一種摻氧GeSb納米相變薄膜及其制備方法和應用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摻氧GeSb納米相變薄膜及其制備方法和應用，該相變薄膜的化學組成符合化學通式GSOx，其中GS為Ge8Sb92，x代表氧氣流量值，其單位為sccm，其中x＝1、2或3，通過清洗SiO2/Si(100)基片、射頻濺射前準備、采用磁控濺射方法制備納米相變薄膜材料三個步驟制備得到摻氧GeSb納米相變薄膜，可以在相變存儲器中的應用。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有等優(yōu)點。
【專利說明】
一種摻氧GeSb納米相變薄膜及其制備方法和應用
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及微電子技術領域的相變存儲材料及其制備和應用，尤其是涉及一種摻氧GeSb納米相變薄膜及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]相變存儲器(PhaseChange Random Access Memory，簡稱PCRAM，)的工作原理是利用硫系化合物在晶態(tài)(低電阻、高反射率)和非晶態(tài)(高電阻、低反射率)之間的可逆轉(zhuǎn)換作為相變層來實現(xiàn)信息“O”和“I”存儲的一種非易失性半導體存儲器。相變存儲器的記錄是利用電脈沖產(chǎn)生的熱量使存儲介質(zhì)材料在晶態(tài)和非晶態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)信息的寫入和擦除，信息的讀出靠測量電阻的差異來實現(xiàn)。PCRAM從高阻到低阻的過程定義為SET過程，而將其從低阻變到高阻的過程稱為RESET過程。PCRAM具有讀寫速度快、功耗較低、存儲密度高、與傳統(tǒng)的CMOS工藝兼容、制造工藝簡單等優(yōu)點，被業(yè)界公認為有可能在未來取代DRAM和Flash存儲器。
[0003]GeSb相變存儲材料，尤其是富Sb的相變材料具有高速的相變優(yōu)點，其結晶機制屬于晶粒生長占優(yōu)型，晶化速率可達5ns AeSb薄膜厚度即使減小到3nm時，仍保持著優(yōu)異的存儲性能，具有良好的器件尺寸縮小和高密度存儲的應用潛力。盡管如此，GeSb薄膜也存在著一些缺點:熱穩(wěn)定性不夠高，在更高的溫度下數(shù)據(jù)保持能力急劇下降;較低的晶態(tài)電阻使得RESET電流過大，高的電流密度是當前大規(guī)模集成電路(LSI)所不能承受的(<8MA/cm2)，因此單純的GeSb相變薄膜無法直接應用于民用和工業(yè)領域。
[0004]中國專利CN102800807A公開了一種用于低功耗高可靠性的摻氧Sb4Te的納米相變薄膜材料，其化學成分采用STOx表示，ST代表Sb4Te ,x = l、2或3 ;通過在射頻濺射沉積Sb4Te薄膜的過程中同時通入氬氣和氧氣，并在納米量級制備而成。該專利相變薄膜制備選用Sb4Te 二元母體相變材料，該材料中含Te元素。一方面Te在高溫下容易揮發(fā)導致相變薄膜成分非化學計量比，化學組分不夠穩(wěn)定，用于相變存儲器時容易導致器件失效。另一方面，Te元素具有毒性，容易污染半導體工藝且對環(huán)境和人體有害。通過磁控濺射法制備的摻氧納米相變薄膜STO3的結晶溫度為2020C，結晶激活能為2.99eV，十年數(shù)據(jù)保持溫度為119°C，非晶態(tài)熱穩(wěn)定性尚不夠高，不能直接應用于高溫場合，如汽車電子領域十年數(shù)據(jù)保持溫度要達到120 °C。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種能夠提高相變材料熱穩(wěn)定性，同時降低其RESET功耗的摻氧GeSb納米相變薄膜及其制備方法和應用。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]—種摻氧GeSb納米相變薄膜，其化學組成符合化學通式GSOx，其中GS為Ge8Sb92，x代表氧氣流量值，其單位為sccm，其中X= 1、2或3。摻氧GeSb納米相變薄膜采用磁控派射方法生長于Si02/Si (100)基片上，其厚度為30-100nm。
