[發(fā)明專利]Y?Sb?Te相變材料、相變存儲(chǔ)器單元及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610703307.7
• 申請(qǐng)日: 2016-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107768516A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;饒峰;宋志棠;吳良才;丁科元;李濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙)31219
• 代理人: 余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Y-Sb-Te相變材料、相變存儲(chǔ)器單元及其制備方法。

背景技術(shù)

存儲(chǔ)器是目前半導(dǎo)體市場(chǎng)的重要組成部分，是信息技術(shù)的基石，無(wú)論在生活中還是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。目前，存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)產(chǎn)品主要有：閃存，磁盤、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，靜態(tài)存儲(chǔ)器等其他非易失性技術(shù)：鐵電體RAM、磁性RAM、碳納米管RAM、電阻式RAM、銅RAM(CopperBridge)、全息存儲(chǔ)、單電子存儲(chǔ)、分子存儲(chǔ)、聚合物存儲(chǔ)、賽道存儲(chǔ)(RacetrackMemory)、探測(cè)存儲(chǔ)(ProbeMemory)等作為下一代存儲(chǔ)器的候選者也受到了廣泛的研究。這些技術(shù)各有各的特色，但大都還處于理論研究或者初級(jí)試驗(yàn)階段，距離大范圍實(shí)用還非常遙遠(yuǎn)。而目前相變存儲(chǔ)器已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，走向了市場(chǎng)。繼Numonyx宣布出貨Omneo系列相變存儲(chǔ)芯片后，三星也宣布推出了首款多芯片封裝512Mbit相變存儲(chǔ)顆粒產(chǎn)品。目前對(duì)相變存儲(chǔ)器的期望是取代消費(fèi)電子領(lǐng)域中的NOR型閃存。

相變存儲(chǔ)器的基本原理是利用期間中存儲(chǔ)材料在高電阻和低電阻之間的可逆轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)“1”和“0”的存儲(chǔ)。通過(guò)利用電信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)材料高電阻的連續(xù)變化可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)存儲(chǔ)，從而大幅提高存儲(chǔ)器的信息存儲(chǔ)能力。在相變存儲(chǔ)器中，利用了相變材料在非晶和多晶之間的可逆轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的電阻變化。

在相變材料研發(fā)中，常用的有Ge₂Sb₂Te₅、Sb₂Te₃和GeTe等，其中Sb_xTe_y具有相變速度快，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。但是這種材料的結(jié)晶溫度低，數(shù)據(jù)保持力差，高低阻值比小。因此為了提高其熱穩(wěn)定性，改善數(shù)據(jù)保持力及提高高低阻值比，通常的做法是引入適量的摻雜。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種Y-Sb-Te相變材料、相變存儲(chǔ)器單元及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中Sb_xTe_y相變材料存在的結(jié)晶溫度低、數(shù)據(jù)保持能力差、高低阻值比小等問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目標(biāo)，本發(fā)明提供一種Y-Sb-Te相變材料，所述Y-Sb-Te 相變材料為包括釔、銻及碲三種元素的化合物，所述Y-Sb-Te相變材料的化學(xué)式為Y_100-x-ySb_xTe_y，其中0<100-x-y<50，0.1≤x/y≤4。

作為本發(fā)明的Y-Sb-Te相變材料的一種優(yōu)選方案，所述Y-Sb-Te相變材料中，1.6≤x/y≤4。

作為本發(fā)明的Y-Sb-Te相變材料的一種優(yōu)選方案，所述Y-Sb-Te相變材料中，20≤x≤80,10≤y≤65。

作為本發(fā)明的Y-Sb-Te相變材料的一種優(yōu)選方案，所述Y-Sb-Te相變材料為Y-Sb-Te相變薄膜材料，所述Y-Sb-Te相變材料的厚度為1nm～300nm。

作為本發(fā)明的Y-Sb-Te相變材料的一種優(yōu)選方案，所述Y-Sb-Te相變材料在電信號(hào)操作下可以實(shí)現(xiàn)高低阻值的反復(fù)轉(zhuǎn)換，且在沒(méi)有電信號(hào)操作時(shí)維持阻值不變。

本發(fā)明還提供一種相變存儲(chǔ)器單元，所述相變存儲(chǔ)器單元包括上述任一方案中所述的Y-Sb-Te相變材料。

本發(fā)明還提供一種如上述任一種方案中所述的Y-Sb-Te相變材料的制備方法，根據(jù)化學(xué)通式Y(jié)_100-x-ySb_xTe_y中Y、Sb與Te的不同配比，采用磁控濺射法、脈沖激光沉積法或電子束蒸發(fā)法制備如上述任一方案中所述的Y-Sb-Te相變材料。

作為本發(fā)明的Y-Sb-Te相變材料的制備方法的一種優(yōu)選方案，采用Sb₂Te₃合金靶及Y單質(zhì)靶兩靶共濺射、或采用Sb₂Te₃合金靶、Sb單質(zhì)靶及Y單質(zhì)靶三靶共濺射、或采用Sb₂Te₃合金靶、Te單質(zhì)靶及Y單質(zhì)靶三靶共濺射、或采用Sb單質(zhì)靶、Te單質(zhì)靶及Y單質(zhì)靶三靶共濺射的方式制備所述Y-Sb-Te相變材料。