[发明专利]一种基于忆阻器阵列的可持续散热结构及制备方法

说明书

本发明提供了一种基于忆阻器阵列的可持续散热结构及制备方法，所述散热结构包括从上至下依次贴合设置的底电极、翻转基板、势垒层和衬底层，所述衬底层设有导线散热通道，还包括与导线散热通道垂直设置的冷却液管道；本发明还提供了相应的散热结构制备方法；本发明提供的散热结构的导热性和稳定性较好，附着于其上的忆阻器阻态更稳定，可用于忆阻器网络的散热，具有广阔的应用前景；此外，本发明的提供的忆阻器件的制备方法简便、高效，成本低，可广泛用于工业生产。

技术领域

本发明属于集成电路散热技术领域，主要涉及一种基于忆阻器阵列的可持续散热结构及制备方法。

背景技术

忆阻器是除电阻、电容、电感之外的第四类无源元件，是一个与磁通量和电荷相关的无源电路元件。早在1971年，蔡少棠教授基于电路理论，从理论上预言了忆阻器的存在。2008年，惠普实验室首次在实验上构筑了忆阻器原型器件，证实了蔡少棠有关忆阻器的学说。忆阻器具有新颖的非线性电学性质，并兼具密度高、尺寸小、功耗低、非易失性等特点，被认为是发展下一代新型非易失性内存器的理想方案。忆阻器的第一个实物是一种三明治结构，顶电极和底电极是惰性金属，阻变机理是基于掺杂氧空穴的二氧化钛。近些年来，忆阻器的阻变层正在被一些性能卓越的材料所替代。

目前，随着忆阻器尺寸的不断降低，其电热效应导致的不利影响日渐突出，这一效应会改变忆阻器功能层的材料结构和化学性质，导致其功耗增加，运行结果偏离设计预期。一些散热结构被提出，其具有较高的散热效率、较低的技术要求和制作成本等特点。金属导线本身具有良好的热导率，通过改变其在电路中的拓扑结构可以实现各种尺寸下电路的散热。目前这一技术已经在互补型金属氧化物场效应管(CMOS)中得到应用。但是忆阻器散热的微观结构，由于其工艺关键尺寸和应用的局限性，目前这方面研究比较稀少。此外，如何设计合理的忆阻器网络散热结构，也需要一定探究，从而降低忆阻器的能耗，提升其工作效率。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于忆阻器阵列的可持续散热结构及制备方法，在硅基氮化镓衬底的忆阻器网络上，设计一种新型忆阻器网络的可持续散热结构及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于忆阻器阵列的可持续散热结构，包括从上至下依次贴合设置的底电极、翻转基板、势垒层和衬底层，所述衬底层设有底电极导线散热通道和冷凝液流通通道。

进一步地，所述导线散热通道沿衬底层纵向深度大于横向深度，横纵比范围为1：10～1：20，所述底电极为铝、钼、铌、铜、金、钯、铂、钽、钌、氧化钌、银、氮化钽、氮化钛、钨或氮化钨中的一种。

进一步地，所述衬底层底部还设有冷却液管道，所述冷却液管道与导线散热通道垂直设置。

进一步地，所述势垒层为氮化镓势垒层。

进一步地，所述翻转基板选用钛、铝、镍或金中的一种制成。

进一步地，所述底电极导线形状呈相互交叉的鱼鳍状分布，所述鱼鳍状区域的导线厚度不超过底电极厚度。

一种采用上述基于忆阻器阵列的可持续散热结构的方法，包括以下步骤

步骤S1、在纯净硅基衬底上通过气相沉积法沉积一层SiO2等离子体作为刻蚀掩模版；

步骤S2、通过化学刻蚀方法，采用电感耦合等离子体蚀刻的方式，根据预设图案，在SiO2刻蚀掩模版中打开若干交错的缝隙图案；

步骤S3、使用等离子体剥离残留光刻胶，沿纵向依次蚀刻SiO2刻蚀掩模版和势垒层，直至到达纯净的硅基衬底层；

步骤S4、将芯片放置于温度为60℃，质量比为40％的KOH溶液中浸泡5分钟，除去狭缝中残留的势垒层材料，用于进一步蚀刻硅狭缝；