[發(fā)明專利]一種納米復(fù)合相變材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 200910048204.1 | 申請(qǐng)日： | 2009-03-25 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101521260A | 公開（公告）日： | 2009-09-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 宋三年;宋志棠;萬旭東;謝志峰;封松林 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所 |
| 主分類號(hào)： | H01L45/00 | 分類號(hào)： | H01L45/00;C23C14/34;C23C14/14;C23C14/08 |
| 代理公司： | 上海光華專利事務(wù)所 | 代理人： | 余明偉 |
| 地址： | 200050*** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 納米 復(fù)合 相變 材料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米復(fù)合相變材料及其制備方法。
背景技術(shù)
相變存儲(chǔ)器(C-RAM)是一種新興的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，與目前已有的多種半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)相比，包括常規(guī)的易失性技術(shù)，如靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)等，和非易失性技術(shù)，如鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器(FeRAM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃速存儲(chǔ)器(FLASH)等，具有非易失性、循環(huán)壽命長(zhǎng)(＞1013次)、元件尺寸小、功耗低、可多級(jí)存儲(chǔ)、高速讀取、抗輻照、耐高低溫(-55-125℃)、抗振動(dòng)、抗電子干擾和制造工藝簡(jiǎn)單(能和現(xiàn)有的集成電路工藝相匹配)等優(yōu)點(diǎn)。
相變存儲(chǔ)器(C-RAM)以硫系化合物為存儲(chǔ)介質(zhì)，利用電能(熱量)使材料在晶態(tài)(低阻)與非晶態(tài)(高阻)之間相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)信息的寫入和擦除，信息的讀出靠測(cè)量電阻的變化實(shí)現(xiàn)。在C-RAM研發(fā)中，作為存儲(chǔ)器媒介的相變材料的研發(fā)和性能的提升是提高C-RAM器件性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。在相變材料結(jié)晶的過程中，相變材料的晶粒不斷增大，相變材料晶粒的長(zhǎng)大是電阻下降的主要原因，所以對(duì)晶粒大小的限制對(duì)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保持力的提升有重要的意義。此外，較大的晶粒與當(dāng)前相變存儲(chǔ)器研發(fā)中尺寸不斷縮小的趨勢(shì)是矛盾的，大晶粒的出現(xiàn)對(duì)于C-RAM器件的可靠性有著負(fù)面的影響。故在高密度的C-RAM中，應(yīng)該盡量避免大晶粒的出現(xiàn)，有效降低相變材料晶粒的大小使其更加適合90nm以下半導(dǎo)體工藝技術(shù)是目前C-RAM研發(fā)當(dāng)中必須面對(duì)的問題。另一方面，在C-RAM研發(fā)中為了降低相變存儲(chǔ)器的功耗，人們采取了多種方法：減小電極與相變材料的接觸面積；提高相變材料的電阻，提升加熱效率；在電極與相變材料之間或相變材料內(nèi)部添加熱阻層；進(jìn)一步完善器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，探索新型結(jié)構(gòu)以及研發(fā)新型相變材料等。
納米復(fù)合相變材料是一種新型的相變材料，它是指把相變材料與異質(zhì)材料復(fù)合，通過復(fù)合材料各組分間的“取長(zhǎng)補(bǔ)短”，彌補(bǔ)單一相變材料的缺陷，從而達(dá)到優(yōu)化相變材料相變性能的目的。目前在相變材料研究中，已經(jīng)報(bào)道的有SiO2與Ge2Sb2Te5相變材料的復(fù)合，Si與Sb2Te3相變材料的復(fù)合。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種新型納米復(fù)合相變材料及其制備方法，通過將相變材料與鐵電材料復(fù)合，提高材料的熱穩(wěn)定性，降低器件相變過程中的功耗，提升器件疲勞特性，在不改變器件結(jié)構(gòu)的情況下，能夠提升器件的速度、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)保持能力、和功耗等性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種納米復(fù)合相變材料，該納米復(fù)合相變材料是用一種或多種鐵電材料與相變材料復(fù)合而成；
所述鐵電材料為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物、Ba1-xSrxTiO3、BaZrxTi1-xO3、BaSnxTi1-x?O3或PbZrxTi1-xO3中的一種或多種，其中x取值范圍為0～1；
所述相變材料為鍺銻碲合金、銻碲合金、鍺銻合金或?yàn)槠渌蛳祷衔锵嘧儾牧现械囊环N。
一種納米復(fù)合相變材料的制備方法為濺射法、化學(xué)氣相沉積法、激光脈沖沉積法、溶膠-凝膠法或離子注入法中的一種。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，相變材料被鐵電材料隔離，鐵電材料可控地按一定的形狀與大小均勻地分布在復(fù)合材料中，相變材料被限制在一個(gè)被鐵電材料包圍的微小區(qū)域內(nèi)，相變材料的顆粒為大小小于100nm直徑的球狀體。
本發(fā)明還涉及一種納米復(fù)合相變材料的制備方法，該方法包括以下步驟，
1)清洗兩塊(100)取向的硅襯底，在其中一塊硅襯底上制備鎢電極；
2)再沉積有鎢電極的襯底上沉積氧化硅層；
3)利用曝光-刻蝕工藝在氧化硅層上刻出小孔，采用的曝光方法為電子束曝光，而刻蝕方法為反應(yīng)離子刻蝕；
4)在硅襯底和長(zhǎng)有鎢電極的硅襯底上制備納米復(fù)合相變材料；
5)在沉積有納米復(fù)合相變材料的小孔襯底上沉積鋁電極；
6)再一次利用曝光-刻蝕工藝將部分鋁電極和部分納米復(fù)合相變材料一起刻去，制備出上電極，從而形成C-RAM器件。
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