專利名稱：一種基于全低溫工藝的柔性透明1t1r的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低溫原子層淀積(ALD)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種阻變存儲器(RRAM)及薄膜晶體管(TFT)的制造方法，尤其涉及一種在柔性襯底上的透明阻變存儲器及透明薄膜晶體管的低溫制造方法。
背景技術(shù)：
對于傳統(tǒng)的ITlR (—個電晶體搭配一個磁阻)結(jié)構(gòu)，使用的是可見的物質(zhì)，而且是以硅等硬基底為襯底材料的，在3D存儲器件以及非易失性存儲器件中的應(yīng)用也是相當(dāng)廣泛的，因此該結(jié)構(gòu)所含的原理與技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，并且已?jīng)得到應(yīng)用。柔性存儲器件可以用于未來的非揮發(fā)性存儲設(shè)備的制造中，由于其非常高的性價比，有望在未來替代目前以硅為基底的硬性存儲器件，并且降低市場上移動存儲設(shè)備的價格。而且由于柔性的存儲器更易于折疊和彎曲，使得攜帶更加方便，存在的方式更為廣泛， 甚至在任何柔軟物體的表面都可以制造存儲設(shè)備，例如可以在塑料食品罐或者塑料食品包裝表面等。由于大多數(shù)柔性存儲器使用的襯底是柔性的塑料，而一般塑料的耐熱均在100°C 以下，即使對于一些特殊的塑料，最高也不能超過400°C，因此在實(shí)現(xiàn)柔性存儲器的過程中， 必須要執(zhí)行全低溫工藝。要實(shí)現(xiàn)這一過程，電極、氧化層與某些介質(zhì)層必須使用物理氣相沉積(PVD)的方法、低溫原子層淀積的方法或者旋涂的方法生長。為適應(yīng)器件的小型化趨勢， 電極的厚度須在20納米左右，而氧化層的厚度須在10納米左右。傳統(tǒng)的TFT工藝技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，大部分是以氫化非晶硅作為主要基板材料，所以大多數(shù)TFT不是透明的，但是其在顯示領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。TFT的制造工藝比較簡單，通過反復(fù)的在基板上淀積不同的薄膜就可以實(shí)現(xiàn)，因此可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，并把器件做的很小。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于柔性襯底和TFT工藝的ITlR結(jié)構(gòu)的制造方法，以改變目前器件的封裝和存在方式，使得可折疊和可彎曲式便攜式存儲單元成為可能。本發(fā)明提出的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，具體步驟包括 提供一個柔性襯底；
在所述柔性襯底上形成柵電極； 覆蓋所述柵電極形成柵氧化層； 在所述柵氧化層上形成透明氧化物溝道； 在所述氧化物溝道兩側(cè)形成源、漏電極； 在所述漏電極上形成氧化物阻變存儲層； 在所述氧化物阻變存儲層上形成頂電極。
進(jìn)一步地，所述的柔性襯底由聚乙烯對苯二酸脂(PET)、聚酰亞胺(PI)等有機(jī)聚合物材料或者金屬及陶瓷材料形成。所述的柵氧化層由二氧化硅、氮化硅或者其它高介電常數(shù)材料形成。所述的透明氧化物溝道由ZnO或ZnInSnO等材料形成。所述的氧化物阻變存儲層由TiO2、ZrO2, SrTiO3或Al2O3等材料形成。更進(jìn)一步地，所述的柵電極由錫摻雜的氧化銦(ITO)形成。所述的源、漏電極以及頂電極由ΙΤ0、或者摻雜Al、In的ZnO等材料形成。本發(fā)明通過全低溫工藝在柔性襯底上生長全透明的ITlR存儲單元，包括透明的氧化層介質(zhì)、透明電極和透明襯底，這些透明層通過低溫工藝淀積到一起，實(shí)現(xiàn)了一個全透明的器件，其同樣能夠?qū)崿F(xiàn)非透明器件的功能。本發(fā)明所提出的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、使用柔性襯底制造全透明的ITlR存儲單元，既環(huán)保又節(jié)省制造的成本，可適應(yīng)未來的綠色環(huán)保的器件，而且由于器件是全透明的，可以通過透明的封裝工藝將其制作在透明的物品上，真正的實(shí)現(xiàn)便攜化的存儲。2、采用全低溫工藝生產(chǎn)，不需要過多的加熱和散熱過程，不但降低了能耗，還節(jié)省了全制造過程中的時間。3、使用TFT取代場效應(yīng)晶體管(FET)作為存儲單元中的一部分，可以適應(yīng)器件的小型化趨勢，并且，由于TFT的制作工藝比較簡單，因此又可以節(jié)省成本。4、本發(fā)明有望在未來柔性低溫存儲單元制造中得到應(yīng)用，并且改變目前器件的封裝和存在方式，使得可折疊和可彎曲式便攜式存儲單元成為可能。


圖1為本發(fā)明所提供的一種全透明ITlR存儲單元的實(shí)施例的截面圖。圖2至圖8為本發(fā)明提供的如圖1所示ITlR存儲單元的一個制造方法的實(shí)施例工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖對本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方式作詳細(xì)說明。在圖中，為了方便說明，放大或縮小了層和區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實(shí)際尺寸。參考圖中的表示是示意性的，但這不應(yīng)該被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。同時在下面的描述中，所使用的術(shù)語襯底可以理解為包括正在工藝加工中的半導(dǎo)體襯底，可能包括在其上所制備的其它薄膜層。