[發明專利]多層相變薄膜及其相變存儲器單元的制備方法

有效

• 申請號: 202110754391.6
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113611798B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 丁科元;饒峰;劉建彬;李天賜
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20;H10B63/10
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 陳思凡

本申請公開了一種多層相變薄膜及其相變存儲器單元的制備方法，所述多層相變薄膜包含結構跳變層及結構穩定層，其中，所述多層相變薄膜的最頂層與最底層為所述結構穩定層，所述結構跳變層為Asubgt;x/subgt;Dsubgt;1?x/subgt;，所述結構穩定層為Msubgt;y/subgt;Tesubgt;1?y/subgt;，A為鍺Ge、鎵Ga元素中的一種，D為銻Sb、硒Se、碲Te中的一種，M為鋯Zr、鉿Hf、鉬Mo、鈮Nb、鈦Ti中的一種，x為0.3至0.7，y為0.3至0.5。本申請結構跳變層Asubgt;x/subgt;Dsubgt;1?x/subgt;的相變類型為固?固相變，大大減少了相變過程所需消耗的能量，降低了相變存儲器單元的功耗；同時A原子的層間跳變也可以提升相轉變速度，可以提高基于多層相變薄膜制備的相變存儲器單元的可用性。

技術領域

本申請涉及半導體材料技術領域，尤其涉及一種多層相變薄膜及其相變存儲器單元的制備方法。

背景技術

信息存儲在人類歷史發展過程中發揮了重要作用，存儲器是信息存儲的基石，是半導體市場的重要組成部分。隨著科技的發展，數據量急劇增加，迫切需要高速、高密度、低功耗的非易失性存儲器設備；其中，相變存儲器單元由于具有高速讀取、高可擦寫次數、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強震動和抗輻射等優點，在高速與海量信息存儲方面有巨大的潛能，是新型存儲技術中最有力的競爭者，被認為是下一代非易失性存儲技術的最佳解決方案之一。

現有的相變材料為實現高低電阻的變化，不可避免要經歷熔化-淬火過程，從而將消耗大量能量，使得相變存儲器功耗較高，使得當前相變存儲器的可用性較低。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種多層相變薄膜及其相變存儲器單元的制備方法，旨在解決當前相變存儲器的可用性較低的技術問題。

為實現上述目的，本申請實施例提供一種多層相變薄膜，所述多層相變薄膜包含結構跳變層及結構穩定層，其中，所述多層相變薄膜的最頂層與最底層為所述結構穩定層，所述結構跳變層為A_xD_1-x，所述結構穩定層為M_yTe_1-y，A為鍺Ge、鎵Ga中的一種，D為銻Sb、硒Se、碲Te中的一種，M為鋯Zr、鉿Hf、鉬Mo、鈮Nb、鈦Ti中的一種，x為0.3至0.7，y為0.3至0.5。

可選地，所述結構跳變層與所述結構穩定層的初始狀態為沿預設晶向生長獲得的單晶。

可選地，所述結構穩定層與所述結構穩定層在可逆相變過程中為晶態結構。

可選地，所述結構跳變層的厚度為0.6nm至5nm。

可選地，所述結構穩定層的厚度為2nm至15nm。

可選地，所述多層相變薄膜中所述結構跳變層與所述結構穩定層交替垂直堆垛，堆垛周期大于或等于2且小于或等于25。

可選地，所述多層相變薄膜的厚度范圍為6nm至500nm。

為實現上述目的，本申請還提出一種相變存儲器單元的制備方法，相變存儲器單元的制備方法包括如下步驟：

獲取多層相變薄膜、頂電極與包含底電極的生長襯底，其中，所述底電極為鋁Al、鎢W和錫TiN中的一種；所述頂電極為Al、W或TiN中的一種；所述多層相變薄膜包含結構跳變層及結構穩定層，所述多層相變薄膜的最頂層與最底層為所述結構穩定層，所述結構跳變層為A_xD_1-x，所述結構穩定層為M_yTe_1-y，A為Ge、Ga中的一種，D為Sb、Se、Te中的一種，M為Zr、Hf、Mo、Nb、Ti中的一種，x為0.3至0.7，y為0.3至0.5；