[發(fā)明專利]相變薄膜、相變存儲(chǔ)單元及其制備方法及相變存儲(chǔ)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811626077.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN109728162B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋志棠;鄭龍;宋三年
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(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: 佟婷婷

1.一種相變薄膜，其特征在于，所述相變薄膜包括：

至少一層Ge-Sb-Te層；

至少一層C層；以及

至少一層界面層，所述界面層位于相鄰的所述Ge-Sb-Te層與所述C層之間并與二者相接觸，且所述界面層的成分包括C摻雜的Ge-Sb-Te，其中，所述界面層是基于所述C層及所述Ge-Sb-Te層的形成過程中，C向Ge-Sb-Te材料層中擴(kuò)散形成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變薄膜，其特征在于，所述相變薄膜包括設(shè)置至少兩層C層以及設(shè)置至少兩層Ge-Sb-Te層中的至少一種，且所述C層與所述Ge-Sb-Te層交替排布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變薄膜，其特征在于，所述C摻雜的Ge-Sb-Te中包括C-Ge鍵、C-Sb鍵以及C-Te鍵；所述Ge-Sb-Te層包括Ge₂Sb₂Te₅層；所述相變薄膜在電脈沖作用下存在至少兩個(gè)穩(wěn)定的電阻態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變薄膜，其特征在于，所述界面層相對(duì)于所述Ge-Sb-Te層的相對(duì)厚度基于所述Ge-Sb-Te層和與所述Ge-Sb-Te層相接觸的所述界面層的厚度之和與所述C層的厚度的比設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變薄膜，其特征在于，所述C層的厚度介于0.2nm-2nm之間，所述Ge-Sb-Te層和與所述Ge-Sb-Te層相接觸的所述界面層的厚度之和介于5nm-15nm之間，所述相變薄膜的厚度小于200nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變薄膜，其特征在于，所述C層的厚度小于等于1nm，且所述Ge-Sb-Te層和與所述Ge-Sb-Te層相接觸的所述界面層的厚度之和大于等于8nm，所述相變薄膜在電脈沖作用下存在兩個(gè)穩(wěn)定的電阻態(tài)；或者，所述C層的厚度小于等于1nm，且所述Ge-Sb-Te層和與所述Ge-Sb-Te層相接觸的所述界面層的厚度之和小于8nm，所述相變薄膜在電脈沖作用下存在三個(gè)穩(wěn)定的電阻態(tài)。

7.一種相變薄膜的制備方法，其特征在于，采用磁控濺射法制備如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的相變薄膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的相變薄膜的制備方法，其特征在于，采用磁控濺射法，在氬氣環(huán)境下，基于C靶材和Ge-Sb-Te靶材交替濺射的方式制備所述相變薄膜，其中，所述C靶材形成的C形成所述C層，且基于所述C靶材形成的C向基于所述Ge-Sb-Te靶材形成的Ge-Sb-Te初始層擴(kuò)散形成所述界面層，剩余的所述Ge-Sb-Te初始層構(gòu)成所述Ge-Sb-Te層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的相變薄膜的制備方法，其特征在于，所述Ge-Sb-Te靶材包括Ge₂Sb₂Te₅靶材，所述Ge₂Sb₂Te₅靶材濺射背景真空度高于1×10^-4pa，濺射功率介于20W-40W之間，氬氣的氣體流量介于15sccm-40sccm之間，濺射氣壓介于0.2Pa-0.5Pa之間；所述C靶材濺射背景真空度高于1×10^-4pa，濺射功率介于40W-90W之間，氬氣的氣體流量介于15sccm-40sccm之間，濺射氣壓介于0.2Pa-0.5Pa之間。

10.一種相變存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述相變存儲(chǔ)單元包括：

如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的相變薄膜；

下電極層，位于所述相變薄膜的下方；以及

上電極層，位于所述相變薄膜的上方。