相变存储器(PCM)是一种利用锗锑碲(GST)合金材料在非晶态与晶态之间发生快速、可逆相变的特性来存储数据的非易失性存储器,具有高速度、低功耗和高存储密度等优点,在汽车电子、人工智能计算、工业控制等嵌入式领域发挥着重要作用。

GST材料退火的两大核心应用
在GST材料的研发与器件制造过程中,退火是一项关键且必须的工艺环节,其主要应用体现在以下两个方面:
材料晶化与性能调控
在器件制备初期,需通过退火工艺实现均匀、可控的晶体化,将其从高电阻转为低电阻(即非晶态→晶态),以获得特定的电学或光学性能;
相变行为与器件性能研究
通过在不同温度与时间条件下对GST样品进行退火实验,可观测其电阻与结构变化,为器件优化提供关键数据支撑。

*GST材料,图源网络,侵删
GST与传统半导体材料退火的区别
与传统半导体材料(如硅)通过退火修复晶格损伤不同,GST(锗锑碲)材料的退火并非单纯的缺陷修复过程。

*GST材料与传统半导体材料退火的区别
GST材料退火的核心在于精确控制其相变状态,因此对于退火的温度、时间、气氛等提出了严格的要求:
1、精确的温度控制
退火温度须高于GST结晶温度,且低于其熔点温度(约600°C),温度过低,结晶无法发生或速度过慢;温度过高则可能导致器件功能破坏或材料分解。
2、严谨的时间窗口
退火时间需确保材料完成充分的晶核形成与晶粒生长,同时防止时间过长导致的晶粒过度生长或不必要的相分离。
3、惰性氛围保护
退火通常在氮气或氩气等惰性环境中进行,以避免GST材料(特别是碲)在高温下被氧化。
根据以上GST半导体材料的特性,晟鼎RTP快速退火炉提供了可靠的解决方案:
1、精准的温度控制:
温度制程范围覆盖200-1250℃,采用PID 控温,可精准控制温度升温,保证良好的重现性与温度均匀性,符合GST材料对于退火温度要求。
2、升温速率快:
可达150℃/s,工艺时间短,可避免GST材料结晶过度或相分离。
3、工艺灵活:
标配2组工艺气体,可根据不同材料需求调节气体,满足GST材料对于惰性气氛的要求。

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