圖5(a)示出了PVD和MOCVD GST合金間器件復(fù)位電流性能比較測試結(jié)果。圖5(b)示出了用N和C摻雜的MOCVD GST325、用N和C摻雜的MOCVD GST225及沒有N和C的PVD GST225制作的PCM器件復(fù)位-電流(R-I)和I-V曲線的重疊情況。所有這些器件的名義尺寸是100nm，測得的尺寸MOCVD GST325為103nm，MOCVD GST225 和PVD GST225為106nm。在用MOCVD GST325制作的器件中，置位阻抗小于10kΩ而復(fù)位阻抗大于1MΩ，表明置位(結(jié)晶相)和復(fù)位(非晶相)之間有100x以上的動態(tài)范圍(見圖4(b))。用MOCVD GST325制作的器件中的復(fù)位電流是0.6mA，比用PVD GST225制作的器件的復(fù)位電流1.4mA小2x以上。復(fù)位電流減小可使更多器件平行編程，提高了對將PCM延伸到DRAM和SCM應(yīng)用至關(guān)重要的寫入帶寬。研究工作還發(fā)現(xiàn)有C和N摻雜的MOCVD GST合金動態(tài)導(dǎo)通電阻較大，在編程過程中就產(chǎn)生更為有效的歐姆發(fā)熱，有助于二種MOCVD薄膜中所見的較低Ireset。

?

　　器件速度和10年數(shù)據(jù)保持溫度

　　未來應(yīng)用的最佳合金既要求速度性能，也要求提高數(shù)據(jù)保持溫度。MOCVD GST淀積工藝中的415 GST合金顯示出比GST225和GST325優(yōu)越得多的性能。圖6(a)是MOCVD GST415合金的置位速度，為65ns，這比GST225合金典型的～200ns置位速度快3x。由于進(jìn)行此測試的器件尺寸在～100nm，故尺寸在～10nm的器件速度有望大大增加。但是，在采用合適合金的特殊情況下，甚至尺寸在～100nm的器件都能得到高達(dá)12ns的速度。

?

　　GST 415合金的另一個最重要性能是10年數(shù)據(jù)保持溫度為118℃(圖6(b))，比目前用于商用產(chǎn)品與廣泛用于研發(fā)活動的GST 225合金高近20℃。較高的數(shù)據(jù)保持溫度提高了器件可靠性，并能使GST在嵌入存儲器中用于較高溫度環(huán)境下的器件。SiO2納米晶摻雜的GST 415合金實(shí)際上能達(dá)到高于200℃的10年數(shù)據(jù)保持溫度。

　　循環(huán)壽命

　　相變存儲器的重要特性之一是其循環(huán)壽命比基于電荷的非易失存儲器(即NOR或NAND閃存)長1000x，由于電流誘發(fā)的漏電和其他蛻變機(jī)理，后者約在循環(huán)1x104至1x106次后失效。高循環(huán)壽命使得PCM成為SCM應(yīng)用中DRAM部分潛在的替代存儲器，要求的循環(huán)至少1x109。 已有循環(huán)壽命達(dá)1x1013的個別探索型器件顯示出置位能量減少。由于其非易失性質(zhì)，在替代DRAM時不需要數(shù)據(jù)更新，這就大大地減少了數(shù)據(jù)中心以至于個人計算機(jī)內(nèi)的能耗。隨著用PCM存儲替代DRAM的軟件結(jié)構(gòu)變化，研究預(yù)測，循環(huán)壽命1×1010對于替代DRAM可能已經(jīng)足夠了。圖7著重示出了GST填充的70nm、3:1高深寬比器件中循環(huán)壽命>1×1010的器件。

?

　　總結(jié)

　　表1總結(jié)了用MOCVD填充<100nm高深寬比結(jié)構(gòu)的能力以及MOCVD GST 325 和 MOCVD GST 415與PVD GST 225比較的電學(xué)性能。第二行比較了填充不同深寬比的3D器件結(jié)構(gòu)。證明ATMI MOCVD GST工藝能填充用于約束器件的較高深寬比和<40nm通孔。還說明了該工藝將能實(shí)現(xiàn)<15nm結(jié)構(gòu)的填充。第3-7行是深寬比小于1:1制作的器件基本資料和電學(xué)特性。該工藝原理上說明通過現(xiàn)場摻雜C和N可調(diào)整并提高性能，依據(jù)GST 325合金復(fù)位電流減少2x，這優(yōu)于PVD GST。可獲得品質(zhì)優(yōu)秀的GST 415合金用于高速器件。基于MOCVD GST的PCM可循環(huán)1×1010次以上，并在100℃以上高溫下工作。