一种选通管器件的预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种选通管器件的预处理方法，包括:(1)通过选取电压扫描范围且设置第一限制电流Icc1，对选通管进行第一次电压扫描，获取选通管亚阈值区域的阻态R1；(2)根据第n‑1次电压扫描后的选通管亚阈值区域的阻态Rn‑1，设置第n限制电流Icc(n)，并对选通管进行第n次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态Rn；其中，Icc(n‑1)＜Icc(n)，n的初始值为2；(3)在读电压下，若第n次电压扫描后的选通管器件的高阻态阻值大于第一次电压扫描后的选通管器件的高阻态阻值，则停止对选通管器件的电压扫描；否则，n＝n+1，转至步骤(2)。本发明专利技术同时提高了选通管的开态电流和开关比，进而提高了选通管的性能使其在存储器件中的应用更广泛。

A Pretreatment Method for Gating Devices

【技术实现步骤摘要】
一种选通管器件的预处理方法
本专利技术属于微纳领域，更具体地，涉及一种选通管器件的预处理方法。
技术介绍
下一代的新型非易失存储器如相变存储器、阻变存储器等器件由于其极快的擦写速度、极佳的微缩性能、可三维堆叠等特性成为当前最热门的下一代存储器。摩尔定律日渐失效的当今，三维堆叠存储单元能够降低有效单元面积，从而大幅度提高存储密度。然而，存储单元三维堆叠后，其操作过程会不可避免产生巨大的漏电流，导致误操作非选中单元。为了解决上述问题，使用一种二端的选通管器件与存储单元垂直集成，通过选通管的高阻态来有效抑制漏电流，同时还降低了操作功耗。为了提高集成阵列的规模，选通管要能够承受存储单元擦写时的巨大电流，同时有效抑制未选通单元的漏电流。换而言之，选通管需要有很大的开关比。选通管的开关比直接决定了能够集成的存储单元数量，也能够影响存储器的功耗大小和抗串扰水平。选通层通常由硫系化合物构成的双向阈值开关器件(OvonicThresholdSwitch，OTS)能够有效契合上述要求。但是，当前已经报道的OTS选通管有着诸如开关比小、稳定性差、可驱动开电流不足等缺点。一方面，为了提高开关比，最直接的方式是通过减少硫系材料中的缺陷数量来减少漏电流，当前技术中往往通过掺杂其他元素来减少缺陷数量，但是引入的新的元素时需要精确调控其组分比，增加了工艺的复杂程度，提高了对成膜技术均匀性、一致性等的要求，降低成品率；另一方面，由于硫系材料在电流过大时往往会由于电压和热量的作用发生相变，导致关态电阻降低，这也就限制了可驱动的最大电流。因此，如何通过更加简单的操作方法提高选通管器件的开关比、稳定性和可驱动电流是当务之急。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种选通管器件的预处理方法，旨在解决现有选通管技术中存在的高开关比、高开态电流无法同时实现，限制了选通管在存储器件中的应用的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种选通管器件的预处理方法，包括：(1)通过选取电压扫描范围且设置第一限制电流Icc1，对选通管进行第一次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态R1；(2)根据第n-1次电压扫描后的选通管亚阈值区域的阻态，设置第n限制电流Icc(n)，并对选通管进行第n次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态Rn，其中，Icc(n-1)＜Icc(n)，n的初始值为2；(3)在读电压下，若第n次电压扫描后的选通管器件的高阻态阻值大于第一次电压扫描后的选通管器件的高阻态阻值，则停止对选通管器件的电压扫描；否则，n＝n+1，转至步骤(2)。优选地，所述读电压为第一次电压扫描后的选通管器件的0.5倍开电压；优选地，所述第一限制电流Icc1为：500nA＜Icc1＜1000uA；所述第n限制电流Icc(n)为：Icc(n-1)＜Icc(n)＜1100uA。优选地，所述电压扫描范围为0～4Vth；电压扫描方式为：电压从0开始递增到最大电压，再从最大电压回扫到0；其中，Vth为选通管的开电压。优选地，所述选通管包括第一电极层、硫系选通材料层和第二电极层；所述硫系选通材料层介于第一电极层和第二电极层之间。优选地，所述硫系选通材料层的材料为SiTex、CTex、BTex、GeTex、AlTex、GeSbxTey、GeSbx、BiTex、AsTex、SnTex、BiTex中至少一种，或者SiTex、CTex、BTex、GeTex、AlTex、GeSbxTey、GeSbx、BiTex、AsTex、SnTex、BiTex中至少一种化合物掺杂N、Sb、Bi、C中的至少一种元素形成的混合物，或者SiTex、CTex、BTex、GeTex、AlTex、GeSbxTey、GeSbx、BiTex、AsTex、SnTex、BiTex中至少一种化合物掺杂Si元素形成的混合物。优选地，所述第一电极层和第二电极层均为惰性电极材料，且所述惰性电极材料为W、TiW、Pt、Au、Ru、Al、TiN、Ta、TaN、IrO2、ITO和IZO的至少一种。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术至少通过两次限制电流的增加，对选通管进行电压扫描的预处理，可有效地减少选通管材料中的缺陷数量，从而有效减少了选通管的漏电流，提高了开关比。