相变存储单元的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种相变存储单元的制备方法，尤其涉及一种具有弯折的碳纳米管线 的相变存储单元的制备方法。
【背景技术】
[0002] 存储器是信息产业中重要的组成部件之一，如何发展新型的低成本、高密度、速度 快、长寿命的非易失存储器一直是信息产业研究的重要方向。
[0003] 作为非易失性存储器的下一代产品，相变存储器是一种利用特殊相变材料的晶相 与非晶相导电性的差异来存储信息的存储器。相变存储器基于其独特的特点如较快的响应 速度、较优的耐用性以及较长的数据保存时间等，已备受关注，其不仅能够在移动电话、数 码相机、MP3播放器、移动存储卡等民用微电子领域得到广泛应用，而且在航空航天及导弹 系统等军用领域有着重要的应用前景。
[0004] 然而，相变存储器在真正实用化之前还有很多问题需要解决，如现有技术的相变 存储器的制备方法中，一般利用金属或半导体材料作为加热元件，加热所述相变材料使之 产生相变，但由于加热元件在多次的循环加热过程中易受热变形或氧化，从而影响相变存 储器的使用寿命，并且响应速度较慢，难以满足数据高速读写的需要。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，确有必要提供一种具有较长使用寿命且具有较快的响应速度的相变存 储单元的制备方法。
[0006] -种相变存储单元的制备方法，包括：在一基底一表面设置一碳纳米管线，所述碳 纳米管线的轴向平行于所述基底的表面；将所述碳纳米管线弯折形成一弯折部；设置一第 一电极、第二电极及一第三电极，所述第一电极、第二电极分别与所述碳纳米管线的两端电 连接，所述第三电极与所述碳纳米管线的弯折部间隔设置；以及沉积一相变层至少部分覆 盖所述弯折部，并且与所述第三电极电连接。
[0007] -种相变存储单元的制备方法，包括：步骤S21，提供一基底；步骤S22,在基底一 表面间隔设置多个牺牲柱；步骤S23,提供一碳纳米管线材，将所述碳纳米管线材的一端固 定于所述基底表面；步骤S24,围绕一牺牲柱弯折所述碳纳米管线材，形成一弯折部后切断 所述碳纳米管线材，形成一碳纳米管线；步骤S25,重复步骤S23及步骤S24,形成多个碳纳 米管线后去除所述牺牲柱；步骤S26,设置多个第一电极、第二电极及第三电极，所述第一 电极、第二电极分别与碳纳米管线的两端电连接，所述第三电极与所述多个碳纳米管线的 多个弯折部间隔设置；以及步骤S27,在多个碳纳米管线的弯折部分别沉积一相变层，并且 与所述第三电极电连接。
[0008] 相较于现有技术，本发明提供的相变存储单元的制备方法，通过将碳纳米管线弯 折，然后将碳纳米管线的弯折部作为加热器件加热所述相变层，可以充分利用碳纳米管线 在弯折部的热量积累，能够提高所述相变层的热响应效率，进而提高所述相变存储单元及 相变存储器的读写速率。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明第一实施例提供的相变存储单元的结构示意图。
[0010] 图2为本发明第一实施例提供的碳纳米管线弯折部的局部放大图。
[0011] 图3为本发明第一实施例提供的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0012] 图4为本发明第一实施例提供的扭转的碳纳米管线的扫描照片。
[0013] 图5为本发明第二实施例提供的相变存储单元的结构示意图。
[0014] 图6为本发明第二实施例提供的相变存储单元中弯折部的结构示意图。
[0015] 图7为本发明第三实施例提供的相变存储单元的制备方法的工艺流程图。
[0016] 图8为图7所示的相变存储单元的制备方法中制备相变层的的工艺流程图。
[0017] 图9为本发明第四实施例提供的相变存储单元的制备方法的工艺流程图。
[0018] 图10为图9所示的相变存储单元的制备方法中弯折碳纳米管线的工艺流程图。
[0019] 图11为本发明第五实施例提供的相变存储器的结构示意图。
[0020] 主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种相变存储单元的制备方法，包括： 在一基底一表面设置一碳纳米管线，所述碳纳米管线的轴向平行于所述基底的表面； 将所述碳纳米管线弯折形成一弯折部； 设置一第一电极、第二电极及一第三电极，所述第一电极、第二电极分别与所述碳纳米 管线的两端电连接，所述第三电极与所述碳纳米管线的弯折部间隔设置；以及 沉积一相变层至少部分覆盖所述弯折部，并且与所述第三电极电连接。
