相变存储器的热应力模拟及应力传感器研究

发布时间：2019-11-19 12:52

【摘要】：相变随机存储器优越的性能使得它被看作最有潜力替代Flash成为下一代的新型非易失性存储器。相变存储器的工作原理是利用电脉冲的焦耳热效应使相变材料在低阻的晶态和高阻的非晶态之间转换。相变过程中的热效应和晶化过程会引起应力，这被认为是影响相变存储器可靠性的最主要原因。为了提高可靠性，研究相变存储器的应力十分必要。 本文首先利用有限元分析软件ANSYS分析了T型结构相变存储单元的结构尺寸和材料参数对热应力的影响；热应力随特征尺寸的减小有增大趋势，随相变层厚度减小而减小并有最小值，热应力随结构宽深比减小而减小。我们以特征尺寸45nm，32nm，22nm，16nm和10nm模拟了单元特征尺寸缩小对应力的影响，并结合T型结构相变层厚度缩小对应力的影响，提出了优化方案，T型结构在减小特征尺寸的同时，相变层厚度也应减小达到应力的最小值，同时加深T型结构深度也可以控制热应力。 相变存储器的应力不仅包括我们模拟的热应力，还有结晶致应力。针对相变存储器应力的实验研究需要，本文设计了一种用于相变材料应力测试的MEMS传感器，以Si_3N_4作为结构材料，采用弯梁结构和单梁结构，具有结构简单、测量精度高的特点。同时，对传感器的制备工艺进行了研究，采用聚酰亚胺材料做牺牲层，通过氧等离子体干法刻蚀释放梁结构，最后制备出传感器原型。
【图文】：

件建模模拟相变存储器单元模与材料属性 ANSYS12.0 Workbench 集成的几何建模工具 Design 何模型。创建几何模型是数值模拟的第一步，也是核心CAE分析的需要，Design Modeler是它们之间的桥梁。，基于 ANSYS12.0 Workbench，提供了适用于有限元创建，CAD 模型修复，CAD 模型简化以及概念化模er 工具可以被调用到工程流程图中。Designer Modele型，由于它采用特征描述，，参数化的实体设计方法， 实体模型，以及载入 3D CAD 模型用于后续的工程上我们首先建立相变存储器单元的 2D 草图见图 2-1

图 2-2 T 型结构相变存储器单元 3D 模型我们采用的材料属性见表 2-1 所示：表 2-1 相变存储器单元材料属性导率 m-1 K-1电阻率 m密度Kg m-3比热J Kg杨氏模量GPa热膨胀系数10-6K-19 3.47 ×10-45685 193.55 37.8 17.913 9 3.6×10-46300 193.55 58.7 17.4 1×10-65400 599.07 450 9.35 8 1.75 ×10-719300 133.68 411 4.5 1×10162330 1330.47 72.8 4.3
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP212.1;TP333

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 刘波;宋志棠;封松林;;我国相变存储器的研究现状与发展前景[J];微纳电子技术;2007年02期

2 刘光辉,亢春梅;MEMS技术的现状和发展趋势[J];传感器技术;2001年01期

3 徐迎晖;;磁电阻随机存储器MRAM的原理与应用[J];电子技术;2006年03期

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1 唐立;基于阻性存储器高密度应用的工艺解决方案研究[D];复旦大学;2008年

本文编号：2563085