[發明專利]一種碳摻雜相變存儲材料靶材及其制備方法

在審

• 申請號: 201911079293.6
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110846626A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 宋志棠;宋三年
• 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: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22C28/00;H01L45/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請提供一種碳摻雜相變存儲材料靶材及其制備方法，該靶材的制備方法包括以下步驟：獲取相變原材料；將相變原材料按照化學計量比混合獲得第一混合物，將第一混合物在設定溫度下加熱反應生成相變材料化合物；將相變材料化合物采用高能球磨或者氣流磨的方法制成相變材料粉體；將相變材料粉體與石墨烯均勻混合制成第二混合物；將第二混合物通過真空熱壓燒結工藝制得靶材。如此，采用本申請提供的制備方法制備的靶材組份均一、靶材表面平整、粗糙度小、含氧量低。

技術領域

本申請涉及微納電子技術領域，特別涉及一種碳摻雜相變存儲材料靶材及其制備方法。

背景技術

相變存儲器(phase change memory，PCM)具有非易失、微縮性能好、與互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工藝兼容、循環壽命長、高速讀取、可多級存儲和抗輻照等優點，被認為是最具潛力的下一代非揮發存儲技術。PCM的原理是利用材料相變前后電阻率的巨大差異來實現數據存儲。在PCM中，一個狀態(即晶態)電阻率較低，另一個狀態(即非晶態)的電阻率較高。邏輯“1”或邏輯“0”取決于相變材料所處的電阻態。因為目前PCM的性能介于傳統的內存和閃存之間，同時兼具這這兩種芯片的優點，在業界被稱為儲存級存儲器(Storage Class Memory,SCM)。這些優點使得PCM在新一代的數據中心、高端服務器、人工智能芯片和邏輯-記憶體一體化的SOC等領域具有廣泛的應用前景。

在PCM中，作為存儲媒介的相變材料及其制備工藝對PCM器件性能的影響至關重要。一方面，PCM在制備過程中需要承受后道(back-end-of-line，BEOL)高溫工藝的考驗，對相變材料的熱穩定性提出了非常高的要求。另一方面，相變材料目前在工業界生產中普遍使用物理濺射(Physical Vapour Deposition，PVD)技術，相變材料薄膜的質量和PCM產品良率與相變材料靶材質量密切相關。

碳摻雜的相變材料具有熱穩定性好的特點被應用于PCM制備，然而常規的碳摻雜相變材料靶材存在微區組份不均勻結構、靶材顆粒較大和含氧量偏高的問題。采用這樣的靶材制備相變材料時，會導致薄膜組份均一性較差、含氧量高和濺射產生大顆粒的問題，降低了PCM芯片的良率。

發明內容

本申請要解決是現有技術中制備的相變存儲材料靶材微區組份不均勻結構、靶材顆粒較大和含氧量偏高的技術問題。

為解決上述技術問題，本申請實施例公開了一種碳摻雜相變存儲材料靶材的制備方法，包括以下步驟：

獲取相變材料的原材料；

將相變原材料按照化學計量比混合獲得第一混合物，將第一混合物在設定溫度下加熱反應生成相變材料化合物；

將相變材料化合物采用高能球磨或者氣流磨的方法制成相變材料粉體；

將相變材料粉體與石墨烯均勻混合制成第二混合物；

將第二混合物通過真空熱壓燒結工藝制得靶材。

進一步地，相變材料化合物為硫系化合物，相變材料包括鍺銻碲合金、銻碲合金、鍺碲合金、鈦銻碲合金或鉭銻碲合金。

進一步地，石墨烯的加入量為4mol％-25mol％。

進一步地，相變材料粉體的顆粒尺寸為1-20微米。

進一步地，設定溫度為300-900℃。

本申請還提供一種碳摻雜相變存儲材料靶材，靶材由制備方法制備而成；

靶材的組分包括相變材料化合物和石墨烯。

進一步地，靶材的顆粒尺寸為1-20微米。

進一步地，靶材的含氧量低于200ppm。