[發明專利]微控制器用低功耗嵌入式相變存儲器及其相變存儲材料與制備方法

有效

• 申請號: 201110453265.3
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102509732A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 饒峰;夏夢姣;宋志棠;陳邦明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

1.一種微控制器用嵌入式相變存儲器，包括動態隨機存取存儲單元和非易失性存儲單元，其特征在于，所述動態隨機存取存儲單元和非易失性存儲單元同時生長于同一基片上。

2.如權利要求1所述的微控制器用嵌入式相變存儲器，其特征在于，所述動態隨機存取存儲單元使用的相變材料的化學式為Sb_aTe₃、Si_bSb_cTe₃或Ge_dSb_eTe₅；其中：2≤a≤7，0＜b≤1，2≤c≤7，0＜d≤2，4≤e≤10；所述非易失性存儲單元使用的相變材料的化學式為Si_mSb_nTe₃或Si_zGe_xSb_yTe₅；其中：2≤m≤5，2≤n≤7，2≤z≤9，0＜x≤2，4≤y≤10。

3.如權利要求1或2所述的微控制器用嵌入式相變存儲器的制備方法，包括如下步驟：

(1)提供同時生長有DRAM用底電極和NVM用底電極的基片，在所述DRAM用底電極和NVM用底電極上，利用單靶材射頻磁控濺射得到設計厚度的富Sb相變材料薄膜；

(2)利用化學機械拋光清除表面殘留的富Sb相變材料；

(3)在薄膜上涂覆光刻膠，曝光顯影僅露出NVM用底電極上方的富Sb相變材料部分；

(4)將露出部分的富Sb相變材料刻蝕去除；

(5)再次利用單靶材射頻磁控濺射法在NVM用底電極上方生長厚度不超過10nm的富Sb相變材料薄膜；

(6)在NVM用底電極上方的富Sb相變材料部分注入Si離子，形成富Si的相變材料薄膜；

(7)重復步驟(5)和(6)直到獲得所需要的富Si相變材料薄膜的厚度；

(8)去除光刻膠，進行熱處理，使得Si元素在薄膜內部形成均勻分布；進行后道工藝，完成器件制造。

4.如權利要求3所述的微控制器用嵌入式相變存儲器的制備方法，其特征在于，所述富Sb相變材料的化學式為Sb_aTe₃、Si_bSb_cTe₃或Ge_dSb_eTe₅，其中：2≤a≤7，0＜b≤1，2≤c≤7，0＜d≤2，4≤e≤10；所述富Si相變材料的化學式為Si_mSb_nTe₃或Si_zGe_xSb_yTe₅，其中：2≤m≤5，2≤n≤7，2≤z≤9，0＜x≤2，4≤y≤10。

5.如權利要求3所述的微控制器用嵌入式相變存儲器的制備方法，其特征在于，采用等離子體浸沒離子注入方法注入Si元素，所述的Si離子注入過程中的直流偏壓DC＞200V。

6.如權利要求3所述的微控制器用嵌入式相變存儲器的制備方法，其特征在于，所述的Si離子注入過程中，使用SiH₄和N₂氣氛產生Si等離子體，且SiH₄和N₂的體積比小于1％。

7.如權利要求3所述的微控制器用嵌入式相變存儲器的制備方法，其特征在于，所述的Si離子注入過程中，溫度保持在室溫至45℃。

8.如權利要求3所述的微控制器用嵌入式相變存儲器的制備方法，其特征在于，所述熱處理于惰性氣氛中進行，熱處理溫度為100℃～300℃，熱處理時間為1分鐘～30分鐘。