2. 如权利要求1所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，通过从超顺排碳纳米 管阵列中直接拉伸出来获得所述碳纳米管线。
3. 如权利要求3所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线包括 相对的第一端及第二端，将所述碳纳米管线弯折包括将所述碳纳米管线的第一端和第二端 逐渐靠近，从而使碳纳米管线位于第一端和第二端之间的部分弯折形成一弯折部。
4. 如权利要求1所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，进一步包括将所述碳 纳米管线弯折形成至少一弧形，该弧形至少一点的曲率k>l/R，其中R为该点的曲率半径。
5. 如权利要求1所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，进一步包括将所述碳 纳米管线弯折形成至少一折角，该折角的角度9大于30度小于120度。
6. 如权利要求1所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，进一步包括将所述碳 纳米管线螺旋回转形成一回型环状结构的弯折部。
7. 如权利要求1所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，所述相变层通过以下 步骤沉积在所述基底的表面： 提供一掩模，所述掩模具有多个通孔； 将所述掩模设置在所述基底的表面，对应通孔位置处的所述弯折部及所述第三电极通 过所述通孔暴露出来； 在所述基底的表面沉积相变层，覆盖所述通孔位置处的弯折部及所述第三电极；以及 去除所述掩模。
8. -种相变存储单元的制备方法，包括： 步骤S21，提供一基底； 步骤S22,在基底一表面间隔设置多个牺牲柱； 步骤S23,提供一碳纳米管线材，将所述碳纳米管线材的一端固定于所述基底表面； 步骤S24,围绕一牺牲柱弯折所述碳纳米管线材，形成一弯折部后切断所述碳纳米管线 材，形成一碳纳米管线； 步骤S25,重复步骤S23及步骤S24,形成多个碳纳米管线后去除所述牺牲柱； 步骤S26,设置多个第一电极、第二电极及第三电极，所述第一电极、第二电极分别与碳 纳米管线的两端电连接，所述第三电极与所述多个碳纳米管线的多个弯折部间隔设置；以 及 步骤S27,在多个碳纳米管线的弯折部分别沉积一相变层，并且与所述第三电极电连 接。
9. 如权利要求8所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，进一步包括一碳纳米 管线材供给装置，所述碳纳米管线材供给装置连续不断的供应碳纳米管线材，并带动所述 碳纳米管线材弯折。
10. 如权利要求9所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线材供 给装置包括一针管及针头，所述碳纳米管线材位于针管内，且通过所述针头露出。
11. 如权利要求10所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，将从所述针头露出 的碳纳米管线材的一端固定于所述基底表面，并拉动所述碳纳米管线材，围绕所述牺牲柱 弯折，并将弯折后的碳纳米管线材的另一端拉离所述牺牲柱预定距离后，固定于所述基底 表面。
12. 如权利要求8所述的相变存储单元的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线材围 绕所述牺牲柱转动多圈，使碳纳米管线材在所述牺牲柱的表面形成多圈结构，得到一回型 环状结构的弯折部。
【专利摘要】本发明提供一种相变存储单元的制备方法，包括：在一基底一表面设置至少一碳纳米管线，所述碳纳米管线的轴向平行于所述基底的表面；弯折所述至少一碳纳米管线，形成一弯折部；设置一第一电极、第二电极及一第三电极，所述第一电极、第二电极分别设置于所述弯折部的两侧且与所述碳纳米管线电连接，所述第三电极与所述碳纳米管线的弯折部间隔设置；以及沉积一相变层至少部分覆盖所述弯折部，并且与所述第三电极电连接。
【IPC分类】H01L45-00
【公开号】CN104779346
【申请号】CN201410016750
【发明人】柳鹏, 吴扬, 李群庆, 姜开利, 王佳平, 范守善
【申请人】清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2014年1月15日
【公告号】US20150200367