專利名稱：基于鎵摻雜Ga₃Sb₈Te₁相變存儲單元及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電子技術(shù)領(lǐng)域的器件及其制備方法，具體是一 種基于鎵摻 雜Ga3SbJ^相變存儲單元及其制備方法。
背景技術(shù)：
相變存儲器(PCM)，顧名思義就是利用物質(zhì)相的變化來達(dá)到信息存儲目的 的一種存儲器。相變隨機(jī)存儲器由于具有非易失性、循環(huán)壽命長、元件尺寸小、 功耗低、可多級存儲、高速讀取、抗輻射、耐高低溫、抗振動、抗電子干擾和制 造工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為最有可能取代目前的FLASH和DRAM而成為未來半導(dǎo) 體存儲器主流產(chǎn)品。
嵌入式相變存儲陣列是由存儲單元構(gòu)成的，其存儲單元由上下電極，相變材 料和絕緣介質(zhì)層構(gòu)成。電極之間是相變材料，這也是整個(gè)相變存儲單元的核心， 該薄膜材料通常由硫系化合物(通常為GeSbTe，簡單GST)薄膜來完成的。當(dāng)需 要改變器件存儲的邏輯狀態(tài)時(shí)(編程)，不同量級的電流經(jīng)電極流過中間的硫系 化合物合金，電極產(chǎn)生的焦耳熱通過編程接觸部分加熱其周圍的合金材料，以使 之產(chǎn)生相應(yīng)的晶化或非晶化相變，從而改變器件存儲邏輯狀態(tài)。相變材料與電極 之間由介質(zhì)材料作為保護(hù)隔離?，F(xiàn)有的相變隨機(jī)存儲單元還存在很多缺陷，主要 問題有如何進(jìn)一步減小存儲單元的功耗，提高存儲單元的熱穩(wěn)定性和循環(huán)擦寫 能力。
從目前的相變材料研究進(jìn)展來看，傳統(tǒng)相變材料Ge2Sb2Tes或摻雜型 GeSbTe材料是現(xiàn)有的相變材料的主流。但是這并不意味著它是的相變存儲器最 佳選擇，所以探索適用于PCM的新型相變材料就顯得非常必要，只有這樣才能最 大限度地發(fā)揮PCM存儲器的優(yōu)越性。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，C. M. Lee， W. S. Yen, J. P. Chen, and T. S. Chin等人在2005年IEEE Trans. Magn. ， vol. 41, p. 102 (2005年IEEE學(xué) 報(bào)雜志第41巻102頁撥表了 "Performances of phase-change recording disks
based on GaSbTe media"(基于GaSbTe媒介的相變光盤性能研究)，該文中 提出GaSbTe相變材料的光學(xué)性質(zhì)和在可重復(fù)讀寫光盤中的應(yīng)用方法。具體方法 是利用相變材料在光盤中可以由不同強(qiáng)度的光照獲得不同的物質(zhì)相，從而得到不 同的存儲信息，這是基于該材料的光學(xué)性質(zhì)的。但是該文沒有提出將GaSbTe材 料應(yīng)用到嵌入式相變存儲單元，也沒有給出應(yīng)用到嵌入式相變存儲單元的具體技 術(shù)方案。GaSbTe相變材料除了具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)外，還具有特殊的熱學(xué)和電 學(xué)性質(zhì)，檢索中尚未發(fā)現(xiàn)GaSbTe相變材料在嵌入式相變隨機(jī)存儲器領(lǐng)域的相關(guān) 研究和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于鎵摻雜Ga3SbJ^相 變存儲單元及其制備方法。使其采用鎵摻雜Ga3SWT^作為相變存儲單元的薄膜 材料，在晶體和非晶狀態(tài)下的電阻率差大，結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)比值較大，熱穩(wěn)定性 較高，循環(huán)擦寫能力最強(qiáng)，復(fù)位功耗較低。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明所述基于鎵摻雜相變存儲單元包 括硅襯底、上下電極、加熱層、相變材料和絕緣介質(zhì)層，硅襯底上是下電極， 下電極之上是第一絕緣介質(zhì)層，第一絕緣介質(zhì)層中央設(shè)有小孔，該小孔內(nèi)填充有 加熱層，加熱層上是第二絕緣介質(zhì)層，第二絕緣介質(zhì)層上設(shè)有溝槽，該溝槽內(nèi)設(shè) 有相變材料，上電極設(shè)置在第二絕緣介質(zhì)層、相變材料之上。上電極與加熱層之 間是相變材料，這也是整個(gè)相變存儲單元的核心，本發(fā)明中，所述相變材料為鎵 摻雜的硫系化合物Ga3SbJei。
