[发明专利]一种二氧化钒-Sb薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具高速和高数据保持力的二氧化钒‑Sb薄膜材料及其制备方法，特点是其化学结构式为（VOsubgt;2/subgt;）subgt;x/subgt;Sbsubgt;100‑x/subgt;，其中VOsubgt;2/subgt;的原子数百分含量为0x30，其制备方法具体步骤如下：采用高纯度Sb单质与VOsubgt;2/subgt;作为靶材，采用磁控溅射装置，采用双靶共溅射方法，以高纯氩气作为工作气体，采用石英片或硅片为衬底材料进行表面沉积，将Sb单质靶的直流溅射功率调整为14‑18W，Sb单质靶的射频溅射功率调整为30‑35W，于室温下进行溅射镀膜，得到用于相变存储器的VOsubgt;2/subgt;‑Sb薄膜材料，优点是具有较高的结晶温度和数据保持力，较快的结晶速度，较大的非晶态/晶态电阻比以及较好的热稳定性。

技术领域

本发明涉及相变存储材料领域，尤其是涉及一种兼具高速和高数据保持力的二氧化钒-Sb薄膜材料及其制备方法。

背景技术

随着信息时代的到来，人类生活己经无时无刻不与计算机技术紧密相关。同样，信息量的飞速增加促使信息科学技术不断向着更高的目标发展。存储器作为电子产业的核心技术，其发展一直以来都备受关注并且是电子器件研究领域的研究热点。存储器工艺发展的每一次突破都会为电子产业带来飞速的跳跃式发展，比如从存储数据量非常小的软盘到如今存储量较大的U盘、移动硬盘等。然而，存储器研究并不会因己经取得的成就而停下继续前进的步伐，一直在向着更高存储密度、更快运行速度、更低成本、更低功耗的方向发展。

于是，人们开始研究能满足更高要求的新型非易失性存储技术，例如铁RAM(FeRAM)，磁阻RAM(MRAM)，有机RAM(GRAM)。在这几种新型存储器，PCRAM日益引起科学界和业界的关注，不仅仅因为其满足非易失性存储器的各种要求，还因为其制造工艺相对简单。基于硫系化合物的PCRAM被认为是最具前景的非易失存储器之一，有可能在市场上取代Flash成为下一代非易失存储器，因为PCRAM有近乎完美的性能，例如微缩性好、数据保持力强、成本低及与CMOS工艺兼容性好等特点。此外，PCRAM存储技术具有抗强震动、抗辐射性能，在航天航空领域具有极其重要的应用前景。非晶Sb薄膜的热稳定性太差，以及晶体Sb薄膜的低电阻率导致薄膜完全结晶的SET操作所需要更大的电流和更高的功率，这些缺点缘于其爆炸式的结晶方式，如何调控其结晶方式达到优化相变存储器性能仍然存在挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较高的结晶温度和数据保持力，较快的结晶速度，较大的非晶态/晶态电阻比以及较好的热稳定性的兼具高速和高数据保持力的二氧化钒-Sb薄膜材料及其制备方法，该方法成本低，工艺可控性强，易于大规模生产。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种兼具高速和高数据保持力的二氧化钒-Sb薄膜材料，其化学结构式为(VO₂)_xSb_100-x，其中VO₂的原子数百分含量为0x30。

优选的，所述的薄膜材料的化学结构式为(VO₂)₂₅Sb₇₅。该相变薄膜材料的数据保持力能够在145℃下保存十年。

上述兼具高速和高数据保持力的二氧化钒-Sb薄膜材料的制备方法，采用高纯度Sb单质与VO₂作为靶材，采用磁控溅射装置，采用双靶共溅射方法，以高纯氩气作为工作气体，采用石英片或硅片为衬底材料进行表面沉积，具体步骤如下：

(1)将VO₂靶材安装在磁控直流溅射靶中，将Sb单质靶材安装在磁控射频溅射靶中；

(2)将石英片或硅片衬底材料依次放入去离子水和无水乙醇中超声清洗，取出后用高纯氮气吹干，放入溅射腔室；