[發明專利]一種高可靠性相變材料和相變存儲器及制備方法

有效

• 申請號: 201910759485.5
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110571329B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 繆向水;周凌珺;童浩
• 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: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 宋敏

1.一種高可靠性相變材料，其特征在于：其為第一相變材料層（104）和第二相變材料層（105）循環交替疊合而成的類超晶格相變材料層（106），所述第一相變材料層（104）和所述第二相變材料層（105）之間形成類超晶格界面，所述第一相變材料層（104）為Sb₂Te₃，所述第二相變材料層（105）為Ge₁₅Te₈₅，循環交替疊合層數至少有三層，底層和頂層均選自所述第一相變材料層（104）、所述第二相變材料層（105）其中之一；其中，以非晶態Sb₂Te₃層作為誘導層，提高非晶態的Ge₁₅Te₈₅層在相變過程中的相變速度，促進整個相變材料進行快速晶化。

2.一種如權利要求1所述的高可靠性相變材料的制備方法，其特征在于：

所述制備方法為通過包括磁控濺射、電子束蒸發、原子層沉積、化學反應沉積在內的沉積方法循環交替沉積第一相變材料層（104）和第二相變材料層（105），直到完成類超晶格相變材料層（106）的制備。

3.一種相變存儲器，其特征在于，包括依次設置的：

一襯底材料層（100）；

一第一電極（101）；

一絕緣介質材料層（103），所述絕緣介質材料層（103）中形成有接觸孔（110）；

一類超晶格相變材料層（106），其為第一相變材料層（104）和第二相變材料層（105）循環交替疊合而成的類超晶格相變材料層（106），所述第一相變材料層（104）和所述第二相變材料層（105）之間形成類超晶格界面，所述第一相變材料層（104）為Sb₂Te₃，所述第二相變材料層（105）為Ge₁₅Te₈₅，循環交替疊合層數至少有三層，底層和頂層均選自所述第一相變材料層（104）、所述第二相變材料層（105）其中之一；其中，以非晶態Sb₂Te₃層作為誘導層，提高非晶態的Ge₁₅Te₈₅層在相變過程中的相變速度，促進整個相變材料進行快速晶化；

一第二電極（102）；

所述類超晶格相變材料層（106）部分位于所述絕緣介質材料層的接觸孔（110）中，并與所述第一電極（101）接觸。

4.如權利要求3所述的相變存儲器，其特征在于：

所述類超晶格相變材料層（106）與所述第一電極（101）的接觸面積小于所述第二電極（102）與所述類超晶格相變材料層（106）的接觸面積。

5.如權利要求3所述的相變存儲器，其特征在于：

所述類超晶格相變材料層（106）的底層若干層為具有凹槽的結構，其頂層及所述第二電極（102）為平面層。

6.一種如權利要求3-5任一項所述的相變存儲器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：在襯底材料層（100）上沉積第一電極（101）；

S2：在第一電極（101）上沉積絕緣介質材料層（103）；

S3：制備接觸孔（110）；

在絕緣介質材料層（103）的局部表面使用光刻形成預定尺寸的接觸孔（110）；

S4：制備類超晶格相變材料層（106）；

使用刻蝕對準接觸孔（110）中的第一電極（101）形成電極圖形，然后在接觸孔中及外圍以沉積的方法循環交替沉積第一相變材料層（104）和第二相變材料層（105），直到完成類超晶格相變材料層（106）的制備；

S5：制備第二電極（102）；

完成類超晶格相變材料層（106）的制備后，在其上直接沉積第二電極（102）。

7.如權利要求6所述的相變存儲器的制備方法，其特征在于：

在步驟S1、S2、S4、S5中，沉積的方法采用磁控濺射、電子束蒸發、原子層沉積、化學反應沉積中的任一。