[發明專利]納米復合相變材料、制備方法及其在相變存儲器中的應用

有效

• 申請號: 201110110342.5
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102169958A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 呂業剛;宋三年;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;C23C14/34;B82Y10/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種納米復合相變材料，其特征在于包括：

摩爾百分比為70-99％的相變材料GeTe，以及摩爾百分比為1-30％的介質材料。

2.如權利要求1所述的納米復合相變材料，其特征在于：所述相變材料GeTe和介質材料HfO₂在納米尺度范圍內均勻分散，且HfO₂中的氧不會氧化GeTe中的元素。

3.如權利要求1或2所述的納米復合相變材料，其特征在于：所述相變材料GeTe在復合材料中都呈納米級顆粒狀，最大顆粒直徑小于100納米。

4.如權利要求1至3任意一項所述的納米復合相變材料，其特征在于：所述介質材料為HfO₂、SiO₂、TiO₂、Si₃N₄或Ta₂O₅中的一種或兩種及其以上上述介質材料共摻。

5.一種納米復合相變材料的制備方法，其特征在于，采用GeTe合金靶和HfO₂靶兩靶磁控共濺或者采用單質Ge靶、Te靶和HfO₂三靶磁控共濺的方法。

6.如權利要求5所述的納米復合相變材料的制備方法，其特征在于：濺射時，本底真空度小于2×10^-4Pa，濺射氣壓為0.18-0.25Pa，溫度為室溫，加在GeTe合金靶上的直流電源為10-60瓦，加在單質Ge靶和Te靶上的直流功率為10-60瓦，加在HfO₂靶上的射頻電源為10-80瓦，濺射時間為5-60分鐘，沉積厚度為50-300納米。

7.一種相變存儲器，其特征在于包括：用納米復合相變材料作為存儲介質，所述納米復合相變材料為權利要求1至4中任意一種。

8.一種制備相變存儲器的方法，其特征在于包括步驟：

i.在半導體襯底上依次濺射制備下電極，所述下電極包括金屬電極層和位于金屬電極層上的過渡層，刻蝕形成凸狀電極部分；

ii.然后濺射納米介質材料，刻蝕凸出于下電極上的納米介質材料；

iii.采用GeTe合金靶，或者單質Ge、Te靶和HfO₂靶磁控共濺射形成納米復合相變材料薄膜GeTe-HfO₂，所述納米復合相變材料為摩爾百分比為70-99％的相變材料GeTe以及摩爾百分比為1-30％的介質材料組成；

iv.在步驟(3)后獲得的半導體襯底上的納米復合相變材料薄膜上依次濺射制備上電極層；所述上電極包括金屬電極層和位于金屬電極層上的過渡層；

v.最后，曝光刻蝕形成相變存儲器單元結構。

9.如權利要求8所述的納米復合相變材料，其特征在于：所述介質材料為HfO₂、SiO₂、TiO₂、Si₃N₄或Ta₂O₅中的一種或兩種及其以上上述介質材料共摻。

10.如權利要求8所述的制備相變存儲器的方法，其特征在于：所述曝光刻蝕的工藝采用的曝光方法為電子束曝光，刻蝕方法為反應離子刻蝕。