[发明专利]用于相变存储器的Sn-Ge-Te薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种用于相变存储器的Sn-Ge-Te薄膜材料及其制备方法。

背景技术

相变存储器（PCM）是近年来兴起的一种非挥发性半导体存储器。与传统的存储器相比，它具有存储单元尺寸小、高读写速度、低功耗、循环寿命长以优异的抗辐照性能等优点。基于上述有优点，相变存储器不仅能够取代现有的存储器，而且还在普通存储器达不到的一些领域(诸如空间、航天技术和军事等领域)产生新的应用。相变存储器是新型存储技术中有力的竞争者，有望替代闪存（Flash技术）成为下一代非挥发存储器的主流存储技术，因而拥有广阔的市场前景。

相变存储器的应用基于其中的相变材料在电脉冲信号操作下高、低电阻之间的可逆转换来实现“0”和“1”的存储。

相变存储器的核心是相变存储介质材料，传统的相变材料主要是Ge₂Sb₂Te₅，其已经广泛地应用于相变光盘和相变存储器中。但是现有以Ge₂Sb₂Te₅为相变材料的相变存储器，依然存在一些问题：1）结晶温度较低，面临着数据丢失的危险；2）热稳定性不好，数据保持力得不到保证，其能够提供10年可靠数据保存的工作温度仅为80度，严重制约了其应用领域。3)相变速度有待进一步提高,有研究表明基于GST的相变存储器实现稳定RESET操作的电脉冲至少为500纳秒，无法满足动态随机存储器的速度要求，这需要我们探索具有更快相变速度的存储材料。因此寻求一种高数据保持力，相变速度快的相变薄膜材料，是当前急需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数据保持能力强、相变速度快、且物理性能可调的用于相变存器的Sn-Ge-Te薄膜材料。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于相变存储器的Sn-Ge-Te薄膜材料，其通式为Sn_xGe_yTe_z，其中0＜x≤22，37≤y≤53，39≤z≤42。

其中，优选通式为Sn₁₅Ge₄₃Te₄₂。

优选地，所述Sn-Ge-Te薄膜材料采用溅射法、电子束蒸发法、化学气相沉积法、及原子层沉积法中的一种形成。

本发明还提供一种Sn-Ge-Te薄膜材料的制备方法，其采用SnTe和GeTe合金靶共溅射形成。

优选地，采用SnTe和Ge₁₉Te合金靶共溅射形成。

如上所述，本发明的用于相变存储器的Sn-Ge-Te薄膜材料，具有以下有益效果：数据保持能力强，热稳定性好，结晶速度快，物理性能可调；且材料制备工艺简单，便于精确控制材料成分和后续工艺；使用本发明的Sn-Ge-Te材料制备成的相变存储器可以在很短的电压脉冲作用下实现可逆相变。

附图说明

图1显示为不同组分的Sn-Ge-Te薄膜材料的电阻-温度关系图。

图2显示为不同组分的Sn-Ge-Te薄膜材料的数据保持能力计算结果图。

图3（a）显示为组分为Sn₁₅Ge₄₃Te₄₂薄膜材料制备形成的相变存储器的的电阻-电压关系图，其中电压脉冲为30纳秒、20纳秒、10纳秒。

图3（b）显示为组分为Sn₁₅Ge₄₃Te₄₂薄膜材料制备形成的相变存储器的的电阻-电压关系图，其中电压脉冲为7纳秒。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3（b）所示。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。