[發明專利]一種相變隨機存儲器陣列的制備方法

有效

• 申請號: 201110407852.9
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102522500A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 繆向水;周嬌;周文利
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于微納電子學技術領域，涉及一種相變隨機存儲器陣列，具體涉及制備存儲陣列的整個工藝過程，包括清洗，勻膠，烘烤，光刻，鍍膜，剝離工藝。

背景技術

自從上個世紀六十年代Ovshinsky發現奧佛辛斯基電子效應以來，人們一直考慮將此效應應用到非易失性存儲器的設計中，但是由于工藝條件所限，相變存儲器的功耗和密度等性能沒有太大優勢，對其研究進展不大。直到上個世紀90年代末，隨著工藝條件的改善，相變材料的尺寸可以達到深亞微米級甚至納米級，其功耗和工作電壓大幅度降低，存儲密度也大幅度增加。與其他存儲器相比具有以下特點：(1)抗疲勞性能好；(2)數據保持性好，室溫下可達10年；(3)非破壞性讀操作；(4)讀寫速度快；(5)可直接重寫；(6)每個相變單元是一種垂直夾層結構，這種結構可以容易超大規模集成電路相結合；(7)與CMOS工藝兼容性好；(8)可實現多值存儲；(9)容易實現三維結構。因此在新一代非易失性存儲器技術中，基于硫系化合物薄膜的相變存儲器被認為最有希望成為未來可通用的下一代非易失存儲器，已經成為國際上研究的一個熱點。

相變存儲器以硫屬化合物相變材料為存儲介質，通入寫電流產生焦耳熱使存儲介質發生可逆相變，利用相變材料在晶態和非晶態結構相之間高達四個數量級的阻值差來表征和存儲二進制數據“0”和“1”。在不破壞其材料結構相的條件下給存儲單元適當的電流或電壓脈沖，通過測量出的阻值狀態來區分存儲單元的邏輯值。

在當前的相變存儲器研究領域中，寫操作電流過大成了一個關鍵問題，為了進一步減小相變存儲器操作電流，必須要進行器件尺寸小型化的研究，一般從電極與相變材料接觸面積小型化及相變材料的相變區域小型化兩個方面入手，在器件尺寸小型化的過程中，如何減小并且成功制作出相變接觸孔已經成為一個關鍵問題。目前的主流結構，如工字型、T型、line型結構采用的工藝均為刻蝕，但刻蝕每一層會對其下面結構造成未知影響，而剝離工藝相比刻蝕工藝來說更省能源及成本。對于制作相同的相變存儲器陣列，除了光刻和鍍膜兩者相同，剝離工藝只需要丙酮、酒精及去離子水即可完成，并且工藝操作方便，簡單易行，有利于實現大容量存儲陣列的制備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種相變隨機存儲器陣列的制備方法，該方法能夠制備出各種結構的相變隨機存儲器陣列。

本發明提供的一種相變隨機存儲器陣列的制備方法，其特征在于，相變隨機存儲器陣列的每一層均依次經過清洗、勻膠、烘烤、光刻、鍍膜和剝離制備獲得。

上述相變隨機存儲器陣列依次包括下電極層、相變層和上電極層；在下電極層與相變層之間，以及相變層和上電極層之間均可以包括絕緣層。

作為上述技術方案的改進，所述剝離具體可以包括下述過程：將鍍膜后的的樣品放入丙酮中進行浸泡，浸泡后超聲，超聲之后即將光刻膠及其上面的鍍膜材料剝離干凈，剝離干凈后用相繼用酒精、去離子水沖洗后干燥；所述清冼具體可以包括下述過程：將樣品放入丙酮中超聲，超聲之后相繼用酒精、去離子水沖洗，干燥去除表面水分；采用的薄膜工藝為濺射法、蒸發法、化學氣相淀積法、熱氧化法或者金屬有機物熱分解法中的任意一種；相變隨機存儲器陣列中所使用的電極材料可以為單金屬材料或者為合金材料；電極層的薄膜厚度可以為1nm-1000nm，相變層的薄膜厚度可以為1nm-200nm；在絕緣層上可以制備直徑為1nm-2000nm的小孔；所述小孔的制備工藝可以為電子束光刻法、紫外線光刻法或納米壓印法中的任意一種。

本發明提出一種納米相變存儲器陣列的制備方法，采用薄膜制備方法和納米加工技術制備微、納電子相變存儲器陣列。此種制備方法簡單易行，并且對能源和資源的耗損小，而且每個單元器件也很容易達到納米尺度，方便研究納米尺度下器件的性能。本發明對于推動相變存儲器走向實用化有很好的價值。

以上的相變存儲器陣列制備方法僅僅是為了讓本發明的目的、特點和優點顯得更加明白易懂，并非限定本發明，本發明的保護范圍以所附的權利要求書所確定的為準。

附圖說明

圖1實施例1中相變存儲器陣列的一個器件單元結構的示意圖；

圖2實施例2中相變存儲器陣列的一個器件單元結構的示意圖；