[0008]摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，采用以下步驟:
[0009](I)清洗Si02/Si(100)基片:清洗表面、背面，去除灰塵顆粒、有機和無機雜質(zhì)；
[0010](2)射頻濺射前準備:裝好Ge8Sb92濺射靶材，利用高純Ar和高純O2作為濺射氣體；
[0011](3)采用磁控濺射方法制備納米相變薄膜材料:清潔Ge8Sb92靶材表面，然后將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92靶位，開啟Ge8Sb92靶位射頻電源濺射摻氧Ge8Sb92薄膜。
[0012]步驟(I)具體采用以下步驟:
[0013](1-a)將Si02/Si(100)基片在丙酮溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗；
[0014](1-b)將處理后的基片在乙醇溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗，高純N2吹干表面和背面；
[0015](1-c)將處理好的基片在100-150 °C的烘箱內(nèi)烘干水汽，得到待濺射基片。
[0016]步驟(2)具體采用以下步驟:
[0017](2-a)裝好Ge8Sb92濺射靶材，靶材的純度均達到原子百分比99.999%，并將本底真空抽至2 X 10—4Pa;
[0018](2-b)設定交流射頻濺射電源功率為15-30W;
[0019](2-c)使用體積百分比均達到99.999%的高純Ar和高純O2，控制Ar氣流量與O2流量比為49-47:1-3，濺射氣壓調(diào)節(jié)至2 X 10—1Pao
[0020]作為優(yōu)選的技術方案，控制Ar氣流量與O2流量比為49:1、48:2或47:3。
[0021]步驟(3)具體采用以下步驟:
[0022](3-a)將空基托旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92靶位，打開Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，對Ge8Sb92靶材濺射120-300S，清潔Ge8Sb92靶材表面；
[0023](3-b)Ge8Sb92靶材表面清潔完成后，關閉Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92靶位，開啟Ge8Sb92靶位射頻電源，開始濺射摻氧Ge8Sb92薄膜150-300S，即得到摻氧GeSb納米相變薄膜。
[0024]制備得到的摻氧GeSb納米相變薄膜可以在相變存儲器中的應用。
[0025]摻雜是一種改善和優(yōu)化材料性能的有效手段，通過在相變材料中摻入少量的O原子可以減小晶粒平均尺寸，使薄膜的晶粒細化，小的晶粒尺寸會產(chǎn)生更多的晶界和載流子散射，從而抑制晶相的轉(zhuǎn)變，提高晶態(tài)電阻率。高的晶化溫度有利于提高PCRAM器件的數(shù)據(jù)保持能力，高的SET態(tài)電阻有利于降低PCRAM器件RESET功耗。
[0026]與純的Ge8Sb92合金相比，本發(fā)明的摻氧的Ge8Sb92合金較好的解決了Ge8Sb92材料的缺點和不足。通過摻入不同的氧原子，使Ge8Sb92相變材料的晶化溫度明顯的提高，結晶激活能顯著增強，數(shù)據(jù)保持能力大幅度提升，從而提高了其熱穩(wěn)定性，使其應用于PCRAM時數(shù)據(jù)保持更長久，信息存儲更可靠。同時，摻入不同的氧原子使得晶態(tài)電阻的提高，從而降低RESET功耗。因此，通過摻雜氧元素，使Ge8Sb92合金成為一種高速、高穩(wěn)定性和低功耗的相變材料，從而具有較好的市場應用前景。
[0027]本發(fā)明的摻氧GSOx納米薄膜材料能夠應用于相變存儲器，與傳統(tǒng)的相變薄膜材料相比具有如下優(yōu)點:
[0028](I )GS0x納米相變薄膜材料具有較快的晶化速度，能夠大大提高PCRAM的存儲速度；
