【技术实现步骤摘要】
本申请涉及存储，尤其涉及一种相变存储器、其制作方法及电子设备。
技术介绍
1、动态随机存储器(dynamic random access memory，dram)由晶体管和电容构成(1t1c，t表示晶体管，c表示电容)，是一种易失性存储器，具有操作速度较快(ns级别)、能够无限擦除等优势。然而，dram存储器需要不断通电刷新维持存储信息，数据保持力指标(retention)在ms级别，造成dram存储器的功耗较高，并且，dram存储器的制造工艺较为复杂，尤其面向先进节点下的可微缩性较差，不利于提升存储密度。因此，为了解决这些问题，需要找到一种非易失性存储器，来替代dram存储器。
2、相变存储器(phase change memory，pcm)是一种新型非易失性存储器，具有结构简单、操作简便、无需通电可长久保存数据、能耗较低、操作速度较快、可堆叠实现高存储密度等优点，替代dram存储器的可行性较高。然而，由于相变存储器中相变材料的制备工艺可控性较差，从而导致相变存储器的电学性能和重复性较差，且可靠性较低。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种相变存储器、其制作方法及电子设备，用以解决相变存储器的电学性能和重复性较差，且可靠性较低的问题。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种相变存储器，本申请实施例提供的相变存储器可以包括：多个存储结构。存储结构可以包括：层叠设置的第一电极和第二电极，以及位于第一电极与第二电极之间的相变层。相变层可以包括：至少一层相变薄膜和
3、本申请实施例提供的相变存储器中，相变层包括至少一层相变薄膜和至少一层连接薄膜，且相变薄膜和连接薄膜交替层叠设置，可以使相变材料均匀分布于相变层中，从而提升相变存储器的电学性能和可靠性，使相变存储器具有操作速度快、低延迟、低功耗、高可靠性等特点。并且，在制作工艺过程中，可以依次交替形成至少一层第一薄膜和至少一层第二薄膜，经退火处理反应后可以形成相变层，制作工艺的可控性较高，提高了相变存储器的电学特性以及产品重复性和可靠性，使相变存储器能够达到替代dram存储器的需求。在本申请的一些实施例中，相变存储器也可以替代eflash基的nand存储器、存储类内存(storage class memory，scm)等多种类型的存储器。
4、向存储结构写入第一数值时，例如第一数值可以为“1”，可以向第一电极和第二电极施加宽脉冲低幅值的电流脉冲，使得相变层中的相变材料达到结晶温度，使相变材料从非晶态转化为晶态，电阻由高阻值转变为低阻值，从而完成第一数值的写入操作。向存储结构写入第二数值时，例如第二数值可以为“0”，可以向第一电极和第二电极施加窄脉冲高幅值的电流脉冲，使相变层中的相变材料快速升温，达到熔化温度，经快速冷却后，使相变材料从晶态转变为非晶态，电阻由低阻值转变为高阻值，从而完成第二数值的写入操作。读取存储结构中存储的数值时，可以向第一电极和第二电极施加一个低幅值的电流脉冲，以读取存储结构存储的数值。
5、向存储结构写入第一数值的过程中，相变材料从非晶态转化为晶态至少需要经历两步，首先，从非晶态转化为面心立方(fcc)晶态结构，实现电阻初步降低，然后，从面心立方结构转变为密排六方(hcp)结构，进一步降低电阻，从而完成第一数值的写入操作。从非晶态转化为面心立方晶态结构，非晶态中随机分布的四元环起到了晶种的作用，该四元环的数量和寿命决定了相变材料相转变的操作速度。
6、本申请实施例中，上述相变材料可以包括但不限于：钪(sc)锑(sb)碲(te)材料、钛(ti)锑(sb)碲(te)材料、钽(ta)锑(sb)碲(te)材料、钇(y)锑(sb)碲(te)材料中的至少之一。由于相变材料中具有钪、钛、钽或钇元素，使得四元环在晶种中所占比例较高，且由于sc-te、ti-te、ta-te或y-te的键能较高，使得sc-sb-te、ti-sb-te、ta-sb-te或y-sb-te四元环的寿命较高，一般可达到50ps以上，从而使相变材料具有稳定性较高且数量较多的四元环，来完成从非晶态转变为面心立方结构的操作过程，从而提升相变材料的操作速度，例如，该操作速度可达亚纳秒(<1ns)，从而满足替代dram存储器的操作速度需求。
7、由于本申请实施例中，相变材料可以均匀分布于相变层中，因而，该相变材料中的钪、钛、钽或钇元素的含量较高，可以提升相变材料的非晶态电阻，例如，相变材料的非晶态电阻在室温下可达2e8ω/square，有利于降低第二数值写入过程中的操作电流，降低相变存储器的操作能耗。此外，本申请实施例中相变材料的结晶温度较高，一般高于200℃，使相变材料的非晶态可以承受加工过程中的热负载(thermal budget)。并且，本申请实施例中相变材料的活化能较高，一般高于2.5ev，较高的结晶温度和较高的活化能有利于相变材料非晶体的稳定性，可提升器件使用寿命，有利于多值存储。
