相变存储单元及其制备方法

摘要

本发明提供相变存储单元及其制备方法，采用厚度与单个晶胞或者多个晶胞尺度相当的相变材料层，使相变材料基本上体现出界面特性，而弱化体材料特性，以制备利用界面电阻变化来存储信息的高密度、低功耗、高速二维相变存储单元。本发明的相变材料层厚度薄及相变材料层界面上存在少量的缺陷，促使相变存储单元操作功耗的降低和操作时间的缩短，减少了每次操作过程对相变材料的损害，使每次操作对材料的元素偏析效果降低，增加了相变存储单元的最大可操作次数，从而有利于提高器件循环操作次数的能力；进一步，本发明中采用的石墨烯电极对还具有信号响应快、机械强度大、能量损耗少等特点；同时，本发明还可实现与新型CMOS的兼容。

主权项

一种相变存储单元的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括以下步骤：1)提供一表面形成有第一介质材料层的Si衬底，自下而上依次在所述第一介质材料层上形成下电极层和第二介质材料层；2)光刻、刻蚀部分所述第二介质材料层直至暴露所述下电极层以形成窗口；3)在步骤2)获得的结构表面沉积相变材料以形成具有第一厚度的相变材料层；其中，所述第一厚度与单个晶胞或者多个晶胞尺度相当，且能保证相变材料层的可逆相变行为以界面特性为主，从而能利用相变材料层的界面电阻变化来存储信息；所述第一厚度的范围为6～20埃之间；所述相变材料层的长度范围为50～100埃之间，所述相变材料层的宽度范围为50～100埃之间；4)去除部分位于所述下电极层上的相变材料层，以将相变材料层分割为两部分，从而为一对相变存储单元分别提供相变材料层；5)在步骤4)获得的结构表面沉积第三介质材料层，填充满所述窗口的同时隔离步骤4)中分割为两部分的相变材料层；6)利用化学机械抛光工艺平坦化处理步骤5)获得的结构，直至暴露所述第二介质材料层及部分相变材料层，以使所述相变材料层的横截面为两个相对的L型；7)形成覆盖于所述被暴露的相变材料层上的上电极层。