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.

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
).
You do not currently have access to this content.