【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，特别涉及一种三维垂直忆阻器及其制备方法。
技术介绍
1、人类可以通过视觉、触觉、听觉、嗅觉和味觉等不同感官，高效、灵活地感知外部的物理世界。我们脑中的神经网络会汇集并处理这些感官收集的信息，使我们能够探索，认知和学习。具体来说，人类多感知神经网络中的感觉神经元(如味觉感觉神经元)会在接收到外界的物理刺激后，将物理信息转化为脉冲信号，并在随后被传输到大脑皮层进行进一步处理。
2、近年来，随着可穿戴设备和物联网的发展，传感器结点的类型和数量急剧增加，进而产生了大量需要高效、实时处理的传感数据。然而，与人类高效的感知系统有所不同的是，传统传感系统在采集和处理数据的过程中存在高能耗和低效率的问题。因此，越来越多的研究在尝试通过效仿人类感知世界的方法，在硬件中创建出能高效处理各种物理信号的系统。
3、在生物学的启发下，科学家们发展出了有望有效处理来自物理世界的多感官信号的神经形态感知系统。这种系统的实现，需要将传感器与人工突触和神经元结合。但到目前为止，我们仍然缺乏一种能够高效对多种物理信号进行传感和脉冲编码的硬件。
4、在新兴的器件中，忆阻器凭借其丰富的离子动力学，而被用于模拟突触和神经元的功能。通过将忆阻器和传感器结合，研究人员已经证明了这样的神经形态感知系统能够处理感觉信息，如触觉、视觉、伤害性信息等。
5、然而，这些人工神经元目前只能处理单一的物理信号，例如利用非易失特性忆阻器(non-volatile memristor，nvm)的卷积神经网络(convoluti
6、非易失特性忆阻器和动态特性忆阻器是分立的阵列，一种阵列只具有非易失特性或者只具有动态特性。至今还没有相关研究能够将非易失特性忆阻器和动态特性忆阻器集成在同一个三维阵列上，使不同层器件具备不同的特性。
7、因此，如何实现具备不同特性的三维忆阻器阵列，以应对物联网快速发展对硬件系统提出的高密度、小型化、多功能的要求，是本领域需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，提供该
技术实现思路
部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该
技术实现思路
部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
2、本申请的目的在于提供一种三维垂直忆阻器及其制备方法，可以实现具备不同特性的三维忆阻器阵列，以应对物联网快速发展对硬件系统提出的高密度、小型化、多功能的要求。
3、为实现上述目的，本申请有如下技术方案：
4、第一方面，本申请实施例提供了一种三维垂直忆阻器，包括：
5、衬底；
6、位于所述衬底上交替层叠的绝缘层和字线层；所述绝缘层至少包括三层；所述字线层至少包括两层；至少一层所述字线层捕获氧离子的能力大于或等于第一预设值；至少一层所述字线层捕获氧离子的能力小于第一预设值；
7、贯穿所述绝缘层和所述字线层的通道；
8、位于所述通道侧壁的存储层、选择层和位线层；所述选择层位于所述存储层远离所述通道的侧壁的一侧；所述位线层位于所述选择层远离所述通道的侧壁的一侧。
9、在一种可能的实现方式中，至少一层所述字线层的材料包括tin或ru；至少一层所述字线层的材料包括w；
10、所述tin或所述ru捕获氧离子的能力小于所述第一预设值；
11、所述w捕获氧离子的能力大于或等于所述第一预设值。
12、在一种可能的实现方式中，所述字线层的材料包括tin、ru、w、tan、mo、ta、al、ir、pd、pt、cu、ti、co、mo、ni、nb或iro2。
13、在一种可能的实现方式中，所述绝缘层的材料包括sin、sio、sion、sio2、掺c的sio2、掺p的sio2或掺f的sio2。
14、在一种可能的实现方式中，所述存储层的材料包括hfox，taox，hzo或zrox；所述选择层的材料包括tio2或al2o3；所述位线层的材料包括tin、w、pt、ru、tan、mo、ta、al、au、ir、pd或pt。
15、在一种可能的实现方式中，一层所述字线层的厚度为[5nm，10nm]；一层所述绝缘层的厚度为[10nm，200nm]；所述存储层的厚度为[2nm，15nm]；所述选择层的厚度为[5nm，20nm]。
16、第二方面，本申请实施例提供了一种三维垂直忆阻器的制备方法，包括：
17、提供衬底；
18、在所述衬底上形成交替层叠的绝缘层和字线层；所述绝缘层至少包括三层；所述字线层至少包括两层；至少一层所述字线层捕获氧离子的能力大于或等于第一预设值；至少一层所述字线层捕获氧离子的能力小于第一预设值；
19、刻蚀所述绝缘层和所述字线层，形成贯穿所述绝缘层和所述字线层的通道；
