[发明专利]相变材料呈环形的相变存储器器件单元及制备方法

权利要求书

1、相变材料呈环形的相变存储器器件单元，第1绝缘材料层(2)位于衬底(1)上，下电极层(3)制作在第1绝缘材料层(2)上，第2绝缘材料层(4)制作在下电极层(3)上，在第2绝缘材料上开有一孔(5)并填充加热电极材料，绝热材料层(6)位于第2绝缘层(4)上，并在对应于加热电极上方的绝热材料层上开孔，其特征在于呈环形的相变材料制作在绝热材料的孔中，使环形相变材料的下端面与加热电极接触，与加热电极和上电极相连的环形相变材料作为信息存储的载体，且环形相变材料中心填充绝缘材料。

2、按权利要求1所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元，其特征在于所述的环形相变材料的外径与加热电极材料的直径相等。

3、按权利要求1所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元，其特征在于所述的环形相变材料的外径小于加热电极材料的直径。

4、按权利要求1所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元，其特征在于所述的加热电极材料的直径小于环形相变材料的外径而大于环形相变材料的内径。

5、按权利要求1所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元，其特征在于所述的衬底为硅片、绝缘层上的硅衬底、玻璃、GaAs、SiO₂、塑料或晶体材料中任意一种。

6、按权利要求1-4中任一项所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元，其特征在于所述的电极材料由W、Pt、Au、Ti、Al、Ag、Cu或Ni中单金属材料中任一种构成，或其组合成的合金材料构成。

7、按权利要求1-4中任一项所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元，其特征在于所述的加热电极材料为W、Pt、Au、Ti、Al、Ag、Cu或Ni中单金属材料中任一种的氮化物或氧化物。

8、按权利要求1-4中任一项所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元，其特征在于所述的绝缘材料层由氧化物、氮化物、碳化物、硫化物中一种构成或至少两种形成的混合物构成。

9、制备如权利要求1-4中任一项所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元的方法，其制备工艺步骤是：

a)在衬底上制备第1绝缘材料层；

b)在第1绝缘材料层上制备下电极层；

c)在下电极层上制备第2绝缘材料层；

d)在第2绝缘材料层中开孔，并填充加热电极材料，使之与下电极保持良好的电接触，第2绝缘材料层上的加热电极材料采用抛光工艺去除；

e)接在第2绝缘层上制备一层绝热材料层，并在加热电极的上方开孔；

f)在绝热材料层上的孔内采用薄膜制备工艺和纳米加工技术制备出环形相变材料，并使环形相变材料的下端面与加热电极保持良好的接触；

g)在环形相变材料孔内填充第3绝缘材料层；

h)利用抛光工艺去除绝热材料层上面的相变材料层和第3绝缘材料层；

i)在环形相变材料上制备上电极；

j)采用纳米加工技术把相变存储器器件单元的上、下电极与器件单元的控制开关及外围电路集成，制备出纳米尺度的相变存储器器件单元。

10、按权利要求9所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元的制备方法，其特征在于所述的第1、第2或第3绝缘材料层的制备采用溅射法、蒸发法、等离子体辅助沉积法、化学气相沉积法或原子层沉积法中任一种。

11、按权利要9所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元的制备方法，其特征在于所述的电极材料制备采用溅射法、蒸发法、等离子体辅助沉积法、化学气相沉积法或原子层沉积法中任一种。

12、按权利要9所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元的制备方法，其特征在于所述的在第2绝缘材料层和绝热材料层中开孔，以及电极成形所采用的方法为光刻技术、聚焦离子束刻蚀技术、电子束光刻法、极紫外光刻法或纳米压印法中任一种。

13、按权利要9所述的相变材料呈环形的相变存储器器件单元的制备方法，其特征在于所述的在第2绝缘材料层的孔内填充加热电极材料采用溅射法、蒸发法、等离子体辅助沉积法、化学气相沉积法或原子层沉积法中任一种。