толщиной 20 нм, слой 2 оксида тантала (Та2О5) толщиной 10 нм и слой 3 оксида циркония (ZrO2), стабилизированного иттрием, толщиной 10 нм, после чего магнетронным распылением на постоянном токе при температуре 200°С второй электрод в виде промежуточного слоя 4 тантала толщиной 8 нм и верхнего слоя 5 золота толщиной 20 нм с формированием при осаждении указанного оксида тантала (см. на фиг. 1 слой 2) промежуточного интерфейсного слоя 6 диоксида титана (TiO2) толщиной 4 нм на поверхности первого электрода и наноконцентраторов электрического поля в виде нанокристаллических включений 7 тантала размерами до 3 нм, образуемых в участках промежуточного интерфейсного слоя 6 диоксида титана (TiO2) и осаждаемого слоя 2 оксида тантала (Та2О5), прилежащих к поверхностной границе их раздела, а также с формированием при осаждении указанного тантала (см. на фиг. 1 слой 4) промежуточного интерфейсного слоя 8 диоксида тантала (ТаО2) толщиной 4 нм на поверхности указанного слоя 3 диоксида циркония.

Состав слоев (см. на фиг. 1) контролировался методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии на контрольных пленках. Методом просвечивающей электронной микроскопии поперечного сечения (Х-ТЕМ) было установлено, что слои 2 оксида тантала и 4 тантала являются аморфными, а слой 3 оксида циркония, стабилизированного иттрием (Y), характеризуется колончатой поликристаллической структурой.

В процессе осаждения слоя оксида тантала на границе со слоем нитрида титана (TiN) - в прилежащем к поверхности первого электрода (слой 1 нитрида титана) участке слоя 2 оксида тантала происходило частичное замещение атомов азота на атомы кислорода с формированием интерфейсного слоя 5 диоксида титана и в прилежащих к поверхностной границе раздела участках промежуточного интерфейсного слоя 6 диоксида титана (TiO2) и осаждаемого слоя 2 оксида тантала (Та2О5) формирование при осаждении оксида тантала нанокристаллических включений 7 тантала. Переходный слой 2 из окисленного тантала формировался на интерфейсном слое 5 диоксида титана, расположенном между слоем 3 оксида циркония, стабилизированного иттрием, и вторым электродом (слой 4 тантала), создавая избыток кислородных вакансий в указанном слое 3 оксида циркония.

После электроформовки при отрицательном смещении полученная мемристорная структура демонстрирует биполярное резистивное переключение (рис. 2), для которого характерно высокоомное состояние (СВС) и низкоомное состояние (СНС). После нескольких сотен циклов стабилизируется переключение между указанными состояниями, которые характеризуются низким разбросом значений сопротивления (рис. 3).

Полученный результат интерпретируется на основе механизма формирования филаментов с центральной проводящей частью в слое 3 оксида циркония, стабилизированного иттрием, и воспроизводимых структурных превращений в слое 2 оксида тантала с формированием и разрушением более проводящей фазы оксида тантала со степенью окисления +4(TaO2) (см. фиг. 1).

Повышенная стабилизация резистивных состояний объясняется наличием границ зерен в слое 3 стабилизированного иттрием оксида циркония (ZrO2(Y)) как предпочтительных мест для зарождения филаментов, наличием нанокристаллических включений 7 тантала в качестве концентраторов электрического поля в слое оксида тантала 2 и улучшенным обменом кислородом между слоем 2 оксида тантала, слоем 3 оксида циркония, стабилизированного иттрием, и интерфейсным слоем 6 диоксида титана с первым электродом (слой 1 нитрида титана), а также интерфейсным слоем 8 диоксида тантала со вторым электродом (слой 4 тантала).

Воспроизводимое стабильное плавное резистивное переключение между нелинейными состояниями, достигаемое при использовании предлагаемого способа, перспективно для адаптивного программирования мемристорных элементов в больших пассивных массивах «кросс-бар».


