用于相变存储器的硫系化合物及器件研究
发布时间：2025-08-12 15:38
从2001年intel在IEDM发表第一篇相变存储器的论文到2005年samsung在VLSI发表256M的PCRAM的实验数据，相变存储器的发展迅猛。Intel甚至在2006年第21届非挥发性半导体内存学会上称“32nm以后是相变存储器的时代”。相变存储器由于其工艺简单，操作速度快，疲劳和保持特性好，与CMOS工艺兼容，是下一代非挥发存储器的有力的竞争者。但是相变存储器由于本身的特点所限，存在着RESET电流大，阻值分布问题，热稳定性问题。本文正是围绕RESET电流和提高PCRAM热稳定性两个关键点分成五章进行了相关研究。 第二章测量了退火温度对Ge2Sb2Te5电学性能和结构的影响。发现随着退火温度的增加，GST薄膜的电阻率降低，非晶态与晶态GST电阻率的比大于10～4，在退火过程中，发现电阻率下降有两个速度，随着退火温度的升高，薄膜电阻率有再次升高的趋势。XRD测量显示随着退火温度身高，GST首先发生非晶向FCC结构的转变，然后发生FCC结构向hex结构的转变。实验测量了FCC结构晶格常数是a=0...
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 相变存储器的写、擦和读操作
1.3 用于相变存储器的材料的特性要求
1.4 相变材料研究历史
1.5 SbTe合金和GeSbTe合金的特性
1.6 相变存储器的基本特性和问题
1.6.1 相交存储器的基本特性
1.6.2 相变存储器中的问题
1.7 本论文的研究目的及内容
参考文献
第二章 Ge2Sb2Te5材料结构和电学性能
2.1 引言
2.2 样品的制备
2.3 ICP分析
2.4 退火温度对电阻率的影响
2.5 XRD分析
2.6 Raman分析
2.7 膜厚对晶体结构的影响
2.8 膜厚对薄膜电性能的影响
2.9 相变存储器单元的Ⅰ-Ⅴ特性
2.10 分析与讨论
2.11 本章小结
参考文献:
第三章 N和Si掺杂的Ge2Sb2Te5的热稳定性研究
3.1 引言
3.2 掺N对Ge2Sb2Te5薄膜结构和电性能影响
3.2.1 样品的制备
3.2.2 测试结果
3.2.3 分析与讨论
3.3 掺Si对Ge2Sb2Te5薄膜结构和电性能影响
3.3.1 样品的制备
3.3.2 测试结果
3.3.3 分析与讨论
3.4 掺Si,N对Ge2Sb2Te5薄膜热稳定性的影响
3.4.1 样品的制备
3.4.2 电学测量
3.4.3 DSC测量
3.4.4 SEM观察
3.4.5 Raman谱
3.4.6 XPS测试
3.4.7 分析与讨论
3.5 本章小结
参考文献
第四章 薄膜厚度对Ge2Sb2Te5热稳定性的影响
4.1 引言
4.2 样品的制备
4.3 膜厚对Ge2Sb2Te5薄膜结晶温度的影响
4.4 膜厚对Ge2Sb2Te5薄膜结晶孕育时间的影响
4.5 分析与讨论
4.6 本章小结
参考文献:
第五章 相变存储器热学特性模拟
5.1 引言
5.2 PCRAM热学模型
5.3 尺寸和GST材料对Ireset影响
5.3.1 GST厚度对Ireset影响
5.3.2 电极尺寸对Ireset影响
5.3.3 GST电阻率对Ireset影响
5.4 加热层对Ireset影响
5.4.1 加热层电阻率对Ireset影响
5.4.2 加热层热传导系数对Ireset影响
5.4.3 加热层比热对Ireset影响
5.5 参数优化的例子
5.6 本章小结
参考文献:
第六章 边接触结构相变存储器的制备
6.1 引言
6.2 器件参数与版图
6.3 PCRAM器件工艺流程
6.4 PCRAM器件制备工艺
6.4.1 清洗
6.4.2 介质层
6.4.3 光刻
6.4.4 薄膜沉积
6.4.5 薄膜粘附性问题
6.4.6 下电极刻蚀问题
6.5 PCRAM器件测试结果与分析
6.5.1 DCI—V曲线
6.5.2 阀值电压Vth
6.5.3 RESET电流
6.6 本章小结
参考文献:
第七章 总结
博士期间论文与会议一览
致谢
本文编号：4058751
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 相变存储器的写、擦和读操作
1.3 用于相变存储器的材料的特性要求
1.4 相变材料研究历史
1.5 SbTe合金和GeSbTe合金的特性
1.6 相变存储器的基本特性和问题
1.6.1 相交存储器的基本特性
1.6.2 相变存储器中的问题
1.7 本论文的研究目的及内容
参考文献
第二章 Ge2Sb2Te5材料结构和电学性能
2.1 引言
2.2 样品的制备
2.3 ICP分析
2.4 退火温度对电阻率的影响
2.5 XRD分析
2.6 Raman分析
2.7 膜厚对晶体结构的影响
2.8 膜厚对薄膜电性能的影响
2.9 相变存储器单元的Ⅰ-Ⅴ特性
2.10 分析与讨论
2.11 本章小结
参考文献:
第三章 N和Si掺杂的Ge2Sb2Te5的热稳定性研究
3.1 引言
3.2 掺N对Ge2Sb2Te5薄膜结构和电性能影响
3.2.1 样品的制备
3.2.2 测试结果
3.2.3 分析与讨论
3.3 掺Si对Ge2Sb2Te5薄膜结构和电性能影响
3.3.1 样品的制备
3.3.2 测试结果
3.3.3 分析与讨论
3.4 掺Si,N对Ge2Sb2Te5薄膜热稳定性的影响
3.4.1 样品的制备
3.4.2 电学测量
3.4.3 DSC测量
3.4.4 SEM观察
3.4.5 Raman谱
3.4.6 XPS测试
3.4.7 分析与讨论
3.5 本章小结
参考文献
第四章 薄膜厚度对Ge2Sb2Te5热稳定性的影响
4.1 引言
4.2 样品的制备
4.3 膜厚对Ge2Sb2Te5薄膜结晶温度的影响
4.4 膜厚对Ge2Sb2Te5薄膜结晶孕育时间的影响
4.5 分析与讨论
4.6 本章小结
参考文献:
第五章 相变存储器热学特性模拟
5.1 引言
5.2 PCRAM热学模型
5.3 尺寸和GST材料对Ireset影响
5.3.1 GST厚度对Ireset影响
5.3.2 电极尺寸对Ireset影响
5.3.3 GST电阻率对Ireset影响
5.4 加热层对Ireset影响
5.4.1 加热层电阻率对Ireset影响
5.4.2 加热层热传导系数对Ireset影响
5.4.3 加热层比热对Ireset影响
5.5 参数优化的例子
5.6 本章小结
参考文献:
第六章 边接触结构相变存储器的制备
6.1 引言
6.2 器件参数与版图
6.3 PCRAM器件工艺流程
6.4 PCRAM器件制备工艺
6.4.1 清洗
6.4.2 介质层
6.4.3 光刻
6.4.4 薄膜沉积
6.4.5 薄膜粘附性问题
6.4.6 下电极刻蚀问题
6.5 PCRAM器件测试结果与分析
6.5.1 DCI—V曲线
6.5.2 阀值电压Vth
6.6 本章小结
参考文献:
第七章 总结
博士期间论文与会议一览
致谢
本文编号：4058751
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