[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。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，第一子层的材料包括GeS或GeSe，第二子层的材料包括GeTe、ZnTe、AlTe、SiTe、BTe或CTe中的一种。由于GeS和GeSe材料均具有较高的稳定性，可以阻止由于高温导致的第二子层材料中的Te的扩散分离。同时，类超晶格结构各子层很薄，相邻阱之间的耦合很强，在类超晶格层中形成周期性的量子势阱，原来在各量子阱中的分立的能级扩展成为能带，可以减小带隙宽度，从而降低功耗，并且更好的与存储器件单元集成。

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，所以要实现相变存取的高密度存储，选通管也是一个十分关键的因素。

目前，用作选通管的典型材料为硫系化合物，常用材料是GeS、GeSe以及GeTe。其中，GeS和GeSe中的S原子和Se原子半径较小，与Ge成键比较稳定，因此GeS和GeSe具有良好的温度热稳定性，易于形成稳定的晶格取向；但由于GeS迁移率带隙比较宽，因此它的阈值电压比较大。而GeTe材料中Te原子半径比较大，因此，GeTe的迁移率带隙比较小，使他具有较低的阈值电压；但跟GeS和GeSe相比温度热稳定性较差。因此，上述材料的综合性能较差，很难满足高性能选通管的要求。

发明内容

为了满足高性能选通管的需求，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GeS或GeSe，所述第二子层的材料包括GeTe、ZnTe、AlTe、SiTe、BTe或CTe中的一种。

可选地，所述第一子层的厚度为2～15nm，所述第二子层的厚度为2～10nm。

可选地，所述第一子层和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所述第二金属电极层均为惰性金属电极层。

可选地，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GeS或GeSe，所述第二子层的材料包括GeTe、ZnTe、AlTe、SiTe、BTe或CTe中的一种；