GaSbTe材料是由Ga、 Sb、 Te三種原子構(gòu)成的，當(dāng)三種原子的比例不同時(shí)， 材料的物理性質(zhì)會呈一定規(guī)律而有所不同。通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鎵的原子比在25% 左右時(shí)，即Ga3SbJ^相變材料在晶體和非晶狀態(tài)下的電阻率差最大，結(jié)晶溫度 和熔點(diǎn)比值最大。此時(shí)該相變材料的熱穩(wěn)定性較高，循環(huán)擦寫能力最強(qiáng)，復(fù)位功 耗較低，適合作為嵌入式相變存儲單元相變材料。
本發(fā)明上述基于鎵摻雜Ga3SWI^相變存儲單元的制備方法，其步驟如下
第一步，在硅襯底上淀積一層下電極材料，形成下電極； 第二步，在下電極材料上淀積第一絕緣介質(zhì)層，然后再通過納米壓印光刻和 干法刻蝕技術(shù)在第 一絕緣介質(zhì)層中央刻出小孔；
第三步，在第一絕緣介質(zhì)層小孔內(nèi)填充加熱層，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光；
第四步，再在加熱層上沉積第二絕緣介質(zhì)層，然后再通過納米壓印光刻和干 法刻蝕技術(shù)在第二絕緣介質(zhì)層上刻出溝槽，溝槽內(nèi)沉積一層Ga3SbJ^相變材料， 然后化學(xué)機(jī)械拋光；
第五步，最后淀積一層上電極材料，形成上電極。
所述上電極和下電極是由金屬或合金通過磁控濺射的方法淀積形成的。
所述第一絕緣介質(zhì)層和第二絕緣介質(zhì)層是采用CVD (化學(xué)氣相淀積)或蒸發(fā) 的方法形成的。
所述第二絕緣介質(zhì)層上的溝槽尺寸為第一絕緣介質(zhì)層上的小孔孔徑直徑的 3到8倍。
所述加熱層是由金屬合金或金屬硅化物用磁控濺射、PVD (物理氣相淀積) 或蒸發(fā)的方法形成的。
所述Ga3SbJ^相變材料是用Ga3SbJ^合金靶材通過磁控濺射的方法淀積形 成的Ga3SM^薄膜。
為證實(shí)Ga3SbJei相對于傳統(tǒng)相變材料Ge2Sb2Tes在存儲性能上的提高，可以 采用對基于這兩種材料的相變存儲單元用相關(guān)有限元分析和電路模擬分析進(jìn)行 比較。通過兩種材料的仿真對比表明，Ga3SbJe,的中心溫度峰值比Ge2Sb2Tes低， Ga3SbJei薄膜材料的熔點(diǎn)比Ge2Sb2Tes降低50-60攝氏度左右，并且向周圍的熱 擴(kuò)散范圍小，具有很好的熱穩(wěn)定性和較低的功耗。
此外，由于基于Ga3SbJei材料的相變存儲單元在其復(fù)位操作時(shí)相變中心溫 度的降低和熱擴(kuò)散的減小，非晶化復(fù)位脈沖將大幅減小，從而降低了相變存儲單 元的存儲功耗。對于Ga3SbsTei相變存儲單元，其在不同物質(zhì)相下的電阻閾值是 比較大的，并且擦寫頻率較高，復(fù)位時(shí)間約為10納秒，寫入時(shí)間約為75納秒。
綜上所述，本發(fā)明提出了一種基于相變合金Ga3SbJe,的相變存儲單元及其制 備方法。由于Ga3SbJe,比傳統(tǒng)GST材料Ge2Sb2Te5復(fù)位溫度低50。C以上，從而使 基于相變合金Ga3SbJ^的嵌入式相變存儲單元的復(fù)位功耗至少降低l(W ; Ga3SbJe,的熔點(diǎn)低，結(jié)晶溫度和激活能相對較高的特點(diǎn)使該材料具有更高的熱穩(wěn) 定性和可擦寫循環(huán)次數(shù)?；谙嘧兒辖餑a3SbJ^相變材料在各項(xiàng)性能，包括擦寫 功耗，熱穩(wěn)定性，擦寫次數(shù)都有很大的突破。


圖l為GaSbTe薄膜Tx和Tx /Tm比值隨Ga摻雜比例變化曲線圖。
