A compositionally matched superlattice-like (SLL) structure comprised of Ge2Sb2Te5 (GST) and nitrogen-doped GST (N-GST) was developed to achieve both low current and high endurance Phase Change Random Access Memory (PCRAM). N-GST/GST SLL PCRAM devices demonstrated ∼37% current reduction compared to single layered GST PCRAM and significantly higher write/erase endurances of ∼108 compared to ∼106 for GeTe/Sb2Te3 SLL devices. The improvements in endurance are attributed to the compositionally matched N-GST/GST material combination that lowers the diffusion gradient between the layers and the lower crystallization-induced stress in the SLL as revealed by micro-cantilever stress measurements.
REFERENCES
1.
S.
Lai
, IEEE Inter. Electron Devices Meet. Tech. Dig.
2003
, 10
–1
1
–10
1
–4
.2.
N.
Yamada
, E.
Ohno
, K.
Nishiuchi
, N.
Akahira
, and M.
Takao
, J. Appl. Phys.
69
, 2849
(1991
).3.
Y. N.
Hwang
, S. H.
Lee
, S. J.
Ahn
, S. Y.
Lee
, K. C.
Ryoo
, H. S.
Hong
, H. C.
Koo
, F.
Yeung
, J. H.
Oh
, H. J.
Kim
, W. C.
Jeong
, J. H.
Park
, H.
Horii
, Y. H.
Ha
, J. H.
Yi
, G. H.
Koh
, G. T.
Jeong
, H. S.
Jeong
, and K.
Kim
, IEEE Inter. Electron Devices Meet. Tech. Dig.
2003
, 37
–1
1
–37
1
–4
.4.
D. H.
Im
, J. I.
Lee
, S. L.
Cho
, H. G.
An
, D. H.
Kim
, I. S.
Kim
, H.
Park
, D. H.
Ahn
, H.
Horii
, S. O.
Park
, U.
Chung
, and J. T.
Moon
, IEEE Inter. Electron Devices Meet. Tech. Dig.
2008
, 1
–4
.5.
J. Y.
Wu
, M.
Breitwisch
, S.
Kim
, T. H.
Hsu
, R.
Cheek
, P. Y.
Du
, J.
Li
, E. K.
Lai
, Y.
Zhu
, T. Y.
Wang
, H. Y.
Cheng
, A.
Schrott
, E. A.
Joseph
, R.
Dasaka
, S.
Raoux
, M. H.
Lee
, H. L.
Lung
, and C.
Lam
, IEEE Inter. Electron Devices Meet. Tech. Dig.
2011
, 3
–2
1
–3
2
–4
.6.
Y. C.
Chen
, C. T.
Rettner
, S.
Raoux
, G. W.
Burr
, S. H.
Chen
, R. M.
Shelby
, M.
Salinga
, W. P.
Risk
, T. D.
Happ
, G. M.
McClelland
, M.
Breitwisch
, A.
Schrott
, J. B.
Philipp
, M. H.
Lee
, R.
Cheek
, T.
Nirschl
, M.
Lamorey
, C. F.
Chen
, E.
Joseph
, S.
Zaidi
, B.
Yee
, H. L.
Lung
, R.
Bergmann
, and C.
Lam
, IEEE Inter. Electron Devices Meet. Tech. Dig.
2006
, 1
–4
.7.
H.
Yang
, T. C.
Chong
, R.
Zhao
, H. K.
Lee
, J.
Li
, K. G.
Lim
, and L.
Shi
, Appl. Phys. Lett.
94
, 203110
(2009
).8.
T. C.
Chong
, L. P.
Shi
, R.
Zhao
, P. K.
Tan
, J. M.
Li
, H. K.
Lee
, X. S.
Miao
, A. Y.
Du
, and C. H.
Tung
, Appl. Phys. Lett.
88
, 122114
(2006
).9.
R. E.
Simpson
, P.
Fons
, A. V.
Kolobov
, T.
Fukaya
, M.
Krbal
, T.
Yagi
, and J.
Tominaga
, Nat. Nanotechnol.
6
, 501
(2011
).10.
H.
Tong
, X. S.
Miao
, X. M.
Cheng
, H.
Wang
, L.
Zhang
, J. J.
Sun
, F.
Tong
, and J. H.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
98
, 101904
(2011
).11.
L.
Krusin-Elbaum
, C.
Cabral
, K. N.
Chen
, M.
Copel
, D. W.
Abraham
, K. B.
Reuter
, S. M.
Rossnagel
, J.
Bruley
, and V. R.
Deline
, Appl. Phys. Lett.
90
, 141902
(2007
).12.
Q.
Guo
, M.
Li
, Y.
Li
, L.
Shi
, T. C.
Chong
, J. A.
Kalb
, and C. V.
Thompson
, Appl. Phys. Lett.
93
, 221907
(2008
).13.
S.
Privitera
, E.
Rimini
, C.
Bongiorno
, A.
Pirovano
, and R.
Bez
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
257
, 352
(2007
).14.
L. W.-W.
Fang
, R.
Zhao
, M.
Li
, K.-G.
Lim
, L.
Shi
, T.-C.
Chong
, and Y.-C.
Yeo
, J. Appl. Phys.
107
, 104506
(2010
).15.
T.-Y.
Yang
, J.-Y.
Cho
, and Y.-C.
Joo
, Electrochem. Solid-State Lett.
13
, H321
(2010
).16.
T. H.
Jeong
, M. R.
Kim
, H.
Seo
, J. W.
Park
, and C.
Yeon
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
39
, 2775
(2000
).17.
C. C.
Tan
, R.
Zhao
, L.
Shi
, T. C.
Chong
, J. A.
Bain
, T. E.
Schlesinger
, J. A.
Malen
, and W. L.
Ong
, in Proc. Non-Volatile Memory Technol. Symp.
(IEEE
, 2011
), pp. 1
–4
.18.
S.
Raoux
, J. L.
Jordan-Sweet
, and A. J.
Kellock
, J. Appl. Phys.
103
, 114310
(2008
).19.
I. S.
Kim
, S. L.
Cho
, D. H.
Im
, E. H.
Cho
, D. H.
Kim
, G. H.
Oh
, D. H.
Ahn
, S. O.
Park
, S. W.
Nam
, J. T.
Moon
, and C. H.
Chung
, Dig. Tech. Pap. - Symp. VLSI Technol.
(IEEE, 2010
), pp. 203
–204
.20.
D.
Cai
, H.
Chen
, Q.
Wang
, Y.
Chen
, Z.
Song
, G.
Wu
, and S.
Feng
, IEEE Electron Device Lett.
33
, 1270
(2012
).21.
J.
Akola
and R.
Jones
, Phys. Rev. B
76
, 235201
(2007
).22.
T. P. L.
Pedersen
, J.
Kalb
, W. K.
Njoroge
, D.
Wamwangi
, M.
Wuttig
, and F.
Spaepen
, Appl. Phys. Lett.
79
, 3597
(2001
).23.
L. B.
Freund
and S.
Suresh
, Thin Film Materials: Stress, Defect Formation and Surface Evolution
, 1st ed. (Cambridge University Press
, Cambridge
, 2003
).24.
J.
Kalb
, F.
Spaepen
, T. P.
Leervad Pedersen
, and M.
Wuttig
, J. Appl. Phys.
94
, 4908
(2003
).25.
Y.
Yin
, H.
Sone
, and S.
Hosaka
, J. Appl. Phys.
102
, 064503
(2007
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.