[发明专利]相变存储材料及其制备方法、具有相变存储材料的存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种相变存储材料，其特征在于，所述相变存储材料为镓-锑的化合物，化学计量为Ga_xSb_100-x，其中，0＜x＜50。

2.如权利要求1所述的相变存储材料，其特征在于，10≤x≤30。

3.如权利要求2所述的相变存储材料，其特征在于，x为10、14或24。

4.如权利要求1、2或3所述的相变存储材料，其特征在于，所述镓-锑的化合物还包括掺杂原子，所述掺杂原子的摩尔比在0％至50％。

5.如权利要求4所述的相变存储材料，其特征在于，所述掺杂原子为铝、铋、氮、氧、银、金、锡、硒、锗、硅或者上述几种元素的混合掺杂。

6.如权利要求1所述的相变存储材料，其特征在于，所述相变存储材料Ga_xSb_100-x在外部电脉冲或光脉冲作用下具有可逆相变的特性。

7.如权利要求6所述的相变存储材料，其特征在于，所述相变存储材料Ga_xSb_100-x在非晶态和晶态的电阻率之比为至少一个数量级。

8.一种获取如权利要求1至7中任一项所述相变存储材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用GaSb合金靶和Sb单质靶射频磁控共溅射工艺。

9.如权利要求8所述的相变存储材料的制备方法，其特征在于，采用GaSb合金靶和Sb单质靶射频磁控共溅射的工艺参数包括：本底真空度小于10^-4帕斯卡，溅射气压为0.18帕斯卡至0.25帕斯卡，溅射气体为氩，温度为室温，施加在GaSb合金靶上的射频电源功率为15瓦至20瓦，施加在Sb靶上的射频电源功率为10瓦至35瓦，溅射时间为10分钟至40分钟，沉积薄膜厚度为100纳米至300纳米。

10.一种相变存储器，包括半导体衬底、作为下电极的第一金属层、第一绝缘层、相变存储介质层和作为上电极的第二金属层，其特征在于，所述相变存储介质层是由包括由如权利要求1至7中任一项所述相变存储材料所构成。

11.一种相变存储器的制备方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成第一金属层，作为下电极；

在所述第一金属层上形成第一绝缘层；

利用曝光-刻蚀工艺，在所述第一绝缘层内形成与所述第一金属层连通的连接凹槽；

采用GaSb合金靶和Sb靶磁控共溅射工艺，在所述第一绝缘层和所述连接凹槽上形成相变存储介质层，所述相变存储介质层是由如权利要求1至7中任一项所述相变存储材料所构成；

在所述相变存储介质层上形成第二金属层；

利用曝光-刻蚀工艺，去除部分的第二金属层和相变存储介质层，直至露出所述第一绝缘层，剩下的所述第二金属层作为上电极，形成相变存储器阵列；

在露出的所述第一绝缘层上形成第二绝缘层进行填充。

12.如权利要求11所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层的材料为铝、钨、钛或氮化钛。

13.如权利要求11所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述第一金属层的厚度为50纳米至200纳米。

14.如权利要求11所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅。

15.如权利要求11或14所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度为50纳米至200纳米。

16.如权利要求11所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述连接凹槽为呈下宽上窄的圆锥台状凹槽。

17.如权利要求16所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述圆锥台状凹槽的上表面的直径为500纳米至2微米，其下表面的直径为30纳米至500纳米。

18.如权利要求17所述的制备相变存储器的方法，其特征在于，所述圆锥台状凹槽的上表面的直径为1微米，其下表面的直径为100纳米。