圖2為Ga3SbJet和Ge2Sb2Te5相變中心區(qū)域溫度變化曲線圖。 圖3為基于Ga3SbJ^與傳統(tǒng)GST材料即Ge2Sb2Te5相變存儲單元的擦寫特性對 比圖，其中
圖(a)為基于Ga3SbsTe,相變存儲單元的擦寫特性圖(b)為基于傳統(tǒng)GST材料即Ge2Sb2Te5相變存儲單元的擦寫特性圖。
圖4是基于Ga3SbsTe,相變存儲單元的擦寫頻率與電阻特性圖。
圖5為本發(fā)明中相變存儲單元制備過程示意圖，其中
圖(a)為在襯底上用磁控濺射的方法淀積一層下電極材料；
圖(b)為淀積一層絕緣介質(zhì)層，并刻出小孔；
圖(c)為沉積加熱層，材料可為TiW或SiGe等高電阻率高熱導(dǎo)率材料； 圖(d)為淀積絕緣介質(zhì)層，并刻出溝槽，溝槽內(nèi)用磁控濺射形成一層Ga3SbJei 相變材料；
圖(e)為用磁控濺射的方法淀積上電極材料；
圖中，1為襯底，2為下電極，3為絕緣介質(zhì)層，4為加熱層，5為相變層， 6為絕緣介質(zhì)層，7為上電極。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。
本實(shí)施例基于鎵慘雜相變存儲單元是由硅襯底1、上下電極2和7、加熱層 4、相變材料5和絕緣介質(zhì)層3、 6構(gòu)成，硅襯底1上是下電極2，下電極2之上 是第一絕緣介質(zhì)層3，第一絕緣介質(zhì)層3中央設(shè)有小孔，該小孔內(nèi)填充有加熱層 4,加熱層4上是第二絕緣介質(zhì)層6，第二絕緣介質(zhì)層6上設(shè)有溝槽，該溝槽內(nèi) 設(shè)有相變材料5，上電極7設(shè)置在第二絕緣介質(zhì)層6、相變材料5之上。
上電極2與加熱層4之間是相變材料5，這也是整個(gè)相變存儲單元的核心， 本實(shí)施例相變材料5由硫系化合物的一種Ga3SbJ^薄膜構(gòu)成的。上下電極2和7 材料可由熔點(diǎn)高，導(dǎo)熱好的金屬或合金通過磁控濺射的方法淀積形成；加熱層4 由熔點(diǎn)高，電阻率大的金屬合金或金屬硅化物用磁控濺射、PVD (物理氣相淀積) 或蒸發(fā)的方法形成；相變層即相變材料5是用Ga3SbJe,合金耙材通過磁控濺射 的方法淀積形成；絕緣介質(zhì)層3、 6由熱導(dǎo)率小，電介大，機(jī)械強(qiáng)度大的材料采
用CVD (化學(xué)氣相淀積)或蒸發(fā)的方法形成。
當(dāng)需要改變器件存儲的邏輯狀態(tài)時(shí)(編程)，不同量級的電流經(jīng)電極流過中 間的硫系化合物合金，電極產(chǎn)生的焦耳熱通過加熱層接觸部分將熱量傳輸?shù)狡渲?圍的相變層合金材料，以使之產(chǎn)生相應(yīng)的晶化或非晶化相變，從而改變器件存儲 邏輯狀態(tài)。相變材料與電極之間由介質(zhì)材料作為物理保護(hù)隔離。
如圖5所示，圖5中，1為襯底，2為下電極，3為絕緣介質(zhì)層，4為加熱 層，5為相變層Ga3SbJe" 6為絕緣介質(zhì)層，7為上電極。在硅襯底1上先生長 一層下電極2，再在第一步的下電極2之上淀積絕緣介質(zhì)層3，然后在絕緣介質(zhì) 層3中央刻出小孔，接下來在小孔內(nèi)填充加熱層4，再在加熱層4上沉積另一層 絕緣介質(zhì)層6，并在該絕緣介質(zhì)層6上刻出溝槽，溝槽內(nèi)沉積相變材料5，最后 沉積上電極7。
實(shí)施例1
本發(fā)明上述基于鎵摻雜相變存儲單元，結(jié)合附圖5，其制備步驟如下
第一步，在硅襯底上，用磁控濺射的方法淀積一層下電極材料TiW，其厚度 為150nm，熔點(diǎn)為1750T，熱導(dǎo)率為1. 7J/cm-k-s，如附圖5 (a)。
第二步，在第一步的下電極材料上用CVD (化學(xué)氣相淀積)的方法淀積一層 Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為150nm，熱導(dǎo)率為0. 014J/cm-k-s。然后再通過納米壓 印光刻和干法刻蝕技術(shù)，在絕緣介質(zhì)層中央刻出小孔，小孔孔徑直徑20nm，深 度為30 nm，如附圖5 (b)。
