一种电子突触器件及制作方法技术

本发明专利技术涉及一种包括重掺硅/二氧化硅衬底，氧化物线状介质、源电极和漏电极；所述重掺硅/二氧化硅衬底，重掺硅作为栅极；所述氧化物线状介质设置于重掺硅/二氧化硅衬底上方，作为导电沟道；所述源电极和漏电极分别设置于氧化物线状介质的两端，并与重掺硅/二氧化硅衬底形成电接触。本发明专利技术经等离子处理后增强了其电阻调节线性度，减少了转变过程的权重遗失，使得该器件更有利于作为电子突触使用。

An electronic synaptic device and its fabrication method

The invention relates to a heavy doped silicon/silica substrate, an oxide linear medium, a source electrode and a drain electrode; the heavily doped silicon/silica substrate, heavily doped silicon as a gate; the oxide linear medium is arranged above the heavily doped silicon/silica substrate as a conductive channel; the source electrode and the drain electrode are respectively arranged. It is placed at both ends of oxide linear medium and forms electrical contact with heavily doped silicon/silica substrate. The invention enhances the linearity of resistance regulation by plasma treatment, reduces the weight loss in the transformation process, and makes the device more advantageous for use as an electronic synapse.

【技术实现步骤摘要】
一种电子突触器件及制作方法
本专利技术涉及微电子器件
，特别是涉及一种电子突触器件及制作方法。
技术介绍
为突破传统冯·诺依曼架构体系的限制，人们开始致力于在单个电子器件上实现突触行为的模拟仿真，以便获得具备高密度集成和低功耗的类脑计算芯片。采用一维纳米线材料制作基于三端晶体管的电子突触器件不仅有利于器件功耗的降低，还因器件电导调节范围广、读写同时进行以及多通道输入等优势，有利于构建神经形态的计算架构。对于单个电子突触器件，线性的权重调节可以使整个器件可塑过程是简化和可预测的。但是，基于晶体管的电子突触器件存在电阻调节线性度不高，转变过程权重易丢失的特点。目前，应用于改善电子突触器件权重调节线性度的方案是极少的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电子突触器件及制作方法，用于于改善电子突触器件权重调节线性度。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电子突触器件,其特征在于：包括重掺硅二氧化硅衬底，氧化物线状介质、源电极和漏电极；所述重掺硅/二氧化硅衬底，重掺硅作为栅极；所述氧化物线状介质设置于重掺硅/二氧化硅衬底上方，作为导电沟道；所述源电极和漏电极分别设置于氧化物线状介质的两端，并与重掺硅/二氧化硅衬底形成电接触。进一步的，所述源电极和漏电极的材料为金属、金属合金或导电金属化合物的一种。金属为Al、Ti、Ta、Cu、Pt、Au、W、Ni或Ag；所述金属合金为Pt/Ti、Ti/Ta、Cu/Ti、Cu/Au、Cu/Al、Ti/W或Al/Zr；所述导电化合物为TiN、TiW、TaN、WSi、AZO、ITO或FTO；进一步的，所述氧化物包括ZnO、CuO、Cu2O、NiO、Al2O3、TiO2或MgO。进一步的，所述电子突触器件制作方法，包括以下步骤：步骤S1:对氧化物线状介质进行等离子处理；步骤S2:将处理后的氧化物线状介质设置于重掺硅/二氧化硅衬底的上方；步骤S3:在氧化物两端制作一对电极，使电极与所述氧化物线状介质及重掺硅/二氧化硅衬底形成良好接触。进一步的，所述步骤S1具体为：步骤S11:将所述氧化物线状介质放置于腔室中，并抽真空至0.1Pa以下；步骤S12:在所述腔室中通入特定气体，并保持腔室气压为0.1-100Pa;步骤S13:对腔室施加10~300W射频功率使特定气体等离子化，并保持等离子气体对线状氧化物的作用时间为1~3600s。进一步的，所述特定气体为Ar、O2、NH3、H2、CHF3、CF4、SF6气体中的一种或几种。进一步的，所述步骤S3具体为：在所述氧化物线状介质两端通过溅射、PECVD、MOCVD、ALD、MBE、PLD或蒸发的方法制作一对电极。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术通过等离子体处理氧化物介质，在介质中引入缺陷，使晶体管出现迟滞行为，从而提高电子突触器件权重调节的线性度，降低转变过程的权重丢失，使得器件可塑过程更加均匀、简化的和可预测。除此之外，等离子体处理工艺和目前的工艺兼容，在不太增加成本的情况下可以改善器件突触性能。