论文摘要
随着摩尔定律的不断推进，集成电路工艺尺寸已经进入纳米时代。在越来越小的单元尺寸下，Flash技术已逐渐不能满足需求，而最有可能成为下一代非易失性存储器的PCRAM也面临着严峻的挑战。ITRS在2009年报告中指出，22nm特征尺寸以下器件形貌的控制将是一大难题，侧墙角在工艺和器件设计中越来越受到重视，但它对相变存储器器件性能的影响还未见系统研究的报道。本文从相变存储器器件设计出发，以confined型单元结构为模型，模拟了Reset过程中侧墙角对器件动态性能的影响：研究了固定结构尺寸下，侧墙角从90°变化到85°对峰值温度、焦耳热体积、潜热、动态电阻、相转变速度等的影响，得出了一些结论并进行了分析，说明了侧墙角在器件设计中的重要性；研究了特征尺寸等比例缩小时侧墙角对阈值电流的影响，以及不同特征尺寸下高宽比对阈值电流的影响；最后通过数学推导建立了侧墙角关于confined单元的数学模型，能够很好的解释侧墙角对器件性能的影响。为了有效的设计相变存储器器件，本文从研究相变存储器电热模型、有限元理论等出发，开发出一套相变存储器器件设计软件。该软件采用Delaunay三角划分方法划分网格，采用读写文件数据传递参数，采用差分法求解矩阵方程，并且集成了几种典型的相变存储器器件的几何模型和材料模型，最后结合三明治单元模型的具体实例说明，该软件能够有效地设计相变存储器器件。