第三步，在絕緣介質(zhì)層小孔內(nèi)用磁控濺射的方法填充加熱層，加熱層為W 薄膜，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，如附圖5 (c)。
第四步，再在加熱層上沉積一層Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為50nm。然后在通 過納米壓印光刻和干法刻蝕技術(shù)，刻出第二步中小孔孔徑直徑3倍的溝槽，溝槽 內(nèi)用磁控濺射沉積一層Ga3SbJei相變材料，然后化學(xué)機(jī)械拋光，如附圖5 (d)。
第五步，最后沉積上電極，方法同第一步，即用磁控濺射的方法淀積一層 TiW，其厚度為150nra，如附圖5 (e)。
該實(shí)施例所制備的嵌入式相變存儲單元相變層采用的合金Ga3SbJei中Ga原 子比例為25%，相變合金的結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)的比值達(dá)到0. 65，如附圖1; Ga3Sb8Tei 的中心溫度峰值比Ge2Sb2Tes降低50-60攝氏度左右，并且向周圍的熱擴(kuò)散范圍 小，如附圖2;基于Ga3SbJ^相變存儲單元擦寫頻率較高，復(fù)位時(shí)間約為10納
秒，寫入時(shí)間約為75納秒，如附圖3 (a)，而傳統(tǒng)GST材料相變存儲單元復(fù)位 時(shí)間約為15納秒，寫入時(shí)間約為80納秒，如附圖3 (b);當(dāng)該相變單元受到 電脈沖激勵(lì)使相變層中心產(chǎn)生相應(yīng)的晶化或非晶化相變后，兩種狀態(tài)下的電阻率 比值較大，非晶電阻達(dá)到500千歐姆以上，晶體電阻約為1千歐姆，相差約3 個(gè)數(shù)量級，如附圖4;相變合金Ga3Sb8TA的結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)的比值大和熱擴(kuò)散范 圍小的特點(diǎn)使相變單元具有較好的熱穩(wěn)定性；由于Ga3SbJei比傳統(tǒng)GST材料 Ge2Sb2Tes復(fù)位溫度低5(TC以上，并且向周圍的熱擴(kuò)散減小，從而使基于相變合 金Ga3Sb8Tei的嵌入式相變存儲單元的復(fù)位功耗至少降低10%。 實(shí)施例2
本發(fā)明上述基于鎵摻雜相變存儲單元，結(jié)合附圖5，其制備步驟如下
第一步，在硅襯底上，用磁控濺射的方法淀積一層下電極材料PtW合金，其 厚度為150nm，熔點(diǎn)為1800°C，熱導(dǎo)率為2. 0J/cm-k-s，如附圖5 (a)。
第二步，在第一步的下電極材料上用CVD (化學(xué)氣相淀積)的方法淀積一層 Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為250nm，熱導(dǎo)率為0. 014J/cm-k-s。然后在通過納米壓 印光刻和干法刻蝕技術(shù)，在絕緣介質(zhì)層中央刻出小孔，小孔孔徑直徑20nm，深 度為100 nm，如附圖5 (b)。
第三步，在絕緣介質(zhì)層小孔內(nèi)用磁控濺射的方法填充加熱層，加熱層為SiGe 薄膜，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，如附圖5 (c)。
第四步，再在加熱層上沉積一層Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為lOOnm。然后再通 過納米壓印光刻和干法刻蝕技術(shù)，刻出尺寸為第二步中小孔孔徑直徑3倍的溝 槽，溝槽內(nèi)用磁控濺射沉積一層Ga3SbJei相變材料，然后化學(xué)機(jī)械拋光，如附 圖5 (d)。
第五步，最后沉積上電極，方法同第一步，即用磁控濺射的方法淀積一層 PtW合金，其厚度為150nm，如附圖5 (e)。
該實(shí)施例所制備的嵌入式相變存儲單元相變層采用的合金Ga3Sb8Tei中Ga原 子比例為25%，相變合金的結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)的比值達(dá)到0. 65，如附圖1; Ga3Sb8Tei 的中心溫度峰值比Ge2Sb2Tes降低50-60攝氏度左右，并且向周圍的熱擴(kuò)散范圍 小，如附圖2;基于Ga3SbJ^相變存儲單元擦寫頻率較高，復(fù)位時(shí)間約為10納 秒，寫入時(shí)間約為75納秒，如附圖3 (a),而傳統(tǒng)GST材料相變存儲單元復(fù)位 時(shí)間約為15納秒，寫入時(shí)間約為80納秒，如附圖3 (b);當(dāng)該相變單元受到
