[實用新型]一種相變存儲單元

有效

• 申請號: 201420072764.7
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN203721775U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 孔濤;黃榮;張杰;衛芬芬;程國勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本實用新型具體涉及一種相變存儲單元，屬于半導體制備技術領域。

背景技術

相變存儲器（phase-change?memory，PCM）以其優異的特性，包括快速讀寫速度、優異的尺寸縮放性能、多位元存儲能力、抗輻射、制造成本低等，被認為是取代FLASH、SRAM及DRAM等常規存儲器的下一代主流存儲器。隨著技術的發展，人們設計與制備出了多種PCM單元結構，如經典的“蘑菇型”結構、側墻結構、邊緣接觸結構、μ-Trench結構等，旨在減小電極與材料接觸面積、降低讀寫操作電流以提高存儲器工作性能。

目前提高PCM存儲密度同時降低制備成本是PCM面向應用的進程中亟需解決的關鍵問題之一。當前主流的T-shape結構只能通過采用更先進的光刻工藝來獲得更小的接觸尺寸，這一結構在未來更進一步的發展中會大幅度地增加工藝成本。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種相變存儲單元，以克服現有技術的缺點，

為實現上述發明目的，本實用新型采用了如下技術方案：

一種相變存儲單元，包括自下而上依次設置的襯底、下電極、下絕熱層、相變材料層、上絕熱層和上電極，所述上電極還與所述相變材料膜電連接，其中，所述下絕熱層具有主要由復數個四棱臺狀單元組成的周期性結構，所述相變材料層連續覆設在所述周期性結構上，并形成復數個凹槽結構。

進一步的，所述周期性結構的周期為10-100nm。

進一步的，所述四棱臺狀單元頂邊尺寸為15-100nm，底邊尺寸為30-150nm。

進一步的，所述下絕熱層的厚度為10-100nm。

進一步的，所述上絕熱層的厚度為10-200nm。

進一步的，所述相變材料層的厚度為10-100nm。

進一步的，所述上電極的寬度小于或等于覆設在每一四棱臺型單元頂部的相變材料層或每一凹槽結構槽底面的寬度的三分之二。

進一步的，每一上電極與一引出電極一端連接，所述引出電極另一端穿過上絕熱層，并與所述相變材料層電性接觸。

進一步的，所述上電極與引出電極一體設置。

進一步的，所述下電極包括鎢膜和氮化鈦/鎢雙層膜中的任一種。

進一步的，前述相變材料可選自但不限于Ge₂Sb₂Te₅、N摻雜Ge₂Sb₂Te₅、O摻雜Ge₂Sb₂Te₅、GeSb₂Te₅中的任一種或多種。

進一步的，前述上絕熱層的材料可選自但不限于二氧化硅、氮化硅中的任意一種或多種。

進一步的，前述下絕熱層的材料可選自但不限于二氧化硅，亦即，所述下絕熱層可具有主要由復數個二氧化硅四棱臺組成的周期性結構。

進一步的，前述上電極的材料可選用但不限于鋁。

在一典型實施方案中，前述下絕熱層的制備方法包括：首先采用濕法腐蝕工藝獲得由硅形成的前述周期性結構，繼而采用熱氧化工藝獲得二氧化硅絕熱層。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果包括：

（1）該相變存儲單元中，下絕熱層結構易于制備，與傳統光刻結合刻蝕工藝相比顯著降低了制造成本；

（2）該相變存儲單元中，基于下絕熱層的周期性結構，使由相變材料沉積形成的相變材料層（膜層）具有凹槽型結構，該膜層連續，與傳統分立的相變存儲材料區域相比，減少了光刻與刻蝕工藝步驟，從而進一步降低制造成本，并且，在凹槽結構的頂端與底部均可構建接觸電極，因此能夠提高器件的存儲密度，滿足相變存儲器的應用需求。

附圖說明

圖1是本實用新型一較佳實施方案中一種相變存儲單元的結構示意圖；

圖2是圖1所示相變存儲單元的制備工藝流程圖；

附圖標記說明：襯底100、下電極層200、絕熱材料前體層300、周期性結構圖形400、相變材料層500、上絕熱層600、上電極700、下絕熱層800。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下將對本實用新型的技術方案進行進一步詳細說明。