[0029](2)GS0x納米相變薄膜材料具有較高的晶化溫度、結晶激活能和十年數(shù)據(jù)保持力，從而能夠極大的改善PCRAM的穩(wěn)定性；
[0030](3)相比未摻氧的Ge8Sb92薄膜材料，GSOx納米相變薄膜材料具有更高的非晶態(tài)和晶態(tài)電阻，從而可以有效降低PCRAM操作功耗。。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明的GSOxU = I，2，3)納米相變薄膜材料及用于對比例I的Ge8Sb92薄膜相變材料的原位電阻與溫度的關系曲線。
[0032]圖2為本發(fā)明的GSOxU=I，2，3)納米相變薄膜材料及用于對比例I的Ge8Sb92薄膜相變材料的Kissinger擬合曲線。
[0033]圖3為本發(fā)明的GSOxU=I，2，3)納米相變薄膜材料及用于對比例I的Ge8Sb92薄膜相變材料的失效時間與溫度倒數(shù)的對應關系曲線。
[0034]圖4為本發(fā)明的GS02納米相變薄膜材料X射線反射率隨入射角的衍射圖樣。
[0035]圖5為基于本發(fā)明的GS02納米相變薄膜材料PCRAM的SET和RESET操作特性曲線。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0037]實施例1
[0038]本實施例中制備的摻氧Ge8Sb92納米相變薄膜材料結構具體為GSOl。
[0039]制備步驟為:
[0040]1.清洗Si02/Si(100)基片，清洗表面、背面，去除灰塵顆粒、有機和無機雜質(zhì)；
[0041]a)在丙酮溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗；
[0042]b)在乙醇溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗，高純N2吹干表面和背面；
[0043 ] c)在120 °C烘箱內(nèi)烘干水汽，約20分鐘。
[0044]2.采用射頻濺射方法制備GSOl薄膜前準備:
[0045]a)裝好Ge8Sb92濺射靶材，靶材的純度均達到99.999%(原子百分比)，并將本底真空抽至2 X 10—4Pa;
[0046]b)設定交流射頻濺射電源功率為20W;
[0047]c)使用高純Ar和高純O2作為濺射氣體(體積百分比均達到99.999%)，設定Ar氣流量為49sccm，O2流量為I sccm，并將濺射氣壓調(diào)節(jié)至2 X KT1Pa。
[0048]3.采用磁控濺射方法制備GSOl納米相變薄膜材料:
[0049]a)將空基托旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92靶位，打開Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，依照設定的派射時間(180s)，開始對GesSb92革E材進行派射，清潔GesSb92革E材表面；
[0050]b)Ge8Sb92靶材表面清潔完成后，關閉Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到G e 8 S b 9 2革E位，開啟G e 8 S b 9 2革E位射頻電源，依照設定的派射時間，開始派射摻氧Ge8Sb92 薄膜。
[0051 ]制備得到的GSOl薄膜厚度為50nm，薄膜厚度通過濺射時間來控制，GS01的濺射速率為5.13s/nm。
[0052]實施例2
[0053]制備本實施例的GSOx納米相變薄膜材料，其具體結構分別為GS02和GS03，且所述GS02和GS03納米相變薄膜材料的厚度均為50nm。
[0054]上述GS02和GS03納米相變薄膜材料的制備方法與實例I相同，只是制備GS02納米相變薄膜材料設定的Ar氣流量為48sCCm，02流量為2SCCm;只是制備GS03納米相變薄膜材料設定的Ar氣流量為47sccm，02流量為3sccm。
[0055]對比例I
[0056]本對比例中制備單層GS相變薄膜材料，厚度50nm。
[0057]制備步驟為:
[0058]1.清洗Si02/Si(100)基片，清洗表面、背面，去除灰塵顆粒、有機和無機雜質(zhì)；
