相变存储器存储单元设计与关键制备工艺

发布时间：2020-10-09 05:37

　　 本论文主要开展了相变存储器存储单元设计与关键制备工艺方面的研究，包括相变材料制备与性能表征，电极材料制备与表征、电路模拟及器件结构优化三个方面。 首先，本文简单论述了半导体存储器及非挥发性存储器的发展历程，并简单介绍了几种重要的非挥发性存储器。详细介绍了非挥发性相变存储器发展历史，重点论述了相变存储器的原理，包括材料分析、器件结构及基本性能等，通过和其他存储器比较，阐述了相变存储器的主要优点，调研了目前国际最新的研发状况及相变存储器关键技术的研究重点。然后在理论和实验两方面研究了相变材料，电极材料及存储单元结构等内容。取得的主要结果如下： 1，通过优化制备工艺，包括溅射功率、气压等条件，制备出满足特定需要的Ge_2Sb_2Te_5薄膜，具体研究了其结构、相转变、电阻等性能。溅射功率直接影响Ge_2Sb_2Te_5薄膜沉积速率，功率越大，速率越快。而溅射气压越高，薄膜由面心立方转变为六方晶态的结晶温度越低，意味着面心立方结构越不稳定。 2，Ag掺杂Ge_2Sb_2Te_5薄膜的相变温度随着Ag掺杂量增大而升高，由未掺杂时的172.7℃上升到11.3％掺杂时的210.0℃。Ag掺杂使得多晶态的Ge_2Sb_2Te_5薄膜具有更大的电阻率，这有利于减小相变存储器的写入电流。使用一种简单但实用的方法测试了薄膜的I-V曲线，证明Ag掺杂并不破坏Ge_2Sb_2Te_5薄膜本身的相变性质，只是增加了阈值电压。 3，用高真空电子束蒸发制备的W电极具有很好的热稳定性能，能承受700度高温，且采用Ti作为W与Si之间的过渡层时，可以制备出单一晶向、且结构稳定的α-W。其晶粒大小及表面粗糙度都要比在Si衬底上生长出的W要好。 4，优化了磁控溅射制备GeWN薄膜的工艺条件。当W靶功率为DC200W，Ge靶功率小于等于100W，N_2／Ar比在0.5至1之间时，制备的GeWN薄膜结构稳定，表面平
【学位单位】：中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TP333
【部分图文】：

大值变化到一个较小值，对应与逻辑O和1。在浮栅存储器中，电荷被储存在浮栅中，而且断电时依然能保持。所有的浮栅存储器结构大致相同。如图1.2所示，第一层栅是浮栅，埋藏在栅氧化层和多晶硅层间介电层理n(inter，olysilieondieleetie)之间。第二层是控制栅，是存储器晶体管的外部栅。实际上，EPROM和EEPROM都是典型的浮栅存储器件。图1.2一种典型的浮栅存储器结构121而电荷捕获式器件是1967年发明的2]l，而且是第一种电转换式的半导体器件。在电荷捕获式存储器中，电荷储存于不连续的氮化物陷阱(artP)中，断电后，数据同样不会丢失。这种结构常用于MNos(MetalNi城deoxidesilieon)

在电荷捕获式存储器中，电荷储存于不连续的氮化物陷阱(artP)中，断电后，数据同样不会丢失。这种结构常用于MNos(MetalNi城deoxidesilieon)，sNos(siueonN沥deOxidese而eonductor)及SONos(silieonNrtiideoxideSe而eondueto)r中。图1.3即为典型的MNOS电荷捕获式存储器结构。中国科学院卜海微系统与信息技术研究所硕士学位论文

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