[发明专利]Y‑Sb‑Te相变材料、相变存储器单元及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料制备技术领域，特别是涉及一种Y-Sb-Te相变材料、相变存储器单元及其制备方法。

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(CopperBridge)、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(ProbeMemory)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。继Numonyx宣布出货Omneo系列相变存储芯片后，三星也宣布推出了首款多芯片封装512Mbit相变存储颗粒产品。目前对相变存储器的期望是取代消费电子领域中的NOR型闪存。

相变存储器的基本原理是利用期间中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，利用了相变材料在非晶和多晶之间的可逆转变来实现上述的电阻变化。

在相变材料研发中，常用的有Ge₂Sb₂Te₅、Sb₂Te₃和GeTe等，其中Sb_xTe_y具有相变速度快，功耗低等优点。但是这种材料的结晶温度低，数据保持力差，高低阻值比小。因此为了提高其热稳定性，改善数据保持力及提高高低阻值比，通常的做法是引入适量的掺杂。

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Y-Sb-Te相变材料、相变存储器单元及其制备方法，用于解决现有技术中Sb_xTe_y相变材料存在的结晶温度低、数据保持能力差、高低阻值比小等问题。

为了实现上述目的及其他相关目标，本发明提供一种Y-Sb-Te相变材料，所述Y-Sb-Te 相变材料为包括钇、锑及碲三种元素的化合物，所述Y-Sb-Te相变材料的化学式为Y_100-x-ySb_xTe_y，其中0<100-x-y<50，0.1≤x/y≤4。

作为本发明的Y-Sb-Te相变材料的一种优选方案，所述Y-Sb-Te相变材料中，1.6≤x/y≤4。

作为本发明的Y-Sb-Te相变材料的一种优选方案，所述Y-Sb-Te相变材料中，20≤x≤80,10≤y≤65。

作为本发明的Y-Sb-Te相变材料的一种优选方案，所述Y-Sb-Te相变材料为Y-Sb-Te相变薄膜材料，所述Y-Sb-Te相变材料的厚度为1nm～300nm。

作为本发明的Y-Sb-Te相变材料的一种优选方案，所述Y-Sb-Te相变材料在电信号操作下可以实现高低阻值的反复转换，且在没有电信号操作时维持阻值不变。

本发明还提供一种相变存储器单元，所述相变存储器单元包括上述任一方案中所述的Y-Sb-Te相变材料。

本发明还提供一种如上述任一种方案中所述的Y-Sb-Te相变材料的制备方法，根据化学通式Y_100-x-ySb_xTe_y中Y、Sb与Te的不同配比，采用磁控溅射法、脉冲激光沉积法或电子束蒸发法制备如上述任一方案中所述的Y-Sb-Te相变材料。

作为本发明的Y-Sb-Te相变材料的制备方法的一种优选方案，采用Sb₂Te₃合金靶及Y单质靶两靶共溅射、或采用Sb₂Te₃合金靶、Sb单质靶及Y单质靶三靶共溅射、或采用Sb₂Te₃合金靶、Te单质靶及Y单质靶三靶共溅射、或采用Sb单质靶、Te单质靶及Y单质靶三靶共溅射的方式制备所述Y-Sb-Te相变材料。