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是本专利技术一实施例中经等离子体处理前后晶体管的转移特性曲线；图3是本专利技术一实施例中未经等离子体处理的晶体管在单向脉冲模式下，电阻的连续调节过程及其线性度统计图；图4是本专利技术一实施例中经等离子体处理后的晶体管在单向脉冲模式下，电阻的连续调节过程及其线性度统计图。图中：01-源电极，02-线状氧化物，03-漏电极，04-重掺硅/二氧化硅衬底。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。请参照图1，本专利技术提供一种电子突触器件,其特征在于：包括重掺硅/二氧化硅衬底，氧化物线状介质、源电极和漏电极；所述重掺硅/二氧化硅衬底，重掺硅作为栅极；所述氧化物线状介质设置于重掺硅/二氧化硅衬底上方，作为导电沟道；所述源电极和漏电极分别设置于氧化物线状介质的两端，并与重掺硅/二氧化硅衬底形成电接触。在本专利技术一实施例中，所述源电极和漏电极的材料为金属、金属合金或导电金属化合物的一种。金属为Al、Ti、Ta、Cu、Pt、Au、W、Ni或Ag；所述金属合金为Pt/Ti、Ti/Ta、Cu/Ti、Cu/Au、Cu/Al、Ti/W或Al/Zr；所述导电化合物为TiN、TiW、TaN、WSi、AZO、ITO或FTO；在本专利技术一实施例中，进一步的，所述氧化物包括ZnO、CuO、Cu2O、NiO、Al2O3、TiO2或MgO。在本专利技术一实施例中，所述电子突触器件制作方法具体包括以下步骤：步骤S1:对氧化物线状介质进行等离子处理；步骤S2:将处理后的氧化物线状介质设置于重掺硅/二氧化硅衬底的上方；步骤S3:在氧化物两端制作一对电极，使电极与所述氧化物线状介质及重掺硅二氧化硅衬底形成良好接触。在本专利技术一实施例中，所述步骤S1具体为：步骤S11:将所述氧化物线状介质放置于腔室中，并抽真空至0.1Pa以下；步骤S12:在所述腔室中通入特定气体，并保持腔室气压为0.1-100Pa;步骤S13:对腔室施加10~300W射频功率使特定气体等离子化，并保持等离子气体对线状氧化物的作用时间为1~3600s。在本专利技术一实施例中，所述特定气体为Ar、O2、NH3、H2、CHF3、CF4、SF6气体中的一种或几种。在本专利技术一实施例中，所述步骤S3具体为：在所述氧化物线状介质两端通过溅射、PECVD、MOCVD、ALD、MBE、PLD或蒸发的方法制作一对电极。在本专利技术一实施例中，所述衬底的重掺硅为P型或N型，对应的二氧化硅厚度为50nm、100nm或300nm。实施例1：一种电子突触器件其结构如图1所示，由重掺硅/二氧化硅衬底04、厚度为110nm的Ti作为源电极01、长度为10μm直径为100nm的线状氧化锌作为介质02，厚度为110nm的Ti作为漏电极03构成。对氧化锌纳米线进行等离子体轰击处理，其具体制作步骤如下：首先，采用100瓦氩等离子处理ZnO纳米线120秒，然后将等离子体处理后的ZnO纳米线撒在重掺硅/二氧化硅衬底之上，再通过磁控溅射的方式将源漏电极制作在ZnO纳米线上。对本实施例中的晶体管进行电学测试，图2为经等离子体处理前后晶体管的转移特性曲线，其中测试时在栅极施加直流电压扫描，漏极施加读电压而源极接地。实验发现等离子体处理能使晶体管出现迟滞行为。图3为脉冲激励下，未经等离子体处理器件的电导（权重）连续调节以及调节过程线性度统计图，发现该调节过程类似于生物神经突触中连接强度的调节过程。图4为脉冲激励下，经等离子体处理后器件的权重连续调节及其调节过程线性度统计图。与未处理器件比较可知，等离子体处理可以减小器件权重增强过程的β值，即增强权重调节线性度，这使得整个器件的可塑过程是更加简化和可预测的。另外，还可以发现等离子体处理后的器件增强/减小权重调节转变过程的权重遗失明显少于未经等离子体处理的器件，这些改善均有利于器件在电子突触方面的应用。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子突触器件,其特征在于：包括重掺硅/二氧化硅衬底，氧化物线状介质、源电极和漏电极；所述重掺硅/二氧化硅衬底，重掺硅作为栅极；所述氧化物线状介质设置于重掺硅/二氧化硅衬底上方，作为导电沟道；所述源电极和漏电极分别设置于氧化物线状介质的两端，并与重掺硅/二氧化硅衬底形成电接触。

【技术特征摘要】
1.一种电子突触器件,其特征在于：包括重掺硅/二氧化硅衬底，氧化物线状介质、源电极和漏电极；所述重掺硅/二氧化硅衬底，重掺硅作为栅极；所述氧化物线状介质设置于重掺硅/二氧化硅衬底上方，作为导电沟道；所述源电极和漏电极分别设置于氧化物线状介质的两端，并与重掺硅/二氧化硅衬底形成电接触。2.根据权利要求1所述的一种电子突触器件,其特征在于：所述源电极和漏电极的材料为金属、金属合金或导电金属化合物的一种。3.根据权利要求1所述的一种电子突触器件,其特征在于：所述氧化物包括ZnO、CuO、Cu2O、NiO、Al2O3、TiO2或MgO。4.根据权利要求1所述的一种电子突触器件的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1:对氧化物线状介质进行等离子处理；步骤S2:将处理后的氧化物线状介质设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖云锋，陈凡，陈帅，程树英，林培杰，俞金玲，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35