Способ изготовления мемристора с наноконцентраторами электрического поля
Способ изготовления мемристора с наноконцентраторами электрического поля
Способ изготовления мемристора с наноконцентраторами электрического поля
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 90.
13.01.2017
№217.015.8166

Устройство для управления сходимостью рентгеновского пучка и способ изготовления дифракционного блока в составе указанного устройства (варианты)

Изобретение относится к устройству для управления сходимостью рентгеновского пучка. При осуществлении заявленной группы изобретений предусмотрено изменение температуры дифракционного блока, изготовленного с рабочим профилем его дифрагирующего элемента, соответствующим условию коллимации или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601867
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.821b

Способ каталитического пиролиза углеводородной смеси c-c в низшие олефины c-c

Предлагаемое изобретение относится к нефтехимии, касается способа каталитического пиролиза углеводородной смеси C-C в низшие олефины С-С, которые могут быть использованы в процессах полимеризации, алкилирования и этерификации. Способ каталитического пиролиза углеводородной смеси C-C в низшие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601864
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.85c2

Катализатор для пиролиза углеводородной смеси с1-с4 и способ его получения

Изобретение относится к нефтехимии, касается катализатора для пиролиза углеводородной смеси С-С и способа его получения, который может быть использован для получения этилена и пропилена. Катализатор включает хромсодержащий компонент, нанесенный на поверхность полых микросфер алюмосиликатного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603134
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.a32e

Солнечный оптический телескоп космического базирования (варианты)

Изобретение может быть использовано для измерений параметров активных областей солнечной фотосферы и хромосферы с высоким угловым разрешением в условиях ближнего и дальнего космоса. Солнечный оптический телескоп включает первичное вогнутое зеркало и полевое зеркало, установленное в его фокусе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607049
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.aa9c

Композиция для визуализации и повреждения клеток-мишеней

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к композиции для визуализации и повреждения опухолевых клеток-мишеней, содержащей неорганические наночастицы размером 10-100 нм и размерной дисперсностью до 6% состава NaYF, солегированные ионами иттербия (Yb) и эрбия (Er) или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611653
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.b5b3

Способ получения наногидроксиапатита

Изобретение относится к неорганической химии и касается способа получения наногидроксиапатита, который может быть использован в медицине для производства медицинских материалов, стимулирующих восстановление дефектов костной ткани, в том числе в стоматологии. Способ получения наногидроксиапатита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614772
Дата охранного документа: 29.03.2017
25.08.2017
№217.015.bde0

Способ контроля наличия глубоких дефектов матрицы gaas, связанных с встраиванием в неё слоя квантовых точек inas

Изобретение относится к технологии контроля качества полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками и может быть использовано для обнаружения глубоких дефектов, создаваемых слоем квантовых точек InAs в матрице GaAs. Технический результат изобретения - расширение технологических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616876
Дата охранного документа: 19.04.2017
25.08.2017
№217.015.bf85

Способ получения загущающей присадки к смазочным маслам

Настоящее изобретение относится к способу получения загущающей присадки к смазочным маслам. Описан способ получения загущающей присадки к смазочным маслам, включающий компенсационную сополимеризацию композиции виниловых мономеров из алкил(мет)акрилата и стирола с винилалкиловым эфиром в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617212
Дата охранного документа: 24.04.2017
25.08.2017
№217.015.c8ab

Способ управления работой гибкого ротора на электромагнитных подшипниках и система для его осуществления

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в конструкциях, включающих гибкий ротор на электромагнитных подшипниках (ЭМП). Технический результат - повышение надежности и ресурса работы гибкого ротора на ЭМП в результате увеличения степени компенсации остаточного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618001
Дата охранного документа: 05.05.2017
25.08.2017
№217.015.d11c

Применение вакуумного осаждения германия из газовой среды германа в качестве способа удаления диоксида кремния с рабочей поверхности кремниевой подложки и способ изготовления монокристаллической плёнки германия на кремниевой подложке, включающий указанное применение

