Способ изготовления запоминающего элемента

Способ изготовления запоминающего элемента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛШИЯ ЗАПС 4ЙЯЯОгЦБШ ЭЛЕМЕНТА/ эакАючаюьщйСЯ 8 МДМг-структуры в корпусе, созданий вакуума в корпусе порядка ItrПа, основном формовании :МДМ-струкТУ иа путем подачи постоянного напряжения на выводы корпуса, герметизации корпуса с размещеннойВ нем МДМ-структурой, о т л и ч а ю т и йс я тем, что, с целью повышения надёжности запоминающего элемента путем уменх ения разброса сопротивления МДМ-структуры при переключениях ее, после основного формования проверится дополнительное формование М Щ-структу1мл путем заполнения корпуса газЬвой смесью, состоящей из 99,0-99,5% инертного газа и 0,5-1% кислорода давлении Па и подачи ка напряжения, равнохю напряжению в режиме основного I формования, i

ИВ а 11 С И 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)) aElQPC))o))))) V

) (21) 34:64927/18-24 (22) 45,07.82 (46) 07»02 ° 84. Вюл» 9 5 (72) ЛР,Витнер, В.Л.Галанский . и Г.Ф»Васильев (71): Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 681»327.6(088 ° 8) (56) 1+ Патент США В 3271591, кл. 397"885, опублик, 1963

2 ° Q.0еахпа1еу, A.Stoaehsm, Ь.Иогдап, Rept. Ргодт. Phys, 33, 1129, 1970 (прототип) » (54) (57) СПОСОБ ИЗГО1ОВЛЕНИЯ ЗАНОИИ;НйОЩЕГО ЭЛЕМЕНТА, заключающийся в размещении ИДФ -.структуры в корпусе, создании вакуума в корпусе порядка

ИГ Па, основном формовании ИДМ-структуры путем подачи постоянного напряжения на выводы корпуса, герметиэа; ции корпуса с размещенной в нем

ИЛИ-структурой, отличающийся тем, что, с целью повышения на:дежности запоминающего элемента путем уменьшения разброса сопротивления ИДИ-структуры прн переключениях ее, после основного формовання проводится дополнительное формование

ИДИ-структуры путем заполнения корпуса газовой .смесью, состоящей и э

99»0-99,5% инертного газа и 0,5-1% кислорода при давлении 10 -1ФПа и подачи на корпус напряжения, равного напряжению в режиме основного ф . Формования.

1072094

Изобретение относится к вычислительной технике,а именно к технологии изготовлений запоминающих элементов (ЗЭ) для создания памяти электронных вычислительных машин.

Известен способ изготовления запоминающего элемента, основан на получении ЬЩМ-структур с диэлектриком из халькогенидного стекла jlj.

Недостатком таких структур является низкая надежность из-за само.произвольного перехода МДМ-структуры в высокопроводящее состояние.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления запоминающего элемента на основе системы металл-окисная пленка-металл, прошед5

15 шей электрическую формовку и помещенной в вакуум. Этот способ состоит из операций нанесения пленки базового металла (А1, Та, НЬ) толщиной 20 более 100 нм, слоя окисла (S10, А1 0, Та О, Nb

10-1000 нм и слоя металла (Aq, Au, Cu, Al) толщиной 10-20 нм, помещения напыленной системы в вакуумно плотный корпус, откачки его до давления 10 -10 Па, выдержки МДМ-струк. туры под напряжением определенной величины в течение заданного време:.ни (так называемая формовка) и, наконец, герметизации корпуса. После выполнения этих операций получается работоспособный запоминающий элемент.

