[發(fā)明專利]一種稀土Er摻雜Ge2Sb2Te5相變存儲(chǔ)薄膜材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710112369.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN106960907B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷婷;王國祥;劉畫池;沈祥;呂業(yè)剛;李超;王慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 何仲

本發(fā)明公開了一種用于相變存儲(chǔ)器的稀土Er摻雜Ge₂Sb₂Te₅薄膜材料及其制備方法，特點(diǎn)是其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為(Er)_x(Ge₂Sb₂Te₅)_100?x，其中0<x≤1.4，制備方法具體步驟為：將稀土Er靶材安裝在磁控直流濺射靶中，控制Er靶的濺射功率為0?4W，合金Ge₂Sb₂Te₅靶的濺射功率為70?78W，于室溫下濺射鍍膜，濺射100nm，即得到沉積態(tài)的Er摻雜Ge₂Sb₂Te₅相變存儲(chǔ)薄膜材料；優(yōu)點(diǎn)是該薄膜材料具有單一穩(wěn)定的面心立方結(jié)構(gòu)相，具有較高結(jié)晶溫度，較大的晶態(tài)電阻，較大非晶態(tài)與晶態(tài)之間明顯的電阻差異，較好的熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相變存儲(chǔ)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種稀土Er摻雜Ge₂Sb₂Te₅相變存儲(chǔ)薄膜材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)各種便攜式電子產(chǎn)品持續(xù)增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，并且對(duì)存儲(chǔ)器容量和速度等各個(gè)方面的要求也越來越高。目前非易失存儲(chǔ)器市場(chǎng)的主流是閃存，由于閃存自身存在的一些不足，如較長(zhǎng)的寫入時(shí)間（>10μs）和較低的循環(huán)次數(shù)（~10⁶），很難滿足未來半導(dǎo)體存儲(chǔ)器發(fā)展對(duì)更高擦寫速度和存儲(chǔ)密度的要求。同時(shí)由于電荷存儲(chǔ)的基本要求，浮柵不能無限制地減薄，很難突破20nm半導(dǎo)體制程的技術(shù)瓶頸。PCRAM（相變存儲(chǔ)技術(shù)）是近年才興起的一種新型存儲(chǔ)技術(shù)，它利用相變薄膜材料在光電脈沖作用下實(shí)現(xiàn)晶態(tài)和非晶態(tài)之間可逆相變來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。因?yàn)椴粌H滿足非易失存儲(chǔ)器的各種要求且制作工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單，引起了業(yè)界和科學(xué)界的關(guān)注。目前基于硫系化合物的PCRAM被認(rèn)為是最具前景的非易失存儲(chǔ)器，最有希望成為下一代主流存儲(chǔ)器。其對(duì)相變存儲(chǔ)材料有著獨(dú)特的性能要求，目前應(yīng)用于相變存儲(chǔ)器中作為相變介質(zhì)層的主要組分是Ge₂Sb₂Te₅（GST）。GST薄膜具有獨(dú)特的相變過程，可以將過程分為兩步：(1) 在200℃左右，從非晶態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)晶到亞穩(wěn)態(tài)面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)，(2) 在320℃左右，從fcc繼續(xù)轉(zhuǎn)變到六方密堆結(jié)構(gòu)（hex）。而在實(shí)際應(yīng)用中傳統(tǒng)的GST材料存在以下缺點(diǎn)，如由于GST在相變時(shí)經(jīng)歷了三個(gè)結(jié)構(gòu)變化過程，結(jié)晶速度較慢，一般為幾百ns，影響到擦寫速度和器件的可靠性。GST的結(jié)晶溫度較低（約168℃），晶態(tài)電阻較低，會(huì)引起以傳統(tǒng)GST材料為存儲(chǔ)介質(zhì)的PCRAM存儲(chǔ)單元的功耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有單一均相，較高的結(jié)晶溫度，較高的晶態(tài)電阻，較大的非晶態(tài)/晶態(tài)電阻比，熱穩(wěn)定性好以及低功耗的用于相變存儲(chǔ)器的稀土Er摻雜 Ge₂Sb₂Te₅薄膜材料及其制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種稀土Er摻雜Ge₂Sb₂Te₅相變存儲(chǔ)薄膜材料，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為(Er)_x(Ge₂Sb₂Te₅)_100-x，其中0<x≤1.4。

所述的相變存儲(chǔ)薄膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為(Er)_1.4(Ge₂Sb₂Te₅)_98.6。