電脈沖激勵(lì)使相變層中心產(chǎn)生相應(yīng)的晶化或非晶化相變后，兩種狀態(tài)下的電阻率 比值較大，非晶電阻達(dá)到500千歐姆以上，晶體電阻約為1千歐姆，相差約3 個(gè)數(shù)量級，如附圖4;此外，本實(shí)施例采用SiGe作為加熱層，使加熱效率提高 5%以上。本實(shí)施例中采用熔點(diǎn)高，電阻小的電極，提高了加熱效率。 實(shí)施例3
本發(fā)明上述基于鎵摻雜相變存儲單元，結(jié)合附圖5，其制備步驟如下 第一步，在硅襯底上，用磁控濺射的方法淀積一層下電極材料TiW，其厚度
為150nra，熔點(diǎn)為1780。C，熱導(dǎo)率為1. 76J/cm-k-s，如附圖5 (a)。
第二步，在第一步的下電極材料上用蒸發(fā)的方法淀積一層Si02介質(zhì)絕緣介
質(zhì)層，厚度為200nm，熱導(dǎo)率為0. 014J/cm-k-s。然后再通過納米壓印光刻和干
法刻蝕技術(shù)，在絕緣介質(zhì)層中央刻出小孔，小孔孔徑直徑20nm，深度為50nm，
如附圖5 (b)。
第三步，在絕緣介質(zhì)層小孔內(nèi)用磁控濺射的方法填充加熱層，加熱層為TiW 薄膜，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，如附圖5 (c)。
第四步，再在加熱層上沉積一層Si02絕緣介質(zhì)層，厚度為80nm。然后在通 過納米壓印光刻和干法刻蝕技術(shù)，刻出尺寸為第二步中小孔孔徑直徑5倍的溝 槽，溝槽內(nèi)用磁控濺射沉積一層Ga3SbJe,相變材料，然后化學(xué)機(jī)械拋光，如附 圖5 (d)。
第五步，最后沉積上電極，方法同第一步，即用磁控濺射的方法淀積一層 TiW，其厚度為150nm，如附圖5 (e)。
該實(shí)施例所制備的嵌入式相變存儲單元相變層采用的合金Ga3SbJ^中Ga原 子比例為25%，相變合金的結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)的比值達(dá)到0.65，如附圖1; Ga3SbJei 的中心溫度峰值比Ge2Sb2Tes降低50-60攝氏度左右，并且向周圍的熱擴(kuò)散范圍 小，如附圖2;基于Ga3Sb8T^相變存儲單元擦寫頻率較高，復(fù)位時(shí)間約為10納 秒，寫入時(shí)間約為75納秒，如附圖3 (a)，而傳統(tǒng)GST材料相變存儲單元復(fù)位 時(shí)間約為15納秒，寫入時(shí)間約為80納秒，如附圖3 (b);當(dāng)該相變單元受到 電脈沖激勵(lì)使相變層中心產(chǎn)生相應(yīng)的晶化或非晶化相變后，兩種狀態(tài)下的電阻率 比值較大，非晶電阻達(dá)到500千歐姆以上，晶體電阻約為1千歐姆，相差約3 個(gè)數(shù)量級，如附圖4;除相變合金Ga3SbJ^的結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)的比值大和熱擴(kuò)散 范圍小的特點(diǎn)外，本實(shí)施例中采用熔點(diǎn)更高，熱導(dǎo)大的電極，可以使相變單元具
有更好的熱穩(wěn)定性；由于Ga3SbJei比傳統(tǒng)GST材料Ge2Sb2Tes復(fù)位溫度低50°C 以上，并且向周圍的熱擴(kuò)散減小，從而使基于相變合金Ga3SbJei的嵌入式相變 存儲單元的復(fù)位功耗至少降低10%。
權(quán)利要求
