[发明专利]用于相变存储器的Al-Ge-Te相变材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于相变存储器的Al-Ge-Te相变材料，属于半导体材料制造领域。

背景技术

存储器是目前半导体市场的重要组成部分，是信息技术的基石，无论在生活中还是在国民经济中发挥着重要的作用。目前，存储器的存储产品主要有：闪存，磁盘、动态存储器，静态存储器等。其他非易失性技术：铁电体RAM、磁性RAM、碳纳米管RAM、电阻式RAM、铜RAM(Copper Bridge)、全息存储、单电子存储、分子存储、聚合物存储、赛道存储(RacetrackMemory)、探测存储(Probe Memory)等作为下一代存储器的候选者也受到了广泛的研究。这些技术各有各的特色，但大都还处于理论研究或者初级试验阶段，距离大范围实用还非常遥远。而目前相变存储器已经走出实验室，走向了市场，例如，Numonyx公司的Omneo系列相变存储芯片产品以及三星的多芯片封装512Mbit相变存储颗粒产品。目前，取代消费电子领域中的NOR型闪存已成为相变存储器的发展趋势。

相变存储器的基本原理是利用其中的存储材料在高电阻和低电阻之间的可逆转变来实现“1”和“0”的存储。通过利用电信号控制实现存储材料高低电阻的连续变化可以实现多级存储，从而大幅提高存储器的信息存储能力。在相变存储器中，高低电阻的变化时通过相变材料在非晶和多晶之间的可逆转变来实现的。

Ge-Te系列材料作为相变存储材料到目前为止已被深入研究。作为在结晶时以生长主导的相变材料，GeTe与结晶时以成核为主导的GeSbTe相变材料相比具有更高的结晶速度，为基于该材料的相变存储器的高速操作提供了保障。GeTe材料拥有比传统GeSbTe材料更好的非晶态热稳定性，为GeTe基的相变存储器具有更好的数据保持能力奠定了基础。但是由于GeTe结晶时的电阻率低于GeSbTe材料，GeTe基的相变存储器与GeSbTe基的相变存储器相比在进行写操作时需要更高的电流。克服GeTe基相变存储器需要很高写操作电流的缺点，同时保证存储器的高速操作能力和优良的数据保持能力成为目前相变材料研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术的不足，提供一种Al-Ge-Te相变材料。该相变材料在进行写操作时不需要较高的电流，且同时能保证存储器的高速操作能力和优良的数据保持能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：用于相变存储器的Al-Ge-Te相变材料，为铝、锗和碲元素组成的化合物。

优选的，化学通式为Al_100-x-yGe_xTe_y，其中50＜x+y＜100，0.25＜x/y＜4,即Al在Al-Ge-Te中所占原子数百分比低于50%高于0，Ge和Te在Al-Ge-Te中所占原子数之比Ge/Te大于0.25小于4。

优选的，80＜x+y＜100，0.8＜x/y＜1.25。

优选的，Al30023Ge100023Te100023.]]>

优选的，所述用于相变存储器的Al-Ge-Te相变材料的制备方法包括物理气相沉积法，化学气相沉积法，电镀法，溶胶凝胶法，金属有机物沉积法。

其中，物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，PVD)是在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。

优选的，本发明物理气相沉积法形成铝-锗-碲相变薄膜材料的主要方法包括溅射镀膜、真空蒸镀、电弧等离子体镀、离子镀膜，以及分子束外延等。

优选的，所述溅射镀膜法靶法选自以下任意一种：

（1）选用Al-Ge-Te三元素合金靶磁控共溅射；

（2）选用Al、Ge、Te单质靶磁控共溅射；

（3）选用Al、Ge和Te中的一种元素的单质靶和另外两种元素的合金靶磁控共溅射。

所述的溅射镀膜法包括以下步骤：