用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料及制備方法。其中，所述Al-Sb-Se材料是由鋁、銻、硒三種元素組成的化合物，其化學(xué)式為AlxSbaSe，Sb與Se的原子比為a：1，0.67≤a≤12.35，0.01≤x≤10；采用Sb2Se3合金靶、Al單質(zhì)靶、以及Sb單質(zhì)靶共濺射形成。利用本發(fā)明的相Al-Sb-Se材料作為信息存儲介質(zhì)，可以有效地提高存儲器的可靠性，降低擦寫操作的功耗等。
【專利說明】用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相變材料領(lǐng)域，特別是涉及一種用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體市場中，存儲器占有重要的地位，目前，存儲器的種類主要包括:靜態(tài)存儲器(SRAM)、動態(tài)存儲器(DRAM)、磁盤、閃存(Flash)、鐵電存儲器等。而其它存儲器，例如相變存儲器(PCRAM)、電阻隨機存儲器(RRAM)作為下一代存儲器的候選者也受到了廣泛的研究。在當(dāng)前眾多的可能替代現(xiàn)有的存儲技術(shù)而成為商業(yè)化的新型存儲技術(shù)中，PCRAM被認為是下一代非揮發(fā)存儲技術(shù)的最佳解決方案之一，其具有存儲單元尺寸小、非揮發(fā)性、循環(huán)壽命長、穩(wěn)定性好、功耗低和可嵌入功能強等優(yōu)點，特別是在器件特征尺寸的縮小方面優(yōu)勢尤為突出，業(yè)界認為在不久的將來FLASH將遭遇尺寸縮小限制，而PCRAM在65nm節(jié)點后的技術(shù)優(yōu)勢將越來越明顯。為此，英特爾、三星、意法半導(dǎo)體、飛利浦、國際商業(yè)機器公司和艾必達等國際知名半導(dǎo)體公司花費了大量的人力物力來對此技術(shù)進行開發(fā)，目前三星已經(jīng)研制出容量達到8Gb的相變內(nèi)存顆粒。
[0003]PCRAM的基本原理是通過電脈沖信號操作器件單元使存儲材料在高電阻與低電阻之間的可逆轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)“O”和“1”的存儲，而高、低電阻的變化則是利用相變材料在非晶和多晶間的轉(zhuǎn)變獲得的。傳統(tