[发明专利]用于相变存储器的Si-Sb-Se相变薄膜材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子领域的相变薄膜材料，特别涉及一种用于相变存储器的Si-Sb-Se相变薄膜材料。

背景技术

存储器在半导体市场中占有重要地位，仅DRAM(Dynamnic Randam Access Memory)和FLASH两种就占有整个市场的15％，随着便携式电子设备的逐步普及，不挥发存储器的市场也越来越大，目前FLASH占不挥发存储器的主流，约占90％。但随着半导体技术的进步，FLASH遇到了越来越多的技术瓶颈，首先存储电荷的浮栅不能随着集成电路工艺的发展无限制地减薄，此外，FLASH技术的其它一些缺点也限制了它的应用，例如数据写入慢、写数据时需要高电压导致功耗大，需要特殊的电压提升结构导致电路和设计的复杂度增加、可擦写次数低、必须对指定的单元块而不能对指定的单元进写操作等。鉴于这种情况，目前世界上几乎所有电子和半导体行业巨头及其它相关研发机构都在竞相研发新一代不挥发存储器技术，以期在未来激烈的半导体产业竞争中保有技术和市场优势.PCM(Phase Change Memory)--相变存储器作为一种新兴的不挥发存储技术，在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面都具有极大的优越性，成为未来不挥发存储技术市场主流产品最有力的竞争者之一。

在相变存储器中，Ge₂Sb₂Te₅是典型的相变材料。但是在使用Ge₂Sb₂Te₅材料的相变存储器存在着非晶和多晶转变体积变化大，设置(SET)时间长要100ns以上，甚至超过300ns，这导致Ge₂Sb₂Te₅材料的相变存储器操作速度不能很快。而非晶和多晶转变体积变化大，会影响薄膜与电极的粘附，不利于器件长期稳定工作。同时Te元素于有毒元素，对环境有危害，同时与CMOS工艺的兼容差。

因此，如何提供一种非晶和多晶转变体积变化小、设置时间短、操作速度快、能够长期稳定工作的、对环境友好且与CMOS工艺的兼容较好的相变薄膜材料，已成为本技术领域人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的所要解决的技术方案是提供一种非晶和多晶转变体积变化小、设置时间短、操作速度快、能够长期稳定工作的、对环境友好且与CMOS工艺的兼容较好的相变薄膜材料。

为解决上述技术方案，本发明提供一种用于相变存储器的Si-Sb-Se相变薄膜材料，其组分为Si_cSb_aSe_b，，其中，48≤b≤60，20≤a≤40，8≤c≤40，a+b+c＝100；或60≤b≤80，20≤a≤40，3≤c≤20，a+b+c＝100。

较佳地，所述的用于相变存储器的Si-Sb-Se相变薄膜材料，其组分为Si₂₂Sb₂₂Se₅₆，Si₁₄Sb₂₉Se₅₇，或Si₈Sb₃₃Se₅₉。

较佳地，所述的用于相变存储器的Si-Sb-Se相变薄膜材料，还可以表示为Si_y(Sb_xSe_100-x)_100-y的形式，其中，y＝c，x(100-y)＝a，(100-x)(100-y)＝b；在此表述形式下，其组分为Si₁₀(Sb₇₀Se₃₀)₉₀或Si₅(Sb₇₀Se₃₀)₉₅。

较佳地，所述的用于相变存储器的Si-Sb-Se相变薄膜材料可以通过电脉冲使电阻在低阻和高阻间实现可逆转换，其高阻态的阻值最少比低阻态阻值大2倍。

较佳地，通过调节所施加电脉冲的高度和波形，可以实现2个以上稳定的电阻值，可以实现多态存储。

较佳地，通过至少一个激光脉冲，能够改变所述的用于相变存储器的Si-Sb-Se相变薄膜材料的反射率。

较佳地，能够通过激光脉冲实现Si-Sb-Se相变薄膜材料的不同反射率之间的可逆转换。