一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管及其制备方法，属于微纳米电子技术领域。氧化钒选通管包括底电极层、顶电极层以及设置在底电极层和顶电极层之间的功能层，功能层包括开关层和热阻层；开关层的材料含有氧化钒，热阻层的材料的热阻高于开关层的材料的热阻。热阻层材料由于热阻高，具有高效绝热的作用，可以减少器件操作过程中的热扩散。同时，由于热阻高的绝热作用，可以使开关层的升温区域较为集中，在相同厚度下则会使开关层的升温区域减小，器件的有效相变面积减小，因此使其漏电流减小，功耗降低，选通管的稳定性更高。选通管的稳定性更高。选通管的稳定性更高。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微纳米电子
，尤其涉及一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了实现高密度存储，新型高性能存储器(比如电阻存储器、相变存储器等)通常采取交叉阵列排列，并因此带来了严重的串扰问题，即在2x2的交叉阵列中读取的高阻态将会因为相邻单元的低阻态提供一条潜通路而引起电流的泄露从而导致误读。当存储阵列变大或者多层阵列堆叠时，漏电现象将更加严重。为了避免漏电现象，每一个存储单元都必须连接一个选通管。
[0003]氧化钒是一种典型的基于金属绝缘体转变(MIT)的选通管材料，其在温度的作用下可以实现在金属与绝缘体之间的相互转化，当其温度达到阈值时，会从金红石相(金属态)转化为单斜晶相(绝缘态)，而当温度低于阈值时，会自发地从绝缘态转变为金属态，从而实现选通管的作用。MIT选通管器件的研究主要朝着高开关比、低漏电流、高可靠性的方向发展。

