[发明专利]一种相变随机存储器阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳电子学技术领域，涉及一种相变随机存储器阵列，具体涉及制备存储阵列的整个工艺过程，包括清洗，匀胶，烘烤，光刻，镀膜，剥离工艺。

背景技术

自从上个世纪六十年代Ovshinsky发现奥佛辛斯基电子效应以来，人们一直考虑将此效应应用到非易失性存储器的设计中，但是由于工艺条件所限，相变存储器的功耗和密度等性能没有太大优势，对其研究进展不大。直到上个世纪90年代末，随着工艺条件的改善，相变材料的尺寸可以达到深亚微米级甚至纳米级，其功耗和工作电压大幅度降低，存储密度也大幅度增加。与其他存储器相比具有以下特点：(1)抗疲劳性能好；(2)数据保持性好，室温下可达10年；(3)非破坏性读操作；(4)读写速度快；(5)可直接重写；(6)每个相变单元是一种垂直夹层结构，这种结构可以容易超大规模集成电路相结合；(7)与CMOS工艺兼容性好；(8)可实现多值存储；(9)容易实现三维结构。因此在新一代非易失性存储器技术中，基于硫系化合物薄膜的相变存储器被认为最有希望成为未来可通用的下一代非易失存储器，已经成为国际上研究的一个热点。

相变存储器以硫属化合物相变材料为存储介质，通入写电流产生焦耳热使存储介质发生可逆相变，利用相变材料在晶态和非晶态结构相之间高达四个数量级的阻值差来表征和存储二进制数据“0”和“1”。在不破坏其材料结构相的条件下给存储单元适当的电流或电压脉冲，通过测量出的阻值状态来区分存储单元的逻辑值。

在当前的相变存储器研究领域中，写操作电流过大成了一个关键问题，为了进一步减小相变存储器操作电流，必须要进行器件尺寸小型化的研究，一般从电极与相变材料接触面积小型化及相变材料的相变区域小型化两个方面入手，在器件尺寸小型化的过程中，如何减小并且成功制作出相变接触孔已经成为一个关键问题。目前的主流结构，如工字型、T型、line型结构采用的工艺均为刻蚀，但刻蚀每一层会对其下面结构造成未知影响，而剥离工艺相比刻蚀工艺来说更省能源及成本。对于制作相同的相变存储器阵列，除了光刻和镀膜两者相同，剥离工艺只需要丙酮、酒精及去离子水即可完成，并且工艺操作方便，简单易行，有利于实现大容量存储阵列的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变随机存储器阵列的制备方法，该方法能够制备出各种结构的相变随机存储器阵列。

本发明提供的一种相变随机存储器阵列的制备方法，其特征在于，相变随机存储器阵列的每一层均依次经过清洗、匀胶、烘烤、光刻、镀膜和剥离制备获得。

上述相变随机存储器阵列依次包括下电极层、相变层和上电极层；在下电极层与相变层之间，以及相变层和上电极层之间均可以包括绝缘层。

作为上述技术方案的改进，所述剥离具体可以包括下述过程：将镀膜后的的样品放入丙酮中进行浸泡，浸泡后超声，超声之后即将光刻胶及其上面的镀膜材料剥离干净，剥离干净后用相继用酒精、去离子水冲洗后干燥；所述清冼具体可以包括下述过程：将样品放入丙酮中超声，超声之后相继用酒精、去离子水冲洗，干燥去除表面水分；采用的薄膜工艺为溅射法、蒸发法、化学气相淀积法、热氧化法或者金属有机物热分解法中的任意一种；相变随机存储器阵列中所使用的电极材料可以为单金属材料或者为合金材料；电极层的薄膜厚度可以为1nm-1000nm，相变层的薄膜厚度可以为1nm-200nm；在绝缘层上可以制备直径为1nm-2000nm的小孔；所述小孔的制备工艺可以为电子束光刻法、紫外线光刻法或纳米压印法中的任意一种。

本发明提出一种纳米相变存储器阵列的制备方法，采用薄膜制备方法和纳米加工技术制备微、纳电子相变存储器阵列。此种制备方法简单易行，并且对能源和资源的耗损小，而且每个单元器件也很容易达到纳米尺度，方便研究纳米尺度下器件的性能。本发明对于推动相变存储器走向实用化有很好的价值。

以上的相变存储器阵列制备方法仅仅是为了让本发明的目的、特点和优点显得更加明白易懂，并非限定本发明，本发明的保护范围以所附的权利要求书所确定的为准。

附图说明

图1实施例1中相变存储器阵列的一个器件单元结构的示意图；

图2实施例2中相变存储器阵列的一个器件单元结构的示意图；