Dinamica di cristallizzazione in leghe GeSbTe e suo impatto sull'affidabilità delle memorie a cambiamento di fase

Le memorie a cambiamento di fase (Phase Change Memory, PCM) sono, ad oggi, una delle alternative più promettenti per sostituire e/o affiancare l’attuale tecnologia FLASH, la quale sta raggiungendo velocemente il proprio limite in termini di scalabilità. Le memorie PCM sono di tipo resistivo e si basano sulle peculiari proprietà delle leghe calcogenure, le quali manifestano una transizione reversibile tra due fasi stabili, una cristallina ed una amorfa. Queste sono caratterizzate da differenti proprietà termiche ma soprattutto elettriche che permettono l’inserimento delle PCM nel campo delle memorie non volatili. Argomento di particolare interesse è la loro affidabilità, i cui fattori limitanti possono essere la ritenzione del dato nel tempo, i disturbi termici in programmazione e lettura e le continue operazioni di scrittura, definite in letteratura con il termine ciclatura. É proprio in questo ambito che si inserisce il presente lavoro di Tesi di Laurea Magistrale svolto presso il centro R&D di Micron. In particolare, attraverso le simulazioni numeriche TCAD effettuate, è stata studiata la dinamica di cristallizzazione del materiale calcogenuro, una lega ternaria di Ge:Sb:Te che viene generalmente indicata con la sigla GST. Considerando separatamente i fenomeni di nucleazione e crescita è stato possibile mettere a punto un modello che descrivesse la transizione dalla fase amorfa, metastabile, a quella cristallina. Questa calibrazione è stata effettuata prendendo come riferimento le misure di ritenzione isoterma. In seguito, utilizzando il modello implementato, le simulazioni effettuate hanno permesso di esaminare il disturbo in programmazione dei bit limitrofi per diverse strutture delle celle PCM e il degrado che si osserva in alcuni materiali del dispositivo durante la ciclatura del dato.