《表1 不同器件结构的相变存储器的接触面积与复位电流》

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《相变材料Ge_2Sb_2Te_5的性质及其面向新型数据存储的应用》

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在相变存储器的早期研究中，最常见的器件结构就是垂直的蘑菇型结构[39-40]，GST材料制备在上下电极之间，其有效相变体积取决于相变材料与加热电极的接触面积。图5[41]为不同器件结构相变存储器的复位能耗随接触面积的变化，二者关系大致呈正比。所以减小加热电极的尺寸就可减小有效相变体积，从而降低复位电流，但会提高工艺的难度。为了减小接触面积，环形结构[42-43]应运而生：制备加热电极时，使用侧墙技术缩小孔洞的直径，然后在孔洞内先后沉积加热电极的金属和绝缘材料，最后进行化学机械抛光，得到环形电极，其中心区域被绝缘材料填充，此结构大大减小了与相变材料的接触面积。μ型凹槽结构[40-44]是将GST材料淀积在环形电极上部刻蚀的小孔内，使接触面积减小到400 nm2。在小孔工艺基础之上，三星半导体有限公司[45]提出边缘接触型结构，接触面积的大小由沉积的电极材料厚度决定，其复位电流达到了0.2 mA，但是这种结构需要较大的区域来放置电极。交叉侧墙结构[46]与自对准的μ型凹槽结构[47-48]使接触区域的大小突破了光刻的特征尺寸，交叉侧墙结构的接触面积由GST材料侧墙与金属加热电极侧墙交叉点的面积决定，所以接触面积的大小取决于二者的厚度，其操作电流可达0.08 mA。表1对不同器件结构的相变存储器的接触面积与复位电流（IRESET）进行了总结。