8、在具体实施时，为了选择相变存储器中的存储结构，相变存储器还可以包括：与上述多个存储结构一一对应的多个开关器件，开关器件与对应的存储结构连接，通过控制开关器件导通或截止，可以实现对开关器件连接的存储结构的读写操作。在具体实施时，上述开关器件可以为晶体管、选通管、二极管或三极管等。
9、在具体实施时，相变层中的相变薄膜的层数可以比连接薄膜的层数多一层，即相变层可以包括至少两层相变薄膜，相变层中的每一个连接薄膜可以位于相邻的两个相变薄膜之间。这样，第一电极可以与一层相变薄膜直接接触，第二电极可以与一层相变薄膜直接接触，使第一电极和第二电极更容易向相变层中的相变材料施加相应的脉冲，并且，可以使相变层中的相变薄膜的层数较多，使相变层中分布的相变材料较多，从而，进一步提高存储结构的操作速度。
10、示例性地，本申请实施例中，相变层的厚度可以在30nm～100nm之间，例如相变层的厚度可以为50nm左右。相变层中的相变薄膜的厚度可以大于连接薄膜的厚度，从而使相变层中的相变材料较多，从而提升相变存储器的电学性能。
11、在一种可能的实现方式中，第一电极可以包括但不限于金属氮化物薄膜和碳电极，金属氮化物薄膜的厚度可以设置为90nm左右，碳电极的厚度可以设置为10nm左右。金属氮化物可以为氮化钛(tin)或氮化钽(tan)等。碳电极可以为未掺杂碳电极或掺杂碳电极，例如，可以为硅掺杂碳电极(c：si)。或者，第一电极也可以为铝(al)、铜(cu)、钨(w)、钽(ta)、铂(pt)、铱(ir)等金属电极或以上电极的组合。类似地，第二电极可以包括但不限于金属氮化物薄膜和碳电极，金属氮化物薄膜的厚度可以设置为90nm左右，碳电极的厚度可以设置为10nm左右。金属氮化物可以为氮化钛(tin)或氮化钽(tan)等。碳电极可以为未掺杂碳电极或掺杂碳电极，例如，可以为硅掺杂碳电极(c：si)。或者，第二电极也可以为铝(al)、铜(cu)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相变存储器，其特征在于，包括：多个存储结构；
2.如权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，所述相变层中的所述相变薄膜的层数比所述连接薄膜的层数多一层，所述第一电极与一层所述相变薄膜直接接触，所述第二电极与一层所述相变薄膜直接接触。
3.如权利要求1或2所述的相变存储器，其特征在于，所述连接薄膜包括：金属碲化物材料，所述连接薄膜中的所述金属碲化物材料与相邻的所述相变薄膜中的相变材料构成异质结。
4.如权利要求1或2所述的相变存储器，其特征在于，所述连接薄膜包括：金属材料；
5.如权利要求1或2所述的相变存储器，其特征在于，所述连接薄膜包括：碲化锑材料。
6.如权利要求1～5任一项所述的相变存储器，其特征在于，所述相变材料包括：钪锑碲材料、钛锑碲材料、钽锑碲材料、钇锑碲材料中的至少之一。
7.如权利要求1～6任一项所述的相变存储器，其特征在于，所述相变层的厚度在30nm～100nm之间。
8.如权利要求1～7任一项所述的相变存储器，其特征在于，还包括：与所述多个存储结构一一对应的多个开关器件
9.一种相变存储器的制作方法，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述在所述第一电极所在膜层之上依次交替形成至少一层第一薄膜和至少一层第二薄膜，包括：
11.如权利要求9或10所述的制作方法，其特征在于，所述第一薄膜包括：碲化锑材料，所述第二薄膜包括：金属碲化物材料；
12.如权利要求9或10所述的制作方法，其特征在于，所述第一薄膜包括：碲化锑材料，所述第二薄膜包括：金属材料；
13.如权利要求9～12任一项所述的制作方法，其特征在于，所述第一薄膜包括：碲化锑材料，所述第二薄膜包括：金属碲化物材料或金属材料；
14.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1～8任一项所述的相变存储器，以及壳体；所述相变存储器位于所述壳体内部。
...【技术特征摘要】
1.一种相变存储器，其特征在于，包括：多个存储结构；
2.如权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，所述相变层中的所述相变薄膜的层数比所述连接薄膜的层数多一层，所述第一电极与一层所述相变薄膜直接接触，所述第二电极与一层所述相变薄膜直接接触。
3.如权利要求1或2所述的相变存储器，其特征在于，所述连接薄膜包括：金属碲化物材料，所述连接薄膜中的所述金属碲化物材料与相邻的所述相变薄膜中的相变材料构成异质结。
4.如权利要求1或2所述的相变存储器，其特征在于，所述连接薄膜包括：金属材料；
5.如权利要求1或2所述的相变存储器，其特征在于，所述连接薄膜包括：碲化锑材料。
6.如权利要求1～5任一项所述的相变存储器，其特征在于，所述相变材料包括：钪锑碲材料、钛锑碲材料、钽锑碲材料、钇锑碲材料中的至少之一。
7.如权利要求1～6任一项所述的相变存储器，其特征在于，所述相变层的厚度在30nm～100nm之间。
8.如权利...
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