[發明專利]形成相變材料的裝置以及制造相變存儲器的系統

有效

• 申請號: 200910054946.5
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101958396A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及半導體存儲技術，尤其是相變存儲技術。

背景技術

相變材料結構狀態的改變將伴隨著電阻的變化，所述電阻可以在很大范圍內發生變化，其變化幅度可以達到多個數量級。基于上述原理，現有技術中存在采用相變材料制成的相變存儲器。相變存儲器在工作時，通過從外部施加條件，使相變材料在不同的結構狀態之間進行可逆轉換，導致相變材料導電性能發生相應的改變，從而實現數據的讀寫操作。例如，當相變材料處于結晶狀態時，其表現為電導體，電阻較低，此時相變存儲器賦值為“0”；而當相變材料轉變為非晶態時，其表現為絕緣體，電阻較高，此時相變存儲器賦值為“1”，從而實現對數據信息的存儲。

相對于傳統閃存而言，相變存儲器不僅具有非易失性的優點，而且在寫入速度、讀寫壽命和功耗上具有明顯優勢，另外相變存儲器還可縮小到很小的尺寸，可實現在不改變存儲器器件結構的情況下大幅度提高存儲器的容量。而相變存儲器存儲狀態的轉變受到相變材料自身物理性質的限制，對相變材料的種類或性質的改變可影響到相變存儲器的存儲性能，因此人們對相變材料進行了廣泛的關注和大量的研究。

現有技術中，所采用的相變材料通常為硫族化物(chalcogenide)，即至少具有鍺(Ge)、砷(As)、硅(Si)、銻(Sb)和碲(Te)之一的硫屬合金形成的材料。由于硫族化物存在于至少兩種不同分類的相中，例如表現為絕緣體的非晶態和表現為電阻的晶態，通過控制熱量，可使相變材料實現狀態之間的逆轉。

理論上，通過向相變材料加入例如包含Si、N、C等摻雜離子，可調整并控制所述相變材料狀態變換的臨界溫度。目前對相變材料的研究，大多專注于包含Si、N、C等摻雜離子的硫族化物，例如，專利號為7518007的美國專利中公開了一種相變存儲材料包括：Ge，N，Si.Ge[N(SiR₁R₂R₃)₂]₄，申請號為20060172067的美國專利申請也公開了一種相變存儲材料包括：Sb(N(CH₃)₂)₃和Te(CH(CH₃)₂)₂。

然而，目前相變存儲器中所采用的相變材料都為固態材料，固態的相變材料使得對摻雜離子的濃度控制比較困難。另外，含氫的硫族化物雖然在常溫下以氣態形式存在，例如碲化氫(TeH₂)、銻化氫(SbH₃)和鍺化氫(GeH₄)等，便于雜質離子的分離與濃度控制，但由于其大多性質不穩定，易分解，使得其應用受到極大的限制，從未被作為相變材料以及應用于相變存儲器的制備。

發明內容

本發明解決的問題是提供了一種形成相變材料的裝置以及制造相變存儲器的系統，形成可對其中的摻雜離子濃度進行控制的相變材料以及應用該相變材料的相變存儲器。

為解決上述問題，本發明提供了一種形成相變材料的裝置，其中，所述相變材料為氣態的含氫硫族化物，所述裝置至少包括：反應室，用于承載第一反應物以及提供反應場所以產生所述相變材料；牽引控制單元，用于牽引第二反應物，使其在所述反應室中與所述第一反應物進行反應并控制兩者的反應速度。

本發明還提供了一種應用上述形成相變材料的裝置的制造相變存儲器的系統，其特征在于，還包括沉積裝置，用于與所述形成相變材料的裝置相連接，接收其輸出的作為相變材料的氣態的硫族化物，并根據所述相變材料，形成相變存儲器的相變材料層；其中，所述沉積裝置接收氣體的傳輸管道上具有多個輸送氣體的分支管道，用于對多種氣態的硫族化物和摻雜氣體進行分離和濃度控制。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：通過應用所述形成相變材料的裝置，獲得氣態的相變材料，并使所述形成相變材料的裝置與沉積裝置鄰近放置，減少了作為所述相變材料的含氫的硫族化物的分解，以保證了所述相變材料被應用于制備相變存儲器的過程中保持穩定。

此外，本發明還通過在所述沉積裝置中設置各個分支管道以及對應的控制閥門，實現對每一種相變材料氣體或摻雜氣體的濃度的單獨控制，從而可以滿足形成各種相變層以及進行不同摻雜的要求。

附圖說明

圖1是本發明形成相變材料的裝置實施方式的結構示意圖；

圖2是圖1所示牽引控制單元實施方式的結構示意圖；

圖3是圖2所示控制單元實施方式的結構示意圖；