[發明專利]一種相變存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210638962.4
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN115000121A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 楊紅心;周凌珺;李沙沙;劉峻
• 申請（專利權）人: 長江先進存儲產業創新中心有限責任公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 高潔;張穎玲

本申請提供一種相變存儲器及其制備方法，所述方法包括：形成選通層以及與所述選通層串聯的相變存儲層；所述選通層包括第一子層和第二子層；其中，所述第一子層的元素選自第一類元素集中至少一種選通層元素，所述第二子層的元素選自第二類元素集中至少一種選通層元素；所述第一類元素集中各個選通層元素的遷移率小于所述第二類元素集中各個選通層元素的遷移率。本申請提供的方法中，形成包括第一子層和第二子層的選通層，使得第一子層中各個元素的遷移率小于第二子層中各個元素的遷移率，利用第一子層和第二子層之間的界面效應，緩解由于材料擴散引發的局部分相甚至結晶，以提高選通層的高溫穩定性，從而提高相變存儲器的高溫穩定性。

技術領域

本申請實施例涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種相變存儲器及其制備方法。

背景技術

相變存儲器(Phase-change Random Access Memory，PCRAM)利用電脈沖作用下產生的焦耳熱使得存儲介質在晶態(低阻態)和非晶態(高阻態)之間相互轉換，低阻態和高阻態之間的阻值差異明顯，從而實現信息的寫入與擦除，信息的讀取則靠測量電阻的變化來實現。

其中，選通器是相變存儲器的核心組成部分，選通器包括選通層以及位于選通層上下兩側的電極。選通器的原理在于施加電信號時，選通層由高阻態轉變為低阻態，此時選通器處于開啟狀態；撤去電信號時，選通層由低阻態轉變為高阻態，此時選通器處于關閉狀態。目前，通常使用基于非晶硫系材料的雙向閾值開關(Ovonic Threshold Switching，OTS)作為相變存儲器的選通層。

因此，目前仍有待于進一步改進選通層的結構以提高雙向閾值開關的性能，從而提高相變存儲器的性能。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例為解決現有技術中存在的至少一個技術問題而提供一種相變存儲器及其制備方法。

為達到上述目的，本申請的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本申請實施例提供一種相變存儲器的制備方法，所述方法包括：

形成選通層以及與所述選通層串聯的相變存儲層；

所述選通層包括第一子層和第二子層；其中，所述第一子層的元素選自第一類元素集中至少一種選通層元素，所述第二子層的元素選自第二類元素集中至少一種選通層元素；所述第一類元素集中各個選通層元素的遷移率小于所述第二類元素集中各個選通層元素的遷移率。

在一些實施例中，所述第一子層的層數大于所述第二子層的層數；所述第二子層位于相鄰兩個所述第一子層之間。

在一些實施例中，所述選通層還包括第三子層；其中，所述第三子層的元素選自第三類元素集中至少一種選通層元素；所述第一類元素集中各個選通層元素的遷移率和所述第三類元素集中各個選通層元素的遷移率均小于所述第二類元素集中各個選通層元素的遷移率。

在一些實施例中，所述第二子層位于所述第一子層和所述第三子層之間。

在一些實施例中，所述選通層元素包括鍺Ge、銻Sb、硅Si、硒Se、砷As、碲Te。

第二方面，本申請實施例提供一種相變存儲器，所述相變存儲器包括：選通層以及與所述選通層串聯的相變存儲層；

所述選通層包括第一子層和第二子層；所述第一子層中各個元素的遷移率小于所述第二子層中各個元素的遷移率。

在一些實施例中，所述第一子層和所述第二子層交替層疊設置。

在一些實施例中，所述選通層還包括第三子層；所述第三子層中各個元素的遷移率小于所述第二子層中各個元素的遷移率；所述第二子層位于所述第一子層和所述第三子層之間。

在一些實施例中，所述第一子層、所述第二子層和所述第三子層交替層疊設置。