技术实现思路

[0004]本申请实施例通过提供一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管及其制备方法，能够使选通管的阈值电压增大，漏电流减小，提高了存储器的稳定性。
[0005]本申请实施例提供了一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管，所述氧化钒选通管包括：
[0006]底电极层；
[0007]顶电极层；以及，
[0008]设置在所述底电极层和所述顶电极层之间的功能层，所述功能层包括开关层和热阻层；所述开关层的材料含有氧化钒，所述氧化钒的通式为VO
x
，其中，1.9<x<2.1，所述热阻层的材料的热阻高于所述开关层的材料的热阻。
[0009]可选地，所述热阻层的材料为HfAlO
x
、HfO
x
、HfZrO
x
中的一种或几种。
[0010]可选地，所述开关层与所述底电极层接触，所述热阻层与所述顶电极层接触。
[0011]可选地，所述底电极层和所述顶电极层之间还设置具有第一通孔的绝缘层；所述绝缘层位于所述底电极层上；所述开关层的一部分设置在第一通孔中，所述开关层的其余部分层叠在所述绝缘层上。
[0012]可选地，所述开关层具有第二通孔，所述第二通孔的直径小于所述第一通孔的直径，所述第二通孔在所述底电极上的投影位于所述第一通孔在所述底电极上的投影内；所述热阻层的一部分设置在所述第二通孔内，所述热阻层的剩余部分层叠在所述开关层上。
[0013]可选地，所述热阻层具有第三通孔，所述第三通孔的直径小于所述第二通孔的直径，所述第三通孔在所述底电极上的投影位于所述第二通孔在所述底电极上的投影内；所
述顶电极的一部分设置在所述第三通孔内，所述热阻层的剩余部分层叠在所述热阻层上。
[0014]本申请实施例提供了一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管的制备方法，其特征在于，
[0015]提供一衬底；
[0016]在所述衬底上沉积底电极层；
[0017]在所述底电极层上制备开关层，所述开关层的材料含有氧化钒，所述氧化钒的通式为VO
x
，其中，1.9<x<2.1；
[0018]在所述开关层上制备热阻层，所述热阻层的材料的热阻高于所述开关层的材料的热阻；
[0019]在所述热阻层上制备顶电极层。
[0020]可选地，所述热阻层的厚度为5～20nm，所述开关层的厚度为10～100nm。
[0021]可选地，所述热阻层的材料为HfAlO
x
、HfO
x
、HfZrO
x
中的一种或几种。
[0022]可选地，在所述底电极层上制备开关层，包括：
[0023]在所述底电极上沉积绝缘层；
[0024]对所述绝缘层进行图形化，得到第一通孔并暴露出所述底电极；
[0025]在所述绝缘层上和所述第一通孔内制备开关层。
[0026]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0027]氧化钒选通管包括底电极层、顶电极层以及设置在底电极层和顶电极层之间的功能层，功能层包括开关层和热阻层；开关层的材料含有氧化钒，热阻层的材料的热阻高于开关层的材料的热阻。热阻层的材料由于热阻高，具有高效绝热的作用，可以减少器件操作过程中的热扩散。同时，由于热阻高的绝热作用，可以使开关层的升温区域较为集中，在相同厚度下则会使开关层的升温区域减小，器件的有效相变面积减小，因此会使其漏电流I
off
减小，功耗降低，使选通管的稳定性更高。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例提供的一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管的结构示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的另一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管的结构示意图；
[0031]图3是本专利技术实施例提供的一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管的制作方法的流程图；
[0032]图4是本专利技术实施例提供的另一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管的制作方法的流程图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0034]图1是本专利技术实施例提供的一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管的结构示意图。如图1所示，氧化钒选通管包括底电极层100、顶电极层300以及设置在底电极层100和顶电极层300之间的功能层200，功能层200包括开关层201和热阻层202；开关层201的材料含有氧化钒，氧化钒的通式为VO
x
，其中，1.9<x<2.1，热阻层202的材料的热阻高于开关层201的材料的热阻。
[0035]在一些实施例中，开关层201中的氧化钒，可以是VO
x
，也可以是掺杂有其他材料的VO
x
化合物。
[0036]具体地，VO
x
可掺杂Ti、Cr、Sc、Mn、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W中的一种或多种。
[0037]具体地，热阻层202的材料为HfAlO
x
、HfO
x
、HfZrO
x
中的一种或几种。HfAlO
x
、HfO
x
、HfZrO
x
具有比较高的热阻。当对器件施加电压的时候，电流流经器件，在热的作用下，氧化钒相变，器件导通，热阻层的主要作用是，可以使开关层的升温区域较为集中，在相同厚度下则会使开关层的升温区域减小，器件的有效相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高热阻绝热层的氧化钒选通管，所述氧化钒选通管包括：底电极层；顶电极层，以及；设置在所述底电极层和所述顶电极层之间的功能层，所述功能层包括开关层和热阻层；所述开关层的材料含有氧化钒，所述热阻层的材料的热阻高于所述开关层的材料的热阻，所述氧化钒的通式为VO
x
，其中，1.9<x<2.1。2.根据权利要求1所述的具有高热阻绝热层的氧化钒选通管，其特征在于，所述热阻层的材料为HfAlO
x
、HfO
x
、HfZrO
x
中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的具有高热阻绝热层的氧化钒选通管，其特征在于，所述开关层与所述底电极层接触，所述热阻层与所述顶电极层接触。4.根据权利要求3所述的具有高热阻绝热层的氧化钒选通管，其特征在于，所述底电极层和所述顶电极层之间还设置具有第一通孔的绝缘层；所述绝缘层位于所述底电极层上；所述开关层的一部分设置在第一通孔中，所述开关层的其余部分层叠在所述绝缘层上。5.根据权利要求4所述的具有高热阻绝热层的氧化钒选通管，其特征在于，所述开关层具有第二通孔，所述第二通孔的直径小于所述第一通孔的直径，所述第二通孔在所述底电极上的投影位于所述第一通孔在所述底电极上的投影内；所述热阻层的一部分设置在所述第二通孔内，所述热阻层的剩余部分层叠在所述开关层上。6.根据权利要求5所述...

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