Подавая переключающие импульсь1 на металлические электроды МДМ-структурЫ через вакуумно плотные выводы корпуса ЗЭ, можно переключать прибор в два различных состояния памяти: состояние с высоким сопротивлением (ВС) или состояние с высокой проводимостью (ВП) . Отношение сопро- 40 тивлений в этих состояниях К во

10 -10 . Любое из этих состояний . сохраняется длительное (годы) время при снятии напряжения. Амплитуда. переключающих импульсов не превышает 45

10-12 В. Таким образом, описанный

ЗЭ удобен для устройств постоянной и "репрограммируемой памятью. Следует особо отметить, что собственно МДМ-, структура не является запоминающим 10 элементом. Эффект памяти реализуется,. лишь при помещении МДМ-структуры в

,герметичный корпус, степень разряже"f ния в котором не хуже 10 Па и пронедении в вакууме операции формовки.

Для последующей работы ЗЭ также необходим вакуум. Нарушение герметичности корпуса немедленно превращает 33 в обычный тонкопленочный кон-, денсатор. Это обусловлено тем, что 60 . физика эффекта памяти связана с накоплением заряда на поверхностных состояниях в формованных каналах в диэлектрике. A для этого необходимо, чтобы спектр поверхностных состоя/ ний не искажался адсорбированными молекулами газа из окружающей атмос-, феры, т.е функционирование ЗЭ воз-. можно только при наличии вакуумированного объема (2).

Основными недостатками вакуумного

ЗЭ является невысокое значение й, и большой разброс значений К в< и К ð достигающий 100%. Это приводит к сбоям при считывании записанной информации, т.е. надежность элемента невысока.,Кроме того, ЗЭ функционирует в вакууме, что приводит к усложнению технологии его изготовления, так как требуется проведение ряда операций (прогревы, обезгаживания), необходимых для поддержания в корпусе высокого вакуума в течение срока службы ЗЭ.

Цель изобретения - повышение надежности ЗЭ путем уменьшения разброса сопротивления МДМ-структуры при переключениях ее.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления запоминающего элемента, заключающемуся в размещении МДМ-структуры в корпусе, создания вакуума в корпусе порядка 10 IlA, основном формовании МДМ-структуры путем подачи постоянного напряжения на выводы корпуса, герметизации корпуса с размещенной

В нем МДМ-структурой, после основного формования проводится дополнительное формование МДМ-структуры путем заполнения корпуса газовой сме- . сью, состоящей из 99,0-99,5% инертного газа и 0,5-1В кислорода при давлении 10 -10 ПА и подачи на корЭ 4 пус напряжения, равного напряжению в режиме основного Формования.

Процесс изготовления ЗЭ состоит из следующих операций.

На диэлектрическую подложку методом термического испарения в вакууме наносится пленка алюминия толщиной 200 нм, затем также методом термического испарения напыляется защитный слой из моноокиси кремния толщиной 1 мкм. Назначение этого слоя— ограничение размеров рабочей области и предотвращение краевых пробоев тонкопленочной МДМ-структуры. Далее наносится слой рабочего диэлектрика из нитрида. кремния толщиной 30 нм.

Метод нанесения — реактивное катодное распыление. Затем следует наниление верхнего алюминиевого электрода толщиной 50 нм. Подложку с напыленной МДМ-структурой помещают в стеклянный баллон с двумя электрическими выводами. Валлон через стеклянный штеигель соединяют с откачным вакуумным постом и производят откачку его до остаточного давления

"й

10 Па. Через электрические выводы металлические электроды МДМ- структу" оы подключают к источнику постояино1072094 го напряжения.,устанавливают величи. увеличивается не только К 8©, но и

i ну напряжения 12 В (минус(-)- на 8 я«т.е. е не увеличивается. верхний электрод, плюс (+) — на ниж- Стабилизирующее действие атмосний) и выдерживают образец под на- феры инертного газа связано с тем

Ф пряжением в течение 15 мин. По окон- что с одной стороны инертные газы чании выдержки (формовки) в баллон 5 не относятся к активным адсорбатам, напускают газовую емесь, состоящую и потому, если их парциальное давиз 99 аргона и 1% кислорода до дав- ление не очень велико, ие искажают ления 10 Па. МдМ-структура при этом - энергетический спектр поверхностнЫх

