[发明专利]一种具有缓冲层的低功耗的相变存储单元及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有缓冲层的低功耗的相变存储单元及其制备方法，属于微纳米电子技术领域。一种具有缓冲层的低功耗的相变存储单元包括衬底以及依次设置在衬底上的底电极、绝缘层和顶电极，绝缘层中具有连通顶电极和底电极的通孔，通孔内依次设置有加热电极、缓冲层和相变材料功能层，加热电极的下表面与底电极接触，相变材料功能层的上表面与顶电极接触，缓冲层材料为CuSbM₂，其中，M为S或者Se。由于硫系化合物材料CuSbM₂(M＝S,Se)具有较高的电导率和较低的热导率，当其作为缓冲层，可以在不影响相变存储器单元性能的前提下，阻止相变材料功能层向外的热传导，与未采用缓冲材料层的器件操作功耗有了明显的降低。

技术领域

本发明涉及微纳米电子技术领域，特别涉及一种具有缓冲层的低功耗的相变存储单元及其制备方法。

背景技术

随着科技发展导致的数据量呈指数式增长，海量的数据需要速度更快、容量更大的存储器来处理和存放，而且发展更高密度，更高速度的存储器也是国家在当前中美关系情况下的迫切需要；传统的非易失固态存储虽然通过一些工艺结构上的改进可以在容量上可以做到满足基本要求，但是其读写速度相对较慢，使得其与速度很快但容量较小的内存之间存在一个较大的空白，这个空白需要容量较大和速度较快的新型存储来填补。而最新的研究表明，三维堆叠的相变存储交叉阵列是最有希望的候选者，相比其他新型存储技术，其较好的CMOS工艺兼容性、耐用性、稳定性等优异性能使得其备受关注。

相变存储器的存储原理是利用电脉冲产生的焦耳热使得相变存储材料单元在阻态较低的晶态和阻态较高的非晶态之间切换。这两个过程的能耗相对其他类型的存储较高，因此，传统相变存储器中存在较大的热量耗散。目前减小相变存储器件功耗的方案主要围绕在相变材料上，比如相变材料掺杂改性等。

发明内容

为了降低操作功耗，减少热量耗散，本发明实施例提供了一种具有缓冲层的低功耗的相变存储单元及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种具有缓冲层的低功耗的相变存储单元，所述相变存储单元包括：

衬底以及依次设置在衬底上的底电极、绝缘层和顶电极，所述绝缘层中具有连通所述顶电极和所述底电极的通孔，所述通孔内依次设置有加热电极、缓冲层和相变材料功能层，所述加热电极的下表面与所述底电极接触，所述相变材料功能层的上表面与所述顶电极接触，所述缓冲层材料为CuSbM₂，其中，M为S或者Se。

可选地，所述缓冲层的厚度为5～10nm。

可选地，所述加热电极的宽度小于所述缓冲层的宽度，所述相变材料功能层的宽度与所述缓冲层的宽度相同。

可选地，所述顶电极靠近所述相变材料功能层的一侧具有凸出部，所述凸出部的端面与所述相变材料功能层接触。

可选地，所述凸出部的宽度小于所述相变材料功能层的宽度。

另一方面，本发明实施例还提供了一种具有缓冲层的低功耗的相变存储单元的制备方法，包括：

在衬底上形成底电极；

在所述底电极上制备绝缘层，对所述绝缘层进行图形化得到通孔，并通过所述通孔暴露出所述底电极，在所述通孔内依次制备加热电极、缓冲层和相变材料功能层，所述缓冲层材料为CuSbM₂，其中，M为S或者Se；

制备顶电极。

可选地，所述缓冲层的厚度为5～10nm。

可选地，在所述底电极上制备绝缘层，对所述绝缘层进行图形化得到通孔，并通过所述通孔暴露出所述底电极，在所述通孔内依次制备加热电极、缓冲层和相变材料功能层，包括：

在所述底电极上制备第一绝缘层，对所述第一绝缘层进行图形化得到第一通孔，在第一通孔内制备加热电极；