Группа изобретений относится к технологии вакуумной эпитаксии германия или германия и кремния, включающей применение вакуумного осаждения германия из газовой среды германа в качестве способа удаления естественно образовавшегося или сформированного защитного слоя диоксида кремния с рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622092
Дата охранного документа: 09.06.2017
Показаны записи 1-10 из 21.
20.11.2014
№216.013.0854

Способ контролируемого роста квантовых точек из коллоидного золота

Изобретение относится к области прецизионной наноэлектроники. Способ контролируемого роста квантовых точек (КТ) из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/СТМ заключается в выращивании КТ при отрицательном приложенном напряжении между иглой кантилевера совмещенного АСМ/СТМ и проводящей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533533
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.02.2016
№216.014.c486

Способ получения биоцидной композиции

Изобретение относится к способам получения биоцидных композиций, которые могут найти применение при создании покрытий с биоцидными свойствами, например, на полимерах, стеклах, металлах, бумаге, строительных материалах и т.д. В способе получения биоцидной композиции осуществляют смешение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574759
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.04.2016
№216.015.2b49

Компьютерная система

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в оптимизации выполнения программы инициализации из внешнего последовательного ПЗУ путем отображения адресов данных, располагающихся во внешнем последовательном ПЗУ, в адресное пространство микропроцессора....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579949
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2dd4

Устройство прямого отображения адресов данных, располагающихся во внешнем последовательном пзу, в адресное пространство микропроцессорного ядра, компьютерная система и способ передачи данных

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в снижении требований к объему ОЗУ при возможности отказа от встроенных в микросхему начального микроПЗУ и внутреннего загрузочного ОЗУ. Устройство прямого отображения адресов данных, располагающихся во внешнем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579942
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.3620

Биоцидная композиция для получения покрытий

Изобретение относится к биоцидным композициям для получения покрытий, которые могут найти применение при создании покрытий с биоцидными свойствами, например, на полимерах, стеклах, металлах, бумаге, строительных материалах и т.д. Биоцидная композиция для получения покрытий состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581866
Дата охранного документа: 20.04.2016
10.06.2016
№216.015.475e

Способ определения электрофизических параметров конденсаторной структуры мемристора, характеризующих процесс формовки

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способам измерения параметров наноструктур, и может быть использовано при определении электрофизических параметров конденсаторной структуры мемристора, характеризующих процесс формовки. Способ определения электрофизических параметров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585963
Дата охранного документа: 10.06.2016
13.01.2017
№217.015.7ae9

Способ формирования эпитаксиального массива монокристаллических наноостровков кремния на сапфировой подложке в вакууме

Изобретение относится к сублимационному выращиванию эпитаксиальных массивов самоорганизованных монокристаллических наноостровков кремния на сапфировых подложках и может быть использовано в качестве нанотехнологического процесса, характеризующегося повышенной стабильностью формирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600505
Дата охранного документа: 20.10.2016
25.08.2017
№217.015.9d95

Способ взрывной фотолитографии

Изобретение относится к взрывной фотолитографической технологии и может быть использовано, когда получение рабочего рисунка из активного материала (металла или полупроводника) методами избирательного химического или плазмохимического травления через фоторезистную маску затруднено или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610843
Дата охранного документа: 16.02.2017
25.08.2017
№217.015.9db9

Способ изготовления резистной маски с расширенным диапазоном разрешения изображения

Изобретение относится к технологии изготовления резистных масок в производстве микросхем, в частности изготовления резистных масок с расширенным диапазоном разрешения изображений. Технический результат изобретения - разработка способа изготовления резистной маски позитивного типа с расширенным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610782
Дата охранного документа: 15.02.2017
29.12.2017
№217.015.fdd1

Способ имитационного тестирования стойкости приборной структуры к облучению быстрыми нейтронами (варианты)

Группа изобретений относится к способам имитационного тестирования изделий микро- и наноэлектроники. На приборную структуру воздействуют эквивалентным облучением ионами с флюенсом от 10 см до 10 см и энергией в интервале 1-500 кэВ, уточняемыми в зависимости от состава и морфологии структуры,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638107
Дата охранного документа: 11.12.2017
+ добавить свой РИД