[发明专利]形成相变材料的装置以及制造相变存储器的系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体存储技术，尤其是相变存储技术。

背景技术

相变材料结构状态的改变将伴随着电阻的变化，所述电阻可以在很大范围内发生变化，其变化幅度可以达到多个数量级。基于上述原理，现有技术中存在采用相变材料制成的相变存储器。相变存储器在工作时，通过从外部施加条件，使相变材料在不同的结构状态之间进行可逆转换，导致相变材料导电性能发生相应的改变，从而实现数据的读写操作。例如，当相变材料处于结晶状态时，其表现为电导体，电阻较低，此时相变存储器赋值为“0”；而当相变材料转变为非晶态时，其表现为绝缘体，电阻较高，此时相变存储器赋值为“1”，从而实现对数据信息的存储。

相对于传统闪存而言，相变存储器不仅具有非易失性的优点，而且在写入速度、读写寿命和功耗上具有明显优势，另外相变存储器还可缩小到很小的尺寸，可实现在不改变存储器器件结构的情况下大幅度提高存储器的容量。而相变存储器存储状态的转变受到相变材料自身物理性质的限制，对相变材料的种类或性质的改变可影响到相变存储器的存储性能，因此人们对相变材料进行了广泛的关注和大量的研究。

现有技术中，所采用的相变材料通常为硫族化物(chalcogenide)，即至少具有锗(Ge)、砷(As)、硅(Si)、锑(Sb)和碲(Te)之一的硫属合金形成的材料。由于硫族化物存在于至少两种不同分类的相中，例如表现为绝缘体的非晶态和表现为电阻的晶态，通过控制热量，可使相变材料实现状态之间的逆转。

理论上，通过向相变材料加入例如包含Si、N、C等掺杂离子，可调整并控制所述相变材料状态变换的临界温度。目前对相变材料的研究，大多专注于包含Si、N、C等掺杂离子的硫族化物，例如，专利号为7518007的美国专利中公开了一种相变存储材料包括：Ge，N，Si.Ge[N(SiR₁R₂R₃)₂]₄，申请号为20060172067的美国专利申请也公开了一种相变存储材料包括：Sb(N(CH₃)₂)₃和Te(CH(CH₃)₂)₂。

然而，目前相变存储器中所采用的相变材料都为固态材料，固态的相变材料使得对掺杂离子的浓度控制比较困难。另外，含氢的硫族化物虽然在常温下以气态形式存在，例如碲化氢(TeH₂)、锑化氢(SbH₃)和锗化氢(GeH₄)等，便于杂质离子的分离与浓度控制，但由于其大多性质不稳定，易分解，使得其应用受到极大的限制，从未被作为相变材料以及应用于相变存储器的制备。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种形成相变材料的装置以及制造相变存储器的系统，形成可对其中的掺杂离子浓度进行控制的相变材料以及应用该相变材料的相变存储器。

为解决上述问题，本发明提供了一种形成相变材料的装置，其中，所述相变材料为气态的含氢硫族化物，所述装置至少包括：反应室，用于承载第一反应物以及提供反应场所以产生所述相变材料；牵引控制单元，用于牵引第二反应物，使其在所述反应室中与所述第一反应物进行反应并控制两者的反应速度。

本发明还提供了一种应用上述形成相变材料的装置的制造相变存储器的系统，其特征在于，还包括沉积装置，用于与所述形成相变材料的装置相连接，接收其输出的作为相变材料的气态的硫族化物，并根据所述相变材料，形成相变存储器的相变材料层；其中，所述沉积装置接收气体的传输管道上具有多个输送气体的分支管道，用于对多种气态的硫族化物和掺杂气体进行分离和浓度控制。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过应用所述形成相变材料的装置，获得气态的相变材料，并使所述形成相变材料的装置与沉积装置邻近放置，减少了作为所述相变材料的含氢的硫族化物的分解，以保证了所述相变材料被应用于制备相变存储器的过程中保持稳定。

此外，本发明还通过在所述沉积装置中设置各个分支管道以及对应的控制阀门，实现对每一种相变材料气体或掺杂气体的浓度的单独控制，从而可以满足形成各种相变层以及进行不同掺杂的要求。

附图说明

图1是本发明形成相变材料的装置实施方式的结构示意图；

图2是图1所示牵引控制单元实施方式的结构示意图；

图3是图2所示控制单元实施方式的结构示意图；