[发明专利]用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子技术领域的相变存储材料及其制备方法，具体涉及一种用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料及其制备方法。

背景技术

相变存储器（Phase-Change Random Access Memory，简称PCRAM）的存储介质是以硫系化合物为基础的相变材料，其原理是利用电脉冲热量使存储介质材料在晶态（低电阻）与非晶态（高电阻）之间相互转换实现信息的写入和擦除，信息的读出依靠测量电阻的变化来实现。由于相变存储器具有读取速度快、稳定性强、功耗低、存储密度高、与传统的CMOS工艺兼容等优点，从而使信息功能材料成为研究热点。

目前研究和使用较多的相变材料是Ge-Sb-Te三元合金，特别是Ge₂Sb₂Te₅，该材料是利用可逆相变前后电阻的差异实现数据存储的。虽然Ge₂Sb₂Te₅在热稳定性、读写速度上有着比较突出的性能，但是也存在严重的问题：材料的结晶温度较低，约为165℃左右；虽然基于Ge₂Sb₂Te₅的存储器数据能够在85℃下保持10年，但是存储器在高温时面临着数据丢失的危险。另外，材料中的碲元素低熔点低蒸汽压，容易在高温制备过程中产生挥发，对人体和环境有着负面的影响。若能将Ge-Sb-Te三元合金中的Te去除变成二元合金，同时不影响甚至提高相变材料的性能，是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速、高稳定性、低功耗的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是一种用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料，化学组成通式为（Sb₇₀Se₃₀）_xN_1-x，其中x=0.69～0.75。

作为优选的，x=0.70～0.74。进一步优选的，x=0.7392、0.7255、0.7150、0.7021。

上述的用于相变存储器的SbSe基掺氮纳米薄膜材料的制备方法，括以下步骤：

①基片的准备，将基片洗净烘干待用。

②磁控溅射的准备，在磁控溅射镀膜系统中，将步骤①洗净的待溅射的基片放置在基托上，将Sb₇₀Se₃₀合金靶材安装在磁控射频溅射靶中，并将磁控溅射镀膜系统的溅射腔室进行抽真空。

③（Sb₇₀Se₃₀）_xN_1-x纳米薄膜材料的制备，向溅射腔室通入高纯氩气和高纯氮气作为溅射气体，高纯氩气和高纯氮气的总流量为30sccm，溅射气压为0.15Pa～0.35Pa；首先清洁Sb₇₀Se₃₀靶材表面，待Sb₇₀Se₃₀靶材表面清洁完毕后，关闭Sb₇₀Se₃₀靶上所施加的射频电源，将待溅射的SiO₂/Si（100）基片旋转到Sb₇₀Se₃₀靶位，然后开启Sb₇₀Se₃₀靶位射频电源，开始溅射得到（Sb₇₀Se₃₀）_xN_1-x纳米薄膜材料。

上述步骤②将靶材安装在磁控射频溅射靶中后，将磁控溅射镀膜系统的溅射腔室进行抽真空直至腔室内真空度达到1×10^-4 Pa。

上述步骤③中高纯氮气的流量为1sccm～4sccm。