用于相變存儲(chǔ)器的Zr-Sb-Te系列相變材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子領(lǐng)域，涉及一種用于相變存儲(chǔ)器的Zr-Sb-Te系列相變材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著當(dāng)今社會(huì)數(shù)字化與信息化的提升，作為信息的載體，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的研宄也 取得了很多的突破。目前占據(jù)絕大部分半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場份額的三種存儲(chǔ)器分別是閃存 (Flash)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 (StaticRandomAccessMemory，SRAM)。然而隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)由 90nm、45nm、22nm的 不斷推進(jìn)，這三種存儲(chǔ)器技術(shù)也都面臨著各自物理極限的挑戰(zhàn)。
[0003] 相變存儲(chǔ)器（PCM)是基于相變材料的新型存儲(chǔ)器，其信息的讀/寫/擦是由激光 脈沖或電脈沖完成，其比特"〇 (reset) "和" 1 (set) "分別由非晶態(tài)與晶態(tài)實(shí)現(xiàn)。在相變材 料中，晶態(tài)反射率遠(yuǎn)大于非晶態(tài)，晶態(tài)電阻率遠(yuǎn)小于非晶態(tài)，利用這些性質(zhì)的差異轉(zhuǎn)換為高 低電平，用來表示比特信息，實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)。
[0004] 與其他存儲(chǔ)器相比，PCM具有成本低，寫入速度快，升級能力可改變，理論成本與功 耗更低的優(yōu)點(diǎn)。因此人們將其視之為最有潛力的下一代高速高密度非易失性存儲(chǔ)器。
[0005] 在？0^11材料研發(fā)中，常用的材料有66251^^5、51^^ 3和6616等，其中513；^具有 相變速度快，功耗低的特點(diǎn)。但這種材料具有結(jié)晶溫度低，數(shù)據(jù)保持力不好等缺點(diǎn)，如何提 高其熱穩(wěn)定性，改善數(shù)據(jù)保持力是亟待解決的問題，為了達(dá)到這一目的，通常的做法是對其 進(jìn)行摻雜改性，改善其性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于相變存儲(chǔ)器的 Zr-Sb-Te系列相變材料及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中相變材料熱穩(wěn)定性不高，數(shù)據(jù) 保持力不好的問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于相變存儲(chǔ)器的 Zr-Sb-Te(鋯-銻-碲）系列相變材料，所述Zr-Sb-Te系列相變材料的化學(xué)式為 Zr10〇_x_ySbxTey，其中 0〈100-x-y〈20,0. 5 彡x/y彡 4。
[0008] 可選地，在所述Zr1(l(l_x_ySbxTey 中，滿足x/y= 2/3。
[0009] 可選地，Zr的組分滿足 0? 51〈100-x-y〈6. 68。
[0010] 可選地，在所述Zr1(l(l_x_ySbxTey 中，滿足x/y= 2/1。
[0011] 可選地，Zr的組分滿足 0.ll〈100-x-y〈5. 73。
[0012] 可選地，所述Zr1QQ_x_ySbxTey 中，Sb與Te成鍵。
[0013] 可選地，所述Zr-Sb-Te系列相變材料為薄膜材料，薄膜厚度為100~250nm。
[0014] 本發(fā)明還提供一種采用上述任意一項(xiàng)所述的Zr-Sb-Te系列相變材料的相變存儲(chǔ) 器單元。
[0015] 本發(fā)明還提供一種如上述任意一項(xiàng)所述的Zr-Sb-Te系列相變材料的制備方法， 該方法選自磁控濺射法、脈沖激光沉積法及電子束蒸發(fā)法中的任意一種。
[0016] 可選地，所述磁控濺射法包括以下步驟：在氬氣氣氛下，利用Sb2Tes^金靶和Zr單 質(zhì)靶兩靶共濺射，其中，51321'63合金靶采用直流電源，Zr單質(zhì)靶采用射頻電源；通過改變射 頻功率來調(diào)節(jié)Zr的原子百分比，得到Zr組分可調(diào)的Zr-Sb-Te系列相變材料。
[0017] 進(jìn)一步地，利用Sb2Teg^金祀和Zr單質(zhì)祀兩祀共派射時(shí)，所述Sb2Te3合金祀采用 的直流功率范圍是10~30W，所述Zr單質(zhì)靶采用的射頻功率范圍是20~100W。
[0018] 可選地，所述磁控濺射法包括以下步驟：在氬氣氣氛下，利用51321'63合金靶、Zr單 質(zhì)靶以及Sb單質(zhì)靶三靶共濺射，其中，51321^3合金靶及Sb單質(zhì)靶采用直流電源，Zr單質(zhì)靶 采用射頻電源；通過改變射頻功率來調(diào)節(jié)Zr的原子百分比，通過改變Sb單質(zhì)靶的直流功率 來調(diào)節(jié)Sb、Te的組分比，得到Zr組分及Sb、Te組分比例可調(diào)的Zr-Sb-Te系列相變材料。
[0019] 進(jìn)一步地，利用Sb2Te3合金革E、Zr單質(zhì)祀以及Sb單質(zhì)祀三祀共派射時(shí)，所述Sb2Te3 合金靶采用的直流功率范圍是10~30W，所述Sb單質(zhì)靶采用的直流功率范圍是5~20W， 所述Zr單質(zhì)靶采用的射頻功率范圍是20~120W。
[0020] 如上所述，本發(fā)明的用于相變存儲(chǔ)器的Zr-Sb-Te系列相變材料及其制備方法，具 有以下有益效果：本發(fā)明的用于相變存儲(chǔ)器的Zr-Sb-Te系列相變材料具有較好的結(jié)晶速 度及較高的沉積態(tài)穩(wěn)定性，其在電脈沖作用下可以實(shí)現(xiàn)可逆相變，相變前后有電阻高低差 異之分，差值較大，可以分辨出"〇"、"1"，其中Set電壓脈沖寬達(dá)到100ns，Reset電壓脈沖 寬度達(dá)到l〇ns，循環(huán)次數(shù)達(dá)到104,是一種較為理想的相變材料，可用于制作相變存儲(chǔ)器單 元。所述Zr-Sb-Te系列相變材料可采用多種方法制備，其中磁控濺射法比較靈活，可以方 便制得組分可調(diào)、質(zhì)量較高的Zr1(l(l_x_ySbxTey復(fù)合薄膜。
【附圖說明】
[0021] 圖1顯示為不同組分的Zr1(KI_x_y(Sb2Te3) 相變材料電阻隨溫度變化關(guān)系曲線。
[0022] 圖2a顯示為Zr148(Sb2Te3) 98 52/5相變材料電阻隨溫度變化關(guān)系曲線。
[0023] 圖2b顯示為Zri.48(Sb2Te3) 98.52/5相變材料電阻下降斜率隨溫度變化關(guān)系曲線。
[0024] 圖3顯示為Sb2Te3與Zr 在不同退火溫度下的XRD曲線。
[0025] 圖4&~處顯示為21'1.48說心 3) 98.52/5的原位1￡11圖像。
[0026] 圖5a~5c顯示為Zri.48(Sb2Te3) 98.52/5的電學(xué)性能曲線。
[0027] 圖6顯示為不同組分的Zr1QQ_x_y(Sb2Te) (x+y)/3相變材料電阻隨溫度變化關(guān)系曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0029] 請參閱圖1至圖6。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組