[發明專利]一種用于相變存儲器的Zn-Sb-Te相變存儲薄膜材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310135767.0
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103247757A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 沈祥;王國祥;聶秋華;陳益敏;李軍建;徐鐵峰;戴世勛;呂業剛
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;C22C12/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及相變存儲材料技術領域，尤其是涉及一種用于相變存儲器的Zn-Sb-Te相變存儲薄膜材料及其制備方法。

背景技術

相變隨機存儲器（PRAM），又名奧弗辛斯基電效應統一存儲器，是基于美國人Ovshinsky在20世紀60年代末提出的奧弗辛斯基電效應的存儲器，該類存儲器的存儲介質多以硫系化合物為主，該種化合物在熱誘導作用下能實現可逆的相變，即實現非晶與多晶之間的轉變。在PRAM研發中，作為存儲媒介的相變材料是脈沖編碼調制（PCM）的核心，其性能優化對提升PRAM器件性能至關重要。應用于PRAM的主流相變材料Te基硫系化合物有Sb-Te、Ge-Te及Ge-Sb-Te等，其中Ge₂Sb₂Te₅合金是應用最廣泛的相變存儲材料。另外一類Sb-Te材料因為具有較低的熔點，特別是富Sb的Sb-Te，具有較快的結晶速度而成為當前研發的另一大熱點。然而，Sb-Te材料的結晶溫度較低，非晶態熱穩定性較差，數據保持力得不到保障。就單一結構材料而言，很難在相變速度和數據保持力兩方面同時獲得良好的性能，因此相變儲存材料需要在結晶速度和熱穩定性之間尋找一個平衡點。

目前，用于相變存儲器的傳統相變存儲材料主要Ge₂Sb₂Te₅，但是由于其結晶溫度較低（約150℃），以傳統Ge₂Sb₂Te₅材料為存儲介質的PRAM存儲單元的數據只能夠在?70-110℃下保存10年，在高溫下的數據保存壽命短，還有待提高。相較與傳統Ge₂Sb₂Te₅相變存儲材料，Si-Sb-Te表現出了較為優異的性能，如名稱為用于相變存儲器的Si-Sb-Te材料的發明專利（公開號為CN102130298A），就公開了基于元素Si,?Sb,?Te的相變材料，該材料中Si含量增加能提高材料的數據保持力，其結晶溫度也可以達到277℃左右，但是Si元素在薄膜中分布并不是很均勻，會造成讀寫過程中數據的不穩定性；名稱為用于相變存儲器的Al-Sb-Te系列相變材料的發明專利（公開號為CN102134698A），公開了基于元素Al,?Sb,?Te的相變材料，該材料具有比傳統的Ge₂Sb₂Te₅材料更高的結晶溫度，更好的熱穩定性和數據保持力和較低的熔點，但是該材料在熱誘導作用下從非晶到晶態的相變突變點不是很明顯，這會影響PRAM數據存取的速度和可靠性；而一些新出現的相變存儲材料主要有Ga-Sb-Te,?N-Sb-Te,?Cu-Sb-Te,?Ti-Sb-Te,?W-Sb-Te等系列，在上述新的相變材料中，Ga-Sb-Te,?Cu-Sb-Te,?Ti-Sb-Te,?W-Sb-Te等具有較小的非晶態/晶態電阻比，會影響器件的開/關比；N-Sb-Te在高溫實際應用中穩定性較差。因此，不斷開發應用新型相變材料使得PRAM的優越性得到最大限度的發揮仍需要我們進一步深入的探討研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于相變存儲器的Zn-Sb-Te相變存儲薄膜材料及其制備方法，該材料具有較好的非晶態熱穩定性，較快的晶化速度，較高的晶化溫度，此外還具有較低的熔點，較高的晶態電阻率，較大的非晶態/晶態電阻之比，較好的數據保持力，能夠在高溫下較穩定地工作，其制備方法成本低，工藝可控性強，且易于工業化大規模生產。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種用于相變存儲器的Zn-Sb-Te相變存儲薄膜材料，該材料是一種由鋅，銻，碲三種元素組成的混合物。

所述的Zn-Sb-Te相變存儲薄膜材料的化學結構式為Zn_X(Sb₂Te₃)_100-X，其中0<x<40。

所述的相變存儲薄膜材料采用Sb₂Te₃合金靶和Zn單質靶共濺射形成。

所述的相變存儲薄膜材料的化學結構式為Zn_33.32(Sb₂Te₃)_66.68。

所述的相變存儲薄膜材料的化學結構式為Zn_38.82(Sb₂Te₃)_61.18。