基于Ge2Sb2Te5存儲介質(zhì)的相變存儲器疲勞特性分析

李　瑩，詹奕鵬，王　蕾

（中芯國際集成電路制造（上海）有限公司，上海201203）

基于Ge2Sb2Te5存儲介質(zhì)的相變存儲器疲勞特性分析

李瑩，詹奕鵬，王蕾

（中芯國際集成電路制造（上海）有限公司，上海201203）

相變存儲器由于操作電壓低，讀取速度快，制造工藝簡單且與成熟CMOS工藝兼容，被認(rèn)為最有可能替代Flash成為主流非易失性存儲器。相變存儲介質(zhì)在存儲中體積變化是影響器件可靠性的一個重要因素。研究了相變存儲器在疲勞測試中的電性特征，利用高分辨率透射電子掃描電鏡及傅里葉轉(zhuǎn)換分析方法，研究相變存儲器疲勞測試后相變介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。若底部電極與相變介質(zhì)的接觸存在納米量級不平整，那么接觸表面將產(chǎn)生大電流密度，造成過操作，產(chǎn)生明顯的體積收縮比。可以預(yù)測在多次的寫擦操作后將導(dǎo)致相變介質(zhì)形成空洞，與底部接觸電極脫附。因此，控制底部接觸電極與相變介質(zhì)接觸形貌對器件疲勞特性有著至關(guān)重要的影響。

相變存儲器；疲勞特性；Ge2Sb2Te5；晶體結(jié)構(gòu)

1　引言

相比于傳統(tǒng)存儲器利用電荷形式進(jìn)行存儲，相變存儲器（PCRAM）主要利用存儲介質(zhì)，即可逆相變材料晶態(tài)和非晶態(tài)的導(dǎo)電性差異實(shí)現(xiàn)存儲，被稱為是“操縱原子排列而實(shí)現(xiàn)存儲”的新型存儲器。PCRAM不僅綜合了目前半導(dǎo)體存儲器市場上主流的DRAM、 SRAM和Flash等存儲器的優(yōu)良特性，而且還具有微縮性能優(yōu)越、非易失性、循環(huán)壽命長、數(shù)據(jù)穩(wěn)定性強(qiáng)、功耗低、可與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容等諸多優(yōu)勢，被認(rèn)為是下一代非揮發(fā)存儲技術(shù)的最佳解決方案之一［1］。……