[发明专利]一种高可靠性相变材料和相变存储器及制备方法

权利要求书

1.一种高可靠性相变材料，其特征在于：其为第一相变材料层（104）和第二相变材料层（105）循环交替叠合而成的类超晶格相变材料层（106），所述第一相变材料层（104）和所述第二相变材料层（105）之间形成类超晶格界面，所述第一相变材料层（104）为Sb₂Te₃，所述第二相变材料层（105）为Ge₁₅Te₈₅，循环交替叠合层数至少有三层，底层和顶层均选自所述第一相变材料层（104）、所述第二相变材料层（105）其中之一；其中，以非晶态Sb₂Te₃层作为诱导层，提高非晶态的Ge₁₅Te₈₅层在相变过程中的相变速度，促进整个相变材料进行快速晶化。

2.一种如权利要求1所述的高可靠性相变材料的制备方法，其特征在于：

所述制备方法为通过包括磁控溅射、电子束蒸发、原子层沉积、化学反应沉积在内的沉积方法循环交替沉积第一相变材料层（104）和第二相变材料层（105），直到完成类超晶格相变材料层（106）的制备。

3.一种相变存储器，其特征在于，包括依次设置的：

一衬底材料层（100）；

一第一电极（101）；

一绝缘介质材料层（103），所述绝缘介质材料层（103）中形成有接触孔（110）；

一类超晶格相变材料层（106），其为第一相变材料层（104）和第二相变材料层（105）循环交替叠合而成的类超晶格相变材料层（106），所述第一相变材料层（104）和所述第二相变材料层（105）之间形成类超晶格界面，所述第一相变材料层（104）为Sb₂Te₃，所述第二相变材料层（105）为Ge₁₅Te₈₅，循环交替叠合层数至少有三层，底层和顶层均选自所述第一相变材料层（104）、所述第二相变材料层（105）其中之一；其中，以非晶态Sb₂Te₃层作为诱导层，提高非晶态的Ge₁₅Te₈₅层在相变过程中的相变速度，促进整个相变材料进行快速晶化；

一第二电极（102）；

所述类超晶格相变材料层（106）部分位于所述绝缘介质材料层的接触孔（110）中，并与所述第一电极（101）接触。

4.如权利要求3所述的相变存储器，其特征在于：

所述类超晶格相变材料层（106）与所述第一电极（101）的接触面积小于所述第二电极（102）与所述类超晶格相变材料层（106）的接触面积。

5.如权利要求3所述的相变存储器，其特征在于：

所述类超晶格相变材料层（106）的底层若干层为具有凹槽的结构，其顶层及所述第二电极（102）为平面层。

6.一种如权利要求3-5任一项所述的相变存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在衬底材料层（100）上沉积第一电极（101）；

S2：在第一电极（101）上沉积绝缘介质材料层（103）；

S3：制备接触孔（110）；

在绝缘介质材料层（103）的局部表面使用光刻形成预定尺寸的接触孔（110）；

S4：制备类超晶格相变材料层（106）；

使用刻蚀对准接触孔（110）中的第一电极（101）形成电极图形，然后在接触孔中及外围以沉积的方法循环交替沉积第一相变材料层（104）和第二相变材料层（105），直到完成类超晶格相变材料层（106）的制备；

S5：制备第二电极（102）；

完成类超晶格相变材料层（106）的制备后，在其上直接沉积第二电极（102）。

7.如权利要求6所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

在步骤S1、S2、S4、S5中，沉积的方法采用磁控溅射、电子束蒸发、原子层沉积、化学反应沉积中的任一。