[发明专利]微控制器用低功耗嵌入式相变存储器及其相变存储材料与制备方法

权利要求书

1.一种微控制器用嵌入式相变存储器，包括动态随机存取存储单元和非易失性存储单元，其特征在于，所述动态随机存取存储单元和非易失性存储单元同时生长于同一基片上。

2.如权利要求1所述的微控制器用嵌入式相变存储器，其特征在于，所述动态随机存取存储单元使用的相变材料的化学式为Sb_aTe₃、Si_bSb_cTe₃或Ge_dSb_eTe₅；其中：2≤a≤7，0＜b≤1，2≤c≤7，0＜d≤2，4≤e≤10；所述非易失性存储单元使用的相变材料的化学式为Si_mSb_nTe₃或Si_zGe_xSb_yTe₅；其中：2≤m≤5，2≤n≤7，2≤z≤9，0＜x≤2，4≤y≤10。

3.如权利要求1或2所述的微控制器用嵌入式相变存储器的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供同时生长有DRAM用底电极和NVM用底电极的基片，在所述DRAM用底电极和NVM用底电极上，利用单靶材射频磁控溅射得到设计厚度的富Sb相变材料薄膜；

(2)利用化学机械抛光清除表面残留的富Sb相变材料；

(3)在薄膜上涂覆光刻胶，曝光显影仅露出NVM用底电极上方的富Sb相变材料部分；

(4)将露出部分的富Sb相变材料刻蚀去除；

(5)再次利用单靶材射频磁控溅射法在NVM用底电极上方生长厚度不超过10nm的富Sb相变材料薄膜；

(6)在NVM用底电极上方的富Sb相变材料部分注入Si离子，形成富Si的相变材料薄膜；

(7)重复步骤(5)和(6)直到获得所需要的富Si相变材料薄膜的厚度；

(8)去除光刻胶，进行热处理，使得Si元素在薄膜内部形成均匀分布；进行后道工艺，完成器件制造。

4.如权利要求3所述的微控制器用嵌入式相变存储器的制备方法，其特征在于，所述富Sb相变材料的化学式为Sb_aTe₃、Si_bSb_cTe₃或Ge_dSb_eTe₅，其中：2≤a≤7，0＜b≤1，2≤c≤7，0＜d≤2，4≤e≤10；所述富Si相变材料的化学式为Si_mSb_nTe₃或Si_zGe_xSb_yTe₅，其中：2≤m≤5，2≤n≤7，2≤z≤9，0＜x≤2，4≤y≤10。

5.如权利要求3所述的微控制器用嵌入式相变存储器的制备方法，其特征在于，采用等离子体浸没离子注入方法注入Si元素，所述的Si离子注入过程中的直流偏压DC＞200V。

6.如权利要求3所述的微控制器用嵌入式相变存储器的制备方法，其特征在于，所述的Si离子注入过程中，使用SiH₄和N₂气氛产生Si等离子体，且SiH₄和N₂的体积比小于1％。

7.如权利要求3所述的微控制器用嵌入式相变存储器的制备方法，其特征在于，所述的Si离子注入过程中，温度保持在室温至45℃。

8.如权利要求3所述的微控制器用嵌入式相变存储器的制备方法，其特征在于，所述热处理于惰性气氛中进行，热处理温度为100℃～300℃，热处理时间为1分钟～30分钟。