20、在所述通道的侧壁依次形成存储层、选择层和位线层。
21、在一种可能的实现方式中，所述字线层通过化学电镀、磁控溅射、化学气相沉积、物理气相沉积、脉冲激光、原子层沉积或电子束蒸发的方法形成。
22、在一种可能的实现方式中，所述刻蚀包括离子束刻蚀、干法刻蚀或者湿法刻蚀。
23、在一种可能的实现方式中，所述绝缘层通过溅射或化学气相沉积形成。
24、与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：
25、本申请实施例提供了一种三维垂直忆阻器及其制备方法，该三维垂直忆阻器包括：衬底；位于衬底上交替层叠的绝缘层和字线层；绝缘层至少包括三层；字线层至少包括两层；至少一层字线层捕获氧离子的能力大于或等于第一预设值；至少一层字线层捕获氧离子的能力小于第一预设值；贯穿绝缘层和字线层的通道；位于通道侧壁的存储层、选择层和位线层；选择层位于存储层远离通道的侧壁的一侧；位线层位于选择层远离通道的的一侧。本申请通过设置捕获氧离子的能力不同的字线层，捕获氧离子能力强的字线层，呈现出非易失特性；捕获氧离子能力弱的字线层，呈现出动态特性，实现了具备不同特性的三维忆阻器阵列。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种三维垂直忆阻器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，至少一层所述字线层的材料包括TiN或Ru；至少一层所述字线层的材料包括W；
3.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，所述字线层的材料包括TiN、Ru、W、TaN、Mo、Ta、Al、Ir、Pd、Pt、Cu、Ti、Co、Mo、Ni、Nb或IrO2。
4.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，所述绝缘层的材料包括SiN、SiO、SiON、SiO2、掺C的SiO2、掺P的SiO2或掺F的SiO2。
5.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，所述存储层的材料包括HfOx，TaOx，HZO或ZrOx；所述选择层的材料包括TiO2或Al2O3；所述位线层的材料包括TiN、W、Pt、Ru、TaN、Mo、Ta、Al、Au、Ir、Pd或Pt。
6.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，一层所述字线层的厚度为[5nm，10nm]；一层所述绝缘层的厚度为[10nm，200nm]；所述存储层的厚度为[2nm，1
7.一种三维垂直忆阻器的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述字线层通过化学电镀、磁控溅射、化学气相沉积、物理气相沉积、脉冲激光、原子层沉积或电子束蒸发的方法形成。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀包括离子束刻蚀、干法刻蚀或者湿法刻蚀。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘层通过溅射或化学气相沉积形成。
...【技术特征摘要】
1.一种三维垂直忆阻器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，至少一层所述字线层的材料包括tin或ru；至少一层所述字线层的材料包括w；
3.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，所述字线层的材料包括tin、ru、w、tan、mo、ta、al、ir、pd、pt、cu、ti、co、mo、ni、nb或iro2。
4.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，所述绝缘层的材料包括sin、sio、sion、sio2、掺c的sio2、掺p的sio2或掺f的sio2。
5.根据权利要求1所述的三维垂直忆阻器，其特征在于，所述存储层的材料包括hfox，taox，hzo或zrox；所述选择层的材料包括tio2或al2o3；所述位线层的材料包括tin、w...
【专利技术属性】
技术研发人员：许晓欣，孙文绚，刘宇，路程，郑旭，董大年，赖锦茹，樊韶阳，王泓洲，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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