鍺銻合金相變化記憶體元件製作暨電性量測

陳志誠(Chen, Chih Chenge)

指導教授 ： 周麗新

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2010年)

摘要

在相變化記憶體元件其相變化層材料的選擇上，不同於多數研究團隊選用 Ge2Sb2Te5 材料，我們選用了 GeSb9 二元合金，擬在新穎材料的開發上能有所作為。在元件結構設計上，採用傳統的三明治 (Sandwich) 結構，元件製備過程中配合了濕式蝕刻法來將上電極層和相變化層同時蝕刻去除，最後觀察 GeSb9 相變化記憶體元件其電性質。除此之外，也設計平行電極結構元件，觀察其電性並討論在具有相同的相變化層體積之下，兩種元件結構在電性質上的差異。
從三明治結構元件的電性結果可觀察出，元件確實產生了切換的現象，我們推測這是由於在相變化層中產生結晶通道的結果。當元件線寬越小時，其 OFF state 電阻值越大；但其中界面電阻佔據 OFF state 電阻值相當大的比例，且隨著關鍵尺寸下降，佔據比例會增加。實驗中各尺寸元件 ON state 電阻值接近，說明線寬在微米尺度下，ON state 電阻值與元件線寬尺寸無關。而在電切換上，以 GeSb9 為相變化層材料的元件，線寬小於 2×2 μm2 能清楚明顯辨別元件電阻態的差異。我們發現在切換後持續施加功率，元件會出現低電阻的切換，推測這是由於持續加功率的過程中，相變化層其他地方也漸漸產生結晶而生成額外的結晶通道的結果。
將平行電極元件與 Sandwich 元件作比較，當具有相同的相變化層體積時，卻由於結構幾何形狀因素，導致輸出相同功率卻無法使平行電極元件相變化層產生相轉變的結果。最後，我們針對實驗上製程的改進作討論，提出相對可行的解決方法，作為之後在次微米尺寸元件上的參考。

關鍵字

相變化記憶體

並列摘要

無資料

並列關鍵字

phase change memory

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