[发明专利]一种相变存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种相变存储器，其特征在于，自下而上包括衬底、掺杂层、二极管和相变电阻，其中，所述衬底的上方为掺杂层，所述掺杂层和衬底中包括至少两个浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离的深度大于所述掺杂层的深度；所述二极管位于两个浅沟槽隔离之间，所述二极管包括第一二维晶体膜和第二二维晶体膜，且所述第一二维晶体膜与所述掺杂层接触，所述第二二维晶体膜位于所述第一二维晶体膜的上方，所述相变电阻包括下电极、具有相变能力的硫化物和上电极，其中，所述下电极、硫化物和上电极依次位于所述第二二维晶体膜上方。

2.根据权利要求1所述的一种相变存储器，其特征在于，所述第一二维晶体膜为硅烯，磷烯，黑磷，锗烯、锡烯、三嗪基石墨相氮化碳或过渡金属硫化物中的一种；所述第二二维晶体膜为硅烯，磷烯，黑磷，锗烯、锡烯、三嗪基石墨相氮化碳或过渡金属硫化物中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种相变存储器，其特征在于，所述过渡金属硫化物为MoTe₂、MoS₂、MoSe₂、WSe₂、ReSe₂、TaS₂、TaSe₂、TaTe₂、NbS₂、NbSe₂、NbTe₂、MoS₂、WTe₂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种相变存储器，其特征在于，所述第一二维晶体膜具有N型半导体性质，所述第二二维晶体膜具有金属性质。

5.根据权利要求1所述的一种相变存储器，其特征在于，所述第一二维晶体膜具有N型半导体性质，所述第二二维晶体膜具有P型半导体性质。

6.根据权利要求1所述的一种相变存储器，其特征在于，所述具有相变能力的硫化物为GeTe-Sb₂Te₃体系、GeTe-SnTe体系、Sb₂Te体系、In₃SbTe₂体系、Sb掺杂体系中的至少一种，或者为掺杂Sc、Ag、In、Al、In、C、S、Se、N、Cu、W元素的GeTe-Sb₂Te₃体系、GeTe-SnTe体系、Sb₂Te体系、In₃SbTe₂体系、Sb掺杂体系中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种相变存储器，其特征在于，所述下电极为石墨烯电极。

8.一种制备相变存储器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：在衬底表面通过离子注入形成掺杂层；

S02：通过光刻刻蚀在掺杂层和衬底中形成凹槽，且凹槽的深度大于掺杂层的深度；

S03：在凹槽中填充绝缘材料，并平坦化形成浅沟槽隔离；

S04：依次在掺杂层和浅沟槽隔离的表面沉积第一二维晶体膜、第二二维晶体膜和下电极；

S05：依次在下表面上沉积具有相变能力的硫化物和上电极；

S06：通过光刻刻蚀工艺图形化上电极、具有相变能力的硫化物、下电极、第二二维晶体膜和第一二维晶体膜，在两个浅沟槽之间形成包括二极管和相变电阻的相变存储器单元。

9.根据权利要求8所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述步骤S04中依次在掺杂层和浅沟槽隔离表面沉积具有N型半导体性质的第一二维晶体膜、具有金属性质的第二二维晶体膜和石墨烯下电极；所述第一二维晶体膜、第二二维晶体膜和下电极在同一设备中沉积生长。

10.根据权利要求8所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述步骤S04中依次在掺杂层和浅沟槽隔离表面沉积具有N型半导体性质的第一二维晶体膜、具有P型半导体性质的第二二维晶体膜和石墨烯下电极。