[发明专利]一种具有类超晶格结构的选通管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有类超晶格结构的选通管及其制备方法，属于微纳米电子技术领域。该选通管包括衬底、以及依次层叠在衬底上的第一金属电极层、类超晶格层以及第二金属电极层，类超晶格层包括周期性交替层叠的n+1个第一子层和n个第二子层，第一子层的材料为非晶碳，第二子层的材料为具有选通性能的硫系化合物。第一子层的非晶碳作为缓冲层与第一金属电极层和第二金属电极层接触，可以阻止高温导致的具有选通性能的硫系化合物材料中的原子漂移，还可以避免引入新材料交叉污染。由于非晶碳的低热导率，本申请的选通管不仅能够保证选通管阈值电压不受影响，还使得与相变存储单元集成后，相变材料融化时扩散到选通管单元的热量更小。

技术领域

本发明涉及微纳米电子技术领域，特别涉及一种具有类超晶格结构的选通管及其制备方法。

背景技术

随着大数据、云计算和物联网行业的蓬勃发展，伴随着海量信息爆炸式增长和不断膨胀的市场需求，数据的高效存储和便捷传递是当代对存储技术提出的严格要求，各种新型高性能存储技术也应运而生。其中，相变存储技术因其具有较为成熟的材料体系，制备工艺简单，与CMOS兼容性好，器件可靠性高，在速度和使用寿命方面具有优势等特点，得到业内的普遍认可。

相变存储器中存在着漏电流的问题，选通电流可能会流经周边的单元从而影响器件可靠性，所以每一个存储单元都必须连接一个选通管。由于相变材料从晶态转变为非晶态需要选通管能够提供足够大的Reset电流将其加热到一定温度来实现，而在这个过程中，选通管中具有选通性能的硫系化合物材料中的原子由于高温会导致原子漂移，进而造成选通管的失效。

发明内容

为了提高选通管的温度稳定性，本发明实施例提供了一种具有类超晶格结构的选通管及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种具有类超晶格结构的选通管，所述选通管包括衬底，以及依次层叠在所述衬底上的第一金属电极层、类超晶格层以及第二金属电极层，所述类超晶格层包括周期性交替层叠的n+1个第一子层和n个第二子层，所述第一子层的材料为非晶碳，所述第二子层的材料为具有选通性能的硫系化合物。

可选地，所述第一子层的厚度为5～30nm。

可选地，所述第二子层的厚度为5～20nm。

可选地，所述第一子层和所述第二子层的交替层叠周期次数n为5～20。

可选地，所述第一金属电极层和第二金属电极层均为惰性电极，所述惰性金属电极层的材料包括：Pt、Ti、W、Au、Ru、Al、TiW、TiN、TaN、IrO₂、ITO以及IZO中的至少一种，或Pt、Ti、W、Au、Ru、Al、TiW、TiN、TaN、IrO₂、ITO以及IZO中的任意两种或多种组合成的合金材料。

另一方面，本发明实施例还提供了一种具有类超晶格结构的选通管的制备方法，所述方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上制备第一金属电极层；

在所述第一金属电极层上制备类超晶格层，所述类超晶格层包括周期性交替层叠的n+1个第一子层和n个第二子层，所述第一子层的材料为非晶碳，所述第二子层的材料为具有选通性能的硫系化合物；

在所述类超晶格层上制备第二金属电极层。

可选地，在所述第一金属电极层上制备类超晶格层，包括：

在所述第一金属电极层上依次沉积所述第一子层和所述第二子层，直到完成交替层叠周期次数n。

可选地，所述沉积包括采用物理气相沉积、化学气相沉积、分子束外延、原子层沉积或金属有机物沉积。

可选地，所述第一子层的厚度为5～30nm。