[0059]a)在丙酮溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗；
[0060]b)在乙醇溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗，高純N2吹干表面和背面；[0061 ] c)在120 °C烘箱內(nèi)烘干水汽，約20分鐘。
[0062]2.采用射頻濺射方法制備GS薄膜前準備:
[0063]a)裝好Ge8Sb92濺射靶材，靶材的純度均達到99.999%(原子百分比)，并將本底真空抽至2 X 10—4Pa;
[0064]b)設定交流射頻濺射電源功率為20W;
[0065]c)使用高純Ar氣作為濺射氣體(體積百分比達到99.999%),設定Ar氣流量為50sccm，并將派射氣壓調(diào)節(jié)至2 X ICT1Pa0
[0066]3.采用磁控派射方法制備GS納米相變薄膜材料:
[0067]a)將空基托旋轉(zhuǎn)到GesSb92革E位，打開GesSb92革E上所施加的射頻電源，依照設定的派射時間(180s)，開始對GesSb92革E材進行派射，清潔GesSb92革E材表面；
[0068]b)Ge8Sb92靶材表面清潔完成后，關閉Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到GesSb92革El位，開啟GesSb92革El位射頻電源，依照設定的派射時間，開始派射GesSbg2薄膜。
[0069]將上述實施例1和2的GSOl、GS02、GS03和對比例I的GS相變薄膜材料進行測試，得到各相變薄膜材料的原位電阻與溫度的關系曲線圖1;將上述實施例1和2的GSOl、GS02、GS03和對比例I的GS相變薄膜材料進行測試，得到各相變薄膜材料的Kissinger擬合曲線圖2;將上述實施例1和2的GSOl、GS02、GS03和對比例I的GS相變薄膜材料進行測試，得到各相變薄膜材料的失效時間與溫度倒數(shù)的對應關系曲線圖3;將上述實施2的GS02相變薄膜材料進行測試，得到X射線反射率隨入射角的衍射曲線圖4;將上述實施例2中GS02納米相變薄膜材料作為相變層制備成PCRAM并進行器件測試得到其SET和RESET操作過程特性曲線圖5。圖1-圖5的檢測結果如下:
[0070]圖1為本發(fā)明的GSOxU= I，2，3)納米相變薄膜及用于對比的GS薄膜材料在升溫速率為10°C/min測試條件下的電阻與溫度的關系曲線。在小于結晶溫度時，所有薄膜均為高阻態(tài)(104-106Ω)，表明薄膜材料的非晶態(tài)結構。隨著溫度逐漸升高，薄膜電阻緩慢降低，當達到其相變溫度時，薄膜電阻急速下降，當?shù)竭_某一電阻值后基本保持不變，表明薄膜材料的相結構從非晶態(tài)到晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。由圖1可知:第一，隨著摻氧含量的增加，薄膜材料的晶化溫度由未摻氧時GS的168 °C提高到GS03的208 °C，表明相變薄膜材料GSOx的熱穩(wěn)定性得到顯著提高。第二，隨著摻氧含量的增加，相變薄膜材料的晶態(tài)電阻由未摻氧時的12 Ω提高到GS03的14 Ω，晶態(tài)電阻提高了約100倍，從而有效降低RESET功耗。第三，隨著摻氧含量的增加，相變薄膜材料GSOx非晶態(tài)高阻和晶態(tài)低阻之比保持兩個數(shù)量級，有利于提高PCRAM的信噪比，增強抗干擾能力。
[0071]圖2為本發(fā)明的GSOxU=I，2，3)納米相變薄膜材料及用于對比的GS薄膜材料根據(jù)燈88；[1^61'方程和不同升溫速率(10<€/111；[11、20<€/111；[11、30<€/111；[11和40<€/111；[11)下電阻與溫度關系作出的Ki S S inger擬合曲線。從曲線的斜率可以得到薄膜材料的結晶激活能。隨著摻氧含量的增加，相變薄膜材料的結晶激活能由未摻氧時的2.43eV增加到GS03的2.96eV。結晶激活能越大表明要使材料發(fā)生相變所需的能量越大，意味著GS0x(x= I，2，3)納米相變薄膜的熱穩(wěn)定性尚。
