[发明专利]用于相变存储器的Al-Sb-Se材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及相变材料领域，特别是涉及一种用于相变存储器的Al-Sb-Se材料及制备方法。

背景技术

在半导体市场中，存储器占有重要的地位，目前，存储器的种类主要包括：静态存储器（SRAM）、动态存储器（DRAM）、磁盘、闪存（Flash）、铁电存储器等。而其它存储器，例如相变存储器（PCRAM）、电阻随机存储器（RRAM）作为下一代存储器的候选者也受到了广泛的研究。在当前众多的可能替代现有的存储技术而成为商业化的新型存储技术中，PCRAM被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一，其具有存储单元尺寸小、非挥发性、循环寿命长、稳定性好、功耗低和可嵌入功能强等优点，特别是在器件特征尺寸的缩小方面优势尤为突出，业界认为在不久的将来FLASH将遭遇尺寸缩小限制，而PCRAM在65nm节点后的技术优势将越来越明显。为此，英特尔、三星、意法半导体、飞利浦、国际商业机器公司和艾必达等国际知名半导体公司花费了大量的人力物力来对此技术进行开发，目前三星已经研制出容量达到8Gb的相变内存颗粒。

PCRAM的基本原理是通过电脉冲信号操作器件单元使存储材料在高电阻与低电阻之间的可逆转换来实现“0”和“1”的存储，而高、低电阻的变化则是利用相变材料在非晶和多晶间的转变获得的。传统的相变材料Ge₂Sb₂Te₅仍然存在一些缺点，如：结晶温度低、数据保持力不好、高温下的挥发较严重、器件的操作速度不快、功耗较大。

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用于相变存储器的Al-Sb-Se材料及制备方法，以提高相变存储器的热稳定性、减小操作功耗、提高相变速率、延长循环次数。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于相变存储器的Al-Sb-Se材料，是由铝、锑、硒三种元素组成的化合物，其化学式为Al_xSb_aSe，其中，Sb与Se的原子比为a：1， 0.67≤a≤12.35，0.01≤x≤10。

优选地，1.56≤a≤7.06。

优选地，Al、Sb、Se三种元素两两成键，形成三元体系。

本发明提供一种制备用于相变存储器的Al-Sb-Se材料的方法，其采用Sb₂Se₃合金靶、Al单质靶、以及Sb单质靶共溅射形成前述的Al-Sb-Se相变材料。

优选地，Sb₂Se₃合金靶采用射频电源，功率范围为5W至20W。

优选地，Sb单质靶采用射频电源，功率范围为0W至30W。

优选地，Al单质靶采用直流电源，功率范围为10W至50W。

优选地，所述Al-Sb-Se相变材料厚度为100-300nm。

如上所述，本发明的用于相变存储器的Al-Sb-Se材料及制备方法，具有以下有益效果：在制备时，通过调节作用于各靶材的电源功率可以得到具有不同结晶温度、熔点和结晶激活能的相变材料，因此可根据具体需要制备高结晶温度、良好数据保持力或者高速、低功耗的相变材料。利用本发明的相变材料作为信息存储介质，可以有效地提高存储器的可靠性，降低擦写操作的功耗等。

附图说明

图1a显示为不同组分的Al_xSb_2.19Se相变材料与Ge₂Sb₂Te₅材料的方块电阻随温度变化的关系曲线示意图。

图1b显示为不同组分的Al_xSb_2.78Se相变材料与Ge₂Sb₂Te₅材料的方块电阻随温度变化的关系曲线示意图。

图2a 显示为不同组分的Al_xSb_2.19Se相变材料与Ge₂Sb₂Te₅材料的数据保持力特征曲线示意图。

图2b显示为不同组分的Al_xSb_2.78Se相变材料与Ge₂Sb₂Te₅材料的数据保持力特征曲线示意图。