(2)由于沉积态材料中的缺陷分布及元素分布非常不均匀，当通过较大的高开态电流极易导致材料部分区域产生过多热量，导致器件容易损坏，因此，本专利技术采用至少两次限制电流的不断增加，在保证实现高开关比的同时避免了经一次限制电流过高导致器件损坏的现象发生，简而言之，本专利技术采用的预处理方法可以增加选通管的开态电流。(3)本专利技术提供的对选通管预处理方法为电学处理方法，该预处理方法非常简单且稳定，不同于诸如掺杂等技术会提高对工艺的要求，不但可以有效地减少选通管材料的缺陷数量，而且可以实时、准确地观察器件性能的变化。附图说明图1是实施例1提供的一种选通管预处理方法的流程示意图；图2是实施例1中经S1后选通管的电压-电流曲线图；图3是实施例1中经S1和经S1、S2后选通管的电压-电流曲线对比图；图4是实施例1中经S1、经S1、S2和经验证试验后选通管的电压-电流曲线对比图；图5是实施例2中预处理过程中获取的选通管的电压-电流曲线图；图6是实施例2中未预处理的选通管的电压-电流曲线图；图7是实施例3中预处理过程中获取的选通管的电压-电流曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种选通管器件的预处理方法，包括：(1)通过选取电压扫描范围且设置第一限制电流Icc1，对选通管进行第一次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态R1；(2)根据第n-1次电压扫描后选通管亚阈值区域的阻态Rn-1，设置第n限制电流Icc(n)，并对选通管进行第n次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态Rn，其中，Icc(n-1)＜Icc(n)，n的初始值为2；(3)在读电压下，对比第n次电压扫描后的选通管器件与第一次电压扫描后的选通管器件的高阻态阻值，若满足阈值条件，停止对选通管器件的电压扫描；否则，n＝n+1，转至步骤(2)。优选地，所述读电压为第一次电压扫描后选通管器件的0.5倍开电压；优选地，所述第一限制电流Icc1为：500nA＜Icc1＜1000uA；所述第n限制电流Icc(n)为：Icc(n-1)＜Icc(n)＜1100uA。优选地，所述电压扫描范围为0～4Vth；电压扫描方式为：电压从0开始递增到最大电压，再从最大电压回扫到0；其中，Vth为选通管的开电压。优选地，所述选通管包括第一电极层、硫系选通材料层和第二电极层；所述硫系选通材料层介于第一电极层和第二电极层之间。优选地，所述硫系选通材料层的材料为SiTex、CTex、BTex、GeTex、AlTex、GeSbxTey、GeSbx、BiTex、AsTex、SnTex、BiTex中至少一种，或者SiTex、CTex、BTex、GeTex、AlTex、GeSbxTey、GeSbx、BiTex、AsTex、SnTex、BiTex中至少一种化合物掺杂N、Sb、Bi、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选通管器件的预处理方法，其特征在于，包括：(1)通过选取电压扫描范围且设置第一限制电流Icc1，对选通管进行第一次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态R1；(2)根据第n‑1次电压扫描后的选通管亚阈值区域的阻态Rn‑1，设置第n限制电流Icc(n)，并对选通管进行第n次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态Rn，其中，Icc(n‑1)＜Icc(n)，n的初始值为2；(3)在读电压下，若第n次电压扫描后选通管器件的高阻态阻值大于第一次电压扫描后的选通管器件的高阻态阻值，则停止对选通管器件的电压扫描；否则，n＝n+1，转至步骤(2)。

【技术特征摘要】
1.一种选通管器件的预处理方法，其特征在于，包括：(1)通过选取电压扫描范围且设置第一限制电流Icc1，对选通管进行第一次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态R1；(2)根据第n-1次电压扫描后的选通管亚阈值区域的阻态Rn-1，设置第n限制电流Icc(n)，并对选通管进行第n次电压扫描，获取其亚阈值区域的阻态Rn，其中，Icc(n-1)＜Icc(n)，n的初始值为2；(3)在读电压下，若第n次电压扫描后选通管器件的高阻态阻值大于第一次电压扫描后的选通管器件的高阻态阻值，则停止对选通管器件的电压扫描；否则，n＝n+1，转至步骤(2)。2.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述读电压为第一次电压扫描后的选通管器件的0.5倍开电压。3.如权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于，所述第一限制电流Icc1为：500nA＜Icc1＜1000uA；所述第n限制电流Icc(n)为：Icc(n-1)＜Icc(n)＜1100uA。4.如权利要求3所述的预处理方法，其特征在于，所述电压扫描范围为0～4Vth；所述电压扫描的方式为：电压从0开始递增到最大电压，再从最大电压回扫到0；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：童浩，何达，缪向水，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42