[0072]圖3為本發(fā)明的GSOxU=I，2，3)納米相變薄膜材料及用于對比的GS薄膜材料根據(jù)Arrhenius公式和不同溫度下等溫法測得的電阻與溫度的關系推算出十年數(shù)據(jù)保持溫度。隨著摻氧含量的增加，相變薄膜材料的十年數(shù)據(jù)保持能力由未摻氧時的87°C提高到GS03的132°C。十年數(shù)據(jù)保持力越高預示著GS0x(x = I，2，3)納米相變薄膜的信息存儲更長久。
[0073]圖4為本發(fā)明的GS02納米相變薄膜材料在沉積態(tài)和250°C退火5min后的X射線反射率隨入射角的衍射曲線。由圖4發(fā)現(xiàn)GS02相變薄膜結晶后，其臨界角及最大強度或最小強度所對應的角度整體向大角度方向偏移，意味著薄膜的密度變大、體積變小。通過修正的Bragg公式計算出GS02相變薄膜材料的體積變化率為4.39%，而傳統(tǒng)相變材料Ge2Sb2Te5在結晶前后體積變化為6.8%，可見GS02納米相變薄膜具有較小的密度和體積變化率，有助于保證PCRAM中相變介質(zhì)層與上下電極可靠接觸，有利于提升PCRAM的疲勞特性。
[0074]圖5為基于本發(fā)明的GS02納米相變薄膜材料PCRAM的SET和RESET操作特性曲線。插圖顯示為PCRAM在直流掃描模式下實現(xiàn)的SET過程，曲線出現(xiàn)閾值轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，表明GS02納米相變薄膜材料從高阻非晶態(tài)轉(zhuǎn)變到低阻晶態(tài)，其閾值電壓和閾值電流分別為3.51V和8μΑ，均低于傳統(tǒng)Ge2Sb2Ted^膜材料SET過程的閾值轉(zhuǎn)換電壓和電流，意味著本發(fā)明的GS02納米相變薄膜材料具有更低的SET功耗。圖5為基于本發(fā)明GS02納米相變薄膜材料PCRAM在不同脈沖寬度作用下的RESET過程。對已經(jīng)處于低阻的GS02納米相變薄膜材料的PCRAM施加電脈沖，在脈沖寬度為2000ns和200ns作用下均可使GS02納米相變薄膜材料從晶態(tài)轉(zhuǎn)變到非晶態(tài)，實現(xiàn)RESET過程，其RESET閾值轉(zhuǎn)換電壓分別為2.7V和3.1V，均低于傳統(tǒng)Ge2Sb2Te5薄膜材料RESET過程閾值轉(zhuǎn)換電壓3.5V，意味著本發(fā)明的GS02納米相變薄膜材料具有比傳統(tǒng)Ge2Sb2Te^膜材料更低的RESET功耗。同時，本發(fā)明的GS02納米相變薄膜材料的PCRAM能在200ns脈沖寬度作用下實現(xiàn)RESET過程，而傳統(tǒng)的Ge2Sb2Ted^膜材料很難在500ns脈沖寬度下實現(xiàn)RESET過程，表明基于GS02納米相變薄膜材料的PCRAM比Ge2Sb2Te5薄膜材料具有更快的操作速度。
[0075]本發(fā)明公開制備得到的摻氧GeSb納米相變薄膜可以作為相變介質(zhì)層應用于高數(shù)據(jù)保持力、低操作功耗的相變存儲器中。本發(fā)明著眼于材料的摻雜改性和優(yōu)化，不是相變存儲器件的制備。通過氧摻雜的方法進行材料性能優(yōu)化，及將該材料用于相變存儲器進行實證，圖5表明摻氧GeSb納米相變薄膜在相變存儲器中能實現(xiàn)SET和RESET操作，器件的高低阻值可應用于存儲信息數(shù)據(jù)“O”和“I”。
[0076]實施例3
[0077]一種摻氧GeSb納米相變薄膜，其化學組成符合化學通式GSOx，其中GS為Ge8Sb92，x代表氧氣流量值，其單位為sccm，其中X= I。摻氧GeSb納米相變薄膜采用磁控派射方法生長于Si02/Si (100)基片上，其厚度為30nm。
[0078]摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，采用以下步驟:
[0079](I)清洗Si02/Si(100)基片:清洗表面、背面，去除灰塵顆粒、有機和無機雜質(zhì)，具體采用以下步驟:
[0080](1-a)將Si02/Si(100)基片在丙酮溶液中強超聲清洗5分鐘，去離子水沖洗；