1.一種基于鎵摻雜Ga3Sb8Te1相變存儲單元，包括硅襯底、上下電極、加熱層、相變材料和絕緣介質(zhì)層，其特征在于硅襯底上是上電極，上電極之上是第一絕緣介質(zhì)層，第一絕緣介質(zhì)層中央設(shè)有小孔，該小孔內(nèi)填充有加熱層，加熱層上是第二絕緣介質(zhì)層，第二絕緣介質(zhì)層上設(shè)有溝槽，該溝槽內(nèi)設(shè)有相變材料，下電極設(shè)置在第二絕緣介質(zhì)層、相變材料之上，相變材料為硫系化合物Ga3Sb8Te1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鎵摻雜Ga3SbJ^相變存儲單元，其特征是， 所述相變材料為Ga3SbJe,合金靶材通過磁控濺射的方法淀積形成的Ga3SbJe!薄 膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鎵摻雜Ga3SbsTA相變存儲單元，其特征是， 所述第二絕緣介質(zhì)層上的溝槽尺寸為第一絕緣介質(zhì)層上的小孔孔徑直徑的3到8 倍。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的基于鎵摻雜Ga3SWTe,相變存儲單元的制備方法， 其特征在于，步驟如下第一步，在硅襯底上淀積一層下電極材料，形成下電極；第二步，在下電極材料上淀積第一絕緣介質(zhì)層，然后再通過納米壓印光刻和干法刻蝕技術(shù)在第 一絕緣介質(zhì)層中央刻出小孔；第三步，在第一絕緣介質(zhì)層小孔內(nèi)填充加熱層，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光； 第四步，再在加熱層上沉積第二絕緣介質(zhì)層，然后再通過納米壓印光刻和干法刻蝕技術(shù)在第二絕緣介質(zhì)層上刻出溝槽，溝槽內(nèi)沉積一層Ga3SWI^相變材料，然后化學(xué)機(jī)械拋光；第五步，最后淀積一層上電極材料，形成上電極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于鎵摻雜Ga3SbJ&相變存儲單元的制備方法， 其特征是，所述上電極和下電極是由金屬或合金通過磁控濺射的方法淀積形成 的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于鎵摻雜Ga3SbJ^相變存儲單元的制備方法， 其特征是，所述第一絕緣介質(zhì)層和第二絕緣介質(zhì)層是采用化學(xué)氣相淀積或蒸發(fā)的 方法形成的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的基于鎵摻雜Ga3SWI^相變存儲單元的制備方 法，其特征是，所述第二絕緣介質(zhì)層上的溝槽尺寸為第一絕緣介質(zhì)層上的小孔孔 徑直徑的3到8倍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于鎵摻雜Ga3SbJe,相變存儲單元的制備方法， 其特征是，所述加熱層是由金屬合金或金屬硅化物用磁控濺射、物理氣相淀積或 蒸發(fā)的方法形成的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于鎵摻雜Ga3SbJ^相變存儲單元的制備方法， 其特征是，所述Ga3SbJe,相變材料是用Ga3SbsTe,合金靶材通過磁控濺射的方法 淀積形成的Ga3SbJ^薄膜。
全文摘要
一種微電子技術(shù)領(lǐng)域的基于鎵摻雜Ga₃Sb₈Te₁相變存儲單元及其制備方法，所述相變存儲單元包括硅襯底、上下電極、加熱層、相變材料和絕緣介質(zhì)層，所述相變材料為硫系化合物Ga₃Sb₈Te₁。方法如下在硅襯底上淀積一層下電極材料，形成下電極；在下電極材料上淀積第一絕緣介質(zhì)層，再通過納米壓印光刻和干法刻蝕技術(shù)在第一絕緣介質(zhì)層中央刻出小孔；在小孔內(nèi)填充加熱層，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光；再在加熱層上沉積第二絕緣介質(zhì)層，然后再通過納米壓印光刻和干法刻蝕技術(shù)在第二絕緣介質(zhì)層上刻出溝槽，溝槽內(nèi)沉積一層Ga₃Sb₈Te₁相變材料，然后化學(xué)機(jī)械拋光；最后淀積一層上電極材料，形成上電極。本發(fā)明能使相變存儲單元功耗至少降低10％。
文檔編號G11C11/56GK101101962SQ20071004422
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者文 尹, 程秀蘭, 顧懷懷 申請人:上海交通大學(xué)