[发明专利]化合物半导体基肖特基二极管作为开关的相变存储器及方法

权利要求书

1.一种化合物半导体基肖特基二极管作为开关的相变存储器存储单元，其特征在于：

(a)所述的存储单元由一个基于化合物半导体的肖特基二极管SBD和一个可逆相变电阻构成，可逆相变电阻作为信息存储介质，SBD作为开关；

(b)所述的存储单元中的SBD和可逆相变电阻呈纵向排列，SBD在下可逆相变电阻在上。

2.按权利要求1所述的存储单元，其特征在于所述的作为开关的SBD提供1μA-5mA的电流，达到10V以上的耐压和具有50ns以下的开关速度。

3.按权利要求1所述的存储单元，其特征在于所述的存储单元构成存储阵列，加上SOI衬底上外围电路，形成相变存储芯片。

4.制备如权利要求1所述的存储单元的方法，其特征在于采用下述两种方法中任一种：

方法A

a)在衬底材料上制备阴极；

b)在阴极上利用MBE或MOCVD方法制备出化合物半导体基半导体薄膜；

c)在步骤b制作的半导体薄膜上制备出SBD阳极；

d)在SBD阳极上制备可逆相变材料层，在相变材料层上再沉积一层相变材料保护层；

e)利用光刻或刻蚀方法形成由SBD和可逆相变电阻组成的存储单元；

方法B

a)在衬底材料上制备阴极；

b)在阴极上利用MBE或MOCVD方法制备出化合物半导体基半导体薄膜；

c)在步骤b制作的半导体薄膜上制备过渡层，接着制备相变材料层；

d)在步骤c制备的相变材料层上制备出SBD阳极；

e)利用光刻或刻蚀方法形成由SBD和可逆相变组成的存储单元；

方法A和方法B中所述的衬底材料为InP、SOI或GaAs；

所述的阴极材料为铝、金、钼、镍或钛；

所述的基化合物半导体基肖特基薄膜的材料为非硅基化合物，为任何与金属电极结合具有SBD效应的III-V族或其它的化合物半导体，或是包含ZnO在内的导体，或者是具有SBD效应的Si或Ge的合金；

所述的可逆相变材料为Ge-Sb-Te、Si-Sb-Te、掺杂Sn、Ag或N的GeSbTe或SiSbTe；

所述的阳极材料为钨、钛、TiN、金、钼或钨；

所述的光刻和刻蚀方法为聚焦离子束刻蚀法、电子束曝光、反应离子刻蚀、光学刻蚀；

方法B中过渡层材料与化合物半导体和相变材料具有良好的界面匹配性。

5.按权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

①阴极材料的厚度为50-500nm；

②阳极材料的厚度为50-500nm；

③相变材料的厚度为50-200nm；

④过渡层厚度为10-50nm；

⑤基于化合物半导体的非硅的SBD厚度为20-200nm。

6.按权利要求4所述的制备方法，其特征在于SBD阳极材料上沉积一层几个纳米的高电阻率的TiN或TiAlN加热材料。