[0081 ] (Ι-b)將處理后的基片在乙醇溶液中強超聲清洗5分鐘，去離子水沖洗，高純N2吹干表面和背面；
[0082](1-c)將處理好的基片在100°C的烘箱內(nèi)烘干水汽，得到待濺射基片；
[0083](2)射頻濺射前準備:裝好Ge8Sb92濺射靶材，利用高純Ar和高純O2作為濺射氣體，具體采用以下步驟:
[0084](2-a)裝好Ge8Sb92濺射靶材，靶材的純度均達到原子百分比99.999%，并將本底真空抽至2 X 10—4Pa;
[0085](2-b)設定交流射頻濺射電源功率為15W;
[0086](2-c)使用體積百分比均達到99.999%的高純Ar和高純O2，控制Ar氣流量與O2流量比為49: I，濺射氣壓調(diào)節(jié)至2 X KT1Pa ；
[0087](3)采用磁控濺射方法制備納米相變薄膜材料:清潔Ge8Sb92靶材表面，然后將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92革El位，開啟Ge8Sb92革El位射頻電源派射摻氧Ge8Sb92薄膜，具體米用以下步驟:
[0088](3-a)將空基托旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92靶位，打開Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，對Ge8Sb92靶材濺射120s，清潔Ge8Sb92靶材表面；
[0089](3-b)Ge8Sb92靶材表面清潔完成后，關閉Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到GesSb92革El位，開啟GesSb92革El位射頻電源，開始派射摻氧GesSb92薄膜150s，即得到摻氧GeSb納米相變薄膜，可以在相變存儲器中的應用。
[0090]實施例4
[0091 ] 一種摻氧GeSb納米相變薄膜，其化學組成符合化學通式GSOx，其中GS為Ge8Sb92，x代表氧氣流量值，其單位為sccm，其中X = 3。摻氧GeSb納米相變薄膜采用磁控派射方法生長于Si02/Si (100)基片上，其厚度為lOOnm。
[0092]摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，采用以下步驟:
[0093](I)清洗Si02/Si(100)基片:清洗表面、背面，去除灰塵顆粒、有機和無機雜質(zhì)，具體采用以下步驟:
[0094](1-a)將Si02/Si(100)基片在丙酮溶液中強超聲清洗10分鐘，去離子水沖洗；
[0095](Ι-b)將處理后的基片在乙醇溶液中強超聲清洗10分鐘，去離子水沖洗，高純N2吹干表面和背面；
[0096](1-c)將處理好的基片在100-150 V的烘箱內(nèi)烘干水汽，得到待濺射基片；
[0097](2)射頻濺射前準備:裝好Ge8Sb92濺射靶材，利用高純Ar和高純O2作為濺射氣體，具體采用以下步驟:
[0098](2-a)裝好Ge8Sb92濺射靶材，靶材的純度均達到原子百分比99.999%，并將本底真空抽至2 X 10—4Pa;
[0099](2-b)設定交流射頻濺射電源功率為30W;
[0100](2-C)使用體積百分比均達到99.999 %的高純Ar和高純O2，控制Ar氣流量與O2流量比為47: 3，濺射氣壓調(diào)節(jié)至2 X KT1Pa ；
[0101](3)采用磁控濺射方法制備納米相變薄膜材料:清潔Ge8Sb92靶材表面，然后將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92革El位，開啟Ge8Sb92革El位射頻電源派射摻氧Ge8Sb92薄膜，具體米用以下步驟:
[0102](3-a)將空基托旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92靶位，打開Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，對Ge8Sb92靶材濺射300s，清潔Ge8Sb92靶材表面；