3 остается под напряжением. Затем пи- состояний, т.в не нарушают эффекта .тание образца отключают и запаивают 10 памяти. С другой стороны, присутст, баллон, отсекая его от вакуумного вие инертного газа в корпусе ЗЭ поста.. при давлении, сравнимом с атмосферным, предотвращает гаэовыделенкв

Такой способ изготовления ЗЭ поз- со стенок корпуса и элементов монтаволил уменьшить ток через образец 15 жа, которое всегда имеет место в вани в состоянии ВС s 5-,10 раз по сравне- кууме. Значит газовый состав мос-. ю с током в вакууме, в то время феры в корпусе должен быть более как ток в состоянии ВП остается неиз- стабильным а- это в свою очеред менн м

I t ередь, ет Ес иным. В результате М возраста- определяет и стабильность nap fсли напускать кислород и не по- 20 ров ЗЭ. Давление инертного газа такамедавать напряжение на МДМ-систему или же имеет принципиальное значен у еиьшить его амплитуду ниже 10 В, т.к. при Р. <2<10 Па эффект .стабиие, описанное увеличение а не наблюда- лизации параметров не наблюдается ется. Вторым существенным фактом яв- из-за того, что при столь низком ляется стабилизация параметров ЗЭ 25 давлении атмосфера в корпусе не оспри работе его в атмосфере инертно- тается стабильной. Если же P >10+Па, го газа по сравнению с вакуумом. то наблюдается уменьшение 44, т.в..

Например при парциальном давлении начинают сказываться акцепторные р она 10 Па разброс значений Rec и . свойства адсорбированного газа, в мя ка в

Й@, не превышает 10-15%, в то вре- котором кроме того возможно налИ ак в вакууме он достигает 100%. микропримесей активных адсорбатов

30 чив .Объяснение этих результатов ба- типа кислорода. зируется на физической картине эффекта памяти в формованных МДМ-струк- Таким образом, если корпус ЗЭ турах. Как. отмечено выше, состояние . заполнить смесью инертного газа с

Вс образуется за счет отрицательно- 35 кислородом с таким расчетом, чтобы го заряда, подавляющего проводи- получить укаэанные парциальиыв дав« мость, запасенного на поверхностных пения, т.е. надо взять 99,0-99,5В состояниях на границах микрочастиц инертйого газа и 0,5-1,0Ъ кислорода формованных каналов. поскольку ка- и напустить смесь до давления налы сообщаются с атмосферой через 40 10 -10 ёа, то ми должны получить од« микроотверстия в верхнем электроде, новременно и стабилизацию параметто проникающий газ может адсорбиро- ров и увеличение е6 т.е. иными словаться на поверхностях микрочастиц. Вами1 надежность ЗЭ повышается.

ИЗвестно, что кислород является ти- Предлагаемый способ обеспечивапичным акцепторным адсорбатом, об- 45 ет полУчение более надземных в раболадающим повышенной адсорбционной те ЗЭ, а это является определяющим способностью на отрицательно заря- фактором при создании матриц ЗЭ для, женные поверхности. Значит напуск запоминающих устройств с болыаим кислорода должен быть наиболее эф- объемом памяти. Такие матрицы сосфективеи тогда„ когда образец нахо- 0 тоят из сотен или тысяч элементов д я в состоянии ВС, а поскольку и сбой даже одного ЗЭ в такой ситуаитс

У это акцепторный адсорбат, то он по- ции совершенно недопустим. Поэтому нижает проводимость. Существенное очевидно, что надежность ЗЭ являетзначение имеет парциальное давление ся в данной ситуации найглавнейшим кислорода. Так, если Ррц . + 10 Па, параметром. Предлагаемый способ прото увеличение ес практически не за- 55 ще, а значит и дешевле базового, так метно, если же Pox ) 10 Па, то влия- как в предлагаемом меньше операций ние адсорбции настолько сильно, что чем в базовом.

ВНИИПИ Заказ 133/43 Тираж 575 Подписное

Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4