[发明专利]用于高温环境的N-Ge-Te相变存储材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微电子技术领域的相变存储材料及制备方法，更确切的说是一种用于高温环境的N-Ge-Te的相变存储材料及制备方法。

背景技术

相变存储技术是近几年才兴起的一种新概念存储技术，它利用相变薄膜材料作为存储介质来实现数据存储，具有广阔的应用前景，是目前存储器研究的一个热点，被认为最有希望成为下一代主流存储器。作为相变存储器(PCRAM)的核心部分，相变薄膜材料的研发在PCRAM的研发中起到了至关重要的作用。相变材料性能的提升是提升整个PCRAM器件性能的关键技术。

在相变存储器中，Ge₂Sb₂Te₅是典型的相变材料，但在应用当中发现，Ge₂Sb₂Te₅材料在相变时有较大的密度变化，结晶速度不佳，一般为几百ns，另外其结晶温度较低，为160℃左右，十年保持温度仅～80℃，严重阻碍了此材料在相变存储领域的广泛应用。可见，Ge₂Sb₂Te₅并不是最优秀的相变材料，特别是征对某些特定环境要求的应用。研究开发新的相变材料使器件同时具有操作速度快、高可靠性、高密度、热稳定性强、低成本等多种优点或者在单方面应用上具有突出性能，成为目前急需解决的问题。

当前PCRAM的关键问题之一就是提高热稳定性和数据保持力。目前Flash的数据保持力是90℃下保持10年，汽车电子用的存储器需要110℃下保持10年，空间应用需要150℃下保持10年，Numonnyx利用Ge₂Sb₂Te₅制造的PCRAM只能在75℃下保持10年。Ge₂Sb₂Te₅材料提高数据保持力的方法有多种，较为常见的有：(一)改变材料中各元素组分，(二)掺杂其他元素进行材料改性，(三)研究开发新材料。其中，Ge₂Sb₂Te₅的掺杂是目前研究的一大热点，例如，N-Ge₂Sb₂Te₅和O-Ge₂Sb₂Te₅。然而从实际效果上看，对数据保持力的提升没有明显帮助。

GeTe也是一种性能优良的相变材料，研究证明，该材料结晶温度高于Ge₂Sb₂Te₅，相变前后高低电阻差距大，电流操作时速度可以达到几个ns，但其数据保持力仍然不能满足工业界和军事航天领域的要求(约为90℃)，另外，其结晶前后密度变化较大，器件操作时面临失效的危险。

发明内容

本发明主要解决的技术问题在于针对现有材料的缺点和不足，提供一种用于高温环境的N-Ge-Te相变存储材料及制备方法，该材料热稳定性好、功耗低、与COMS工艺兼容。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于高温环境的N-Ge-Te相变存储材料，是一种含有氮、锗、碲三种元素的混合物，其组成通式为N_x(Ge_yTe_1-y)_1-x，其中0＜x≤0.15，0.5＜y≤0.9。

优选地，其中的N元素跟Ge成键，形成GeN_x。

优选地，所述的相变存储材料是由GeN_x、Ge与GeTe组成的材料体系。

优选地，所述的相变存储材料是由GeN_x与GeTe组成的材料体系。

优选地，GeN_x在所述的相变存储材料中始终以非晶形式存在。

优选地，该相变存储材料采用电脉冲作用实现电阻率的可逆转变。

本发明还提供一种上述N-Ge-Te相变存储材料的制备方法：采用磁控溅射制备N_x(Ge_yTe_1-y)_1-x薄膜材料，其中0＜x≤0.15，0.5＜y≤0.9。