相變存儲(chǔ)器的工藝集成與優(yōu)化.pdf

1、相變隨機(jī)存儲(chǔ)器(Phase-Change Random Access Memory，PCRAM)是在納米時(shí)代發(fā)展起來(lái)的，利用硫系化合物半導(dǎo)體Ge2Sb2Te5等材料的快速阻變和可逆相變過程來(lái)實(shí)現(xiàn)高速、高密度和低功耗的非易失性存儲(chǔ)功能。相變存儲(chǔ)器作為新型的非易失性存儲(chǔ)器，其電學(xué)操作機(jī)理以及工藝集成方法與傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器都有較為明顯的差異。因此在真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)之前，對(duì)工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，工藝集成實(shí)施方法的優(yōu)化以及相變材料的遴選都極為重要

2、。本文通過模擬計(jì)算與實(shí)際工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，提出相變存儲(chǔ)工藝實(shí)施的優(yōu)化方案。主要包括以下幾點(diǎn):
　　1.相變單元工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)傳統(tǒng)電極型、環(huán)形電極型、側(cè)壁電極型等工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與比較，從降低功耗、提高單元陣列密度和工藝可性等方面進(jìn)行考量，提出在不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)下的用于量產(chǎn)的最優(yōu)化工藝方案。
　　2.相變薄膜的預(yù)處理以及工藝優(yōu)化。相變薄膜的淀積工藝是整個(gè)相變存儲(chǔ)器件制造的核心步驟。不同的相變薄膜在不同溫度下的工藝特性都不盡相同

3、，而相變材料在高溫環(huán)境下與傳統(tǒng)半導(dǎo)體絕緣材料黏附力較差等問題又都普遍存在。本文通過對(duì)工藝生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的相變材料分層、剝落等現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，提出能夠?yàn)楣に嚿a(chǎn)所用的預(yù)處理方案。
　　3.電極單元的工藝制備。電極區(qū)域的工藝步驟是整個(gè)相變存儲(chǔ)器工藝制程中另一個(gè)核心技術(shù)。本文圍繞垂直側(cè)壁型電極淀積方案及傳統(tǒng)電極優(yōu)化方案展開研究，確立了完成兩種電極的工藝優(yōu)化方案及集成方法。
　　4.通過測(cè)試與失效分析相結(jié)合的方法分析相變單元失效的