[0103](3-b)Ge8Sb92靶材表面清潔完成后，關閉Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到GesSb92革El位，開啟GesSb92革El位射頻電源，開始派射摻氧GesSb92薄膜300s，即得到摻氧GeSb納米相變薄膜，可以在相變存儲器中的應用。
【主權項】
1.一種摻氧GeSb納米相變薄膜，其特征在于，該相變薄膜的化學組成符合化學通式GSOx，其中GS為GesSbg〗，x代表氧氣流量值，其單位為sccm，其中x = 1、2或3。2.根據(jù)權利要求1所述的一種摻氧GeSb納米相變薄膜，其特征在于，所述的摻氧GeSb納米相變薄膜采用磁控濺射方法生長于Si02/Si (100)基片上。3.根據(jù)權利要求1所述的一種摻氧GeSb納米相變薄膜，其特征在于，所述的摻氧GeSb納米相變薄膜的厚度為30-100nmo4.如權利要求1所述的摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，其特征在于，該方法采用以下步驟: (1)清洗Si02/Si(100)基片:清洗表面、背面，去除灰塵顆粒、有機和無機雜質(zhì)； (2)射頻濺射前準備:裝好Ge8Sb92濺射靶材，利用高純Ar和高純O2作為濺射氣體； (3)采用磁控濺射方法制備納米相變薄膜材料:清潔Ge8Sb92靶材表面，然后將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到Ge8Sbg2革E位，開啟Ge8Sbg2革E位射頻電源派射摻氧Ge8Sbg2薄膜。5.根據(jù)權利要求4所述的摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(I)具體采用以下步驟: (1-a)將Si02/Si(100)基片在丙酮溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗； (1-b)將處理后的基片在乙醇溶液中強超聲清洗5-10分鐘，去離子水沖洗，高純N2吹干表面和背面； (1-c)將處理好的基片在100-150 0C的烘箱內(nèi)烘干水汽，得到待濺射基片。6.根據(jù)權利要求4所述的摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)具體采用以下步驟: (2-a)裝好Ge8Sb92濺射靶材，靶材的純度均達到原子百分比99.999%，并將本底真空抽至 2 X I O—4Pa; (2-b)設定交流射頻濺射電源功率為15-30W; (2-c)使用體積百分比均達到99.999%的高純Ar和高純O2，控制Ar氣流量與O2流量比為49-47:1-3，濺射氣壓調(diào)節(jié)至2 X KT1Pa。7.根據(jù)權利要求6所述的摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，其特征在于，控制Ar氣流量與O2流量比為49:U48: 2或47: 3。8.根據(jù)權利要求4所述的摻氧GeSb納米相變薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(3)具體采用以下步驟: (3-a)將空基托旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92靶位，打開Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，對Ge8Sb92靶材濺射120-300S，清潔Ge8Sb92靶材表面； (3-b)Ge8Sb92靶材表面清潔完成后，關閉Ge8Sb92靶上所施加的射頻電源，將待濺射基片旋轉(zhuǎn)到Ge8Sb92革El位，開啟Ge8Sb92革El位射頻電源，開始派射摻氧Ge8Sb92薄膜150-300s，即得到摻氧GeSb納米相變薄膜。9.如權利要求1所述的摻氧GeSb納米相變薄膜在相變存儲器中的應用。
【文檔編號】H01L45/00GK106098934SQ201610520326
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月5日
【發(fā)明人】翟繼衛(wèi), 吳衛(wèi)華, 何子芳, 陳施諭
【申請人】同濟大學