圖1為本發(fā)明所提供的一種全透明ITlR存儲單元的實(shí)施例的截面圖，如圖1所示，該ITlR存儲單元10形成于柔性襯底101之上，包括TFT部分11和RRAM部分12。TFT 部分包括柵電極102、柵氧化層103、氧化物溝道層104、以及位于氧化物溝道層103兩側(cè)的源電極105和漏電極106。RRAM部分以TFT 11的漏電極106為底電極并包括在底電極106 上形成的氧化物阻變存儲層107和頂電極108。本發(fā)明所公開的如圖1所示的全透明ITlR存儲單元可以通過很多方法制造，以下所敘述的是本發(fā)明所公開的如圖1所示的全透明ITlR存儲單元的制造方法的一個實(shí)施例。盡管這些圖并不能完全準(zhǔn)確的反映出器件的實(shí)際尺寸，但是它們還是完整的反映了區(qū)域和組成結(jié)構(gòu)之間的相互位置，特別是組成結(jié)構(gòu)之間的上下和相鄰關(guān)系。
首先，取NaOH和水，以1:20的比例配成溶液，加熱至80°C后，泡洗聚酰亞胺(PI) 襯底表面20分鐘。然后將PI襯底泡于異丙醇溶液中，超聲清洗10分鐘。最后將PI襯底放入去離子水中，超聲清洗10分鐘，并用N2將PI襯底表面吹干。接下來，采用低溫物理氣相沉積(PVD)的方法，在處理好的PI襯底201的表面生長一層20納米厚的ITO層202，接著淀積一層光刻膠203，如圖2所示。接下來，將基片在 90°C熱板上軟烘30秒，然后使用UV光源曝光，再在100°C熱板上進(jìn)行后烘2分鐘，然后顯影形成圖形，最后刻蝕ITO層202形成柵電極，如圖3所示。剝除光刻膠203后，繼續(xù)使用PVD方法，將硅靶在氧氣氛圍下，在基片表面生長一層二氧化硅，厚度約為10納米，平坦化后形成柵氧化層204，如圖4所示。接下來，采用低溫原子層淀積(ALD)的方法，在室溫、IOmbar的氣壓條件下，使用二乙基鋅(DEZn)和水作為反應(yīng)前驅(qū)體在準(zhǔn)備好的基片表面上生長一層約20納米厚且與PI 襯底201同寬的ZnO薄膜205，如圖5所示。接下來，采用旋涂的方法形成一層光刻膠206， 并再次經(jīng)光刻工藝形成圖形，然后刻蝕ZnO薄膜205形成導(dǎo)電溝道，如圖6所示。剝除光刻膠206后，采用PVD濺射做好溝道的表面，并淀積一層100納米厚的ZnO 透明導(dǎo)電層，然后經(jīng)旋涂光刻膠、光刻形成圖形、刻蝕、平坦化等工藝后形成源電極207、漏電極208，如圖7所示。最后，將hardmask固定在基片表面上，使用低溫ALD方法，在溫度為100°C、氣壓為3mbar的條件下，在漏電極208的表面生長一層厚度約為10納米的Al2O3薄膜作為阻變存儲層209，之后再次使用PVD方法，使用鋁靶和鋅靶，在氧氣氛圍中濺射生長一層20-30 納米厚的AZO (摻雜Al的ZnO)作為頂電極210，生長完成后取下hardmask，如圖8所示，這樣全透明ITlR存儲單元就制作完成了。如上所述，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以構(gòu)成許多有很大差別的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實(shí)例。
權(quán)利要求
1.一種柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于具體步驟包括提供一個柔性襯底；在所述柔性襯底上形成柵電極；覆蓋所述柵電極形成柵氧化層；在所述柵氧化層上形成透明氧化物溝道；在所述氧化物溝道兩側(cè)形成源、漏電極；在所述漏電極上形成氧化物阻變存儲層；在所述氧化物阻變存儲層上形成頂電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于，所述的柔性襯底由聚乙烯對苯二酸脂、聚酰亞胺或者金屬及陶瓷材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于，所述的柵電極由錫摻雜的氧化銦形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于，所述的柵氧化層由二氧化硅、氮化硅或者其它高介電常數(shù)材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于，所述的透明氧化物溝道由ZnO或ZnlnSnO材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于，所述的源、 漏電極由ΙΤ0，或者摻雜Al、In的ZnO材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于，所述的氧化物阻變存儲層由Ti02、ZrO2, SrTiO3或Al2O3材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性透明ITlR存儲單元的制造方法，其特征在于，所述的頂電極由ΙΤ0，或者摻雜Al、In的ZnO材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明屬于低溫原子層淀積技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種柔性透明1T1R存儲單元的制造方法。本發(fā)明通過全低溫工藝在柔性襯底上生長全透明的1T1R存儲單元，包括透明的氧化層介質(zhì)、透明電極和透明襯底，這些透明層通過低溫工藝淀積到一起，實(shí)現(xiàn)了一個全透明的器件，其同樣能夠?qū)崿F(xiàn)非透明器件的功能。本發(fā)明可在未來柔性低溫存儲單元制造中得到應(yīng)用，并且改變目前器件的封裝和存在方式，使得可折疊和可彎曲式便攜式存儲單元成為可能。
文檔編號H01L27/24GK102332430SQ20111028513
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者孫清清, 張衛(wèi), 房潤辰, 楊雯, 王鵬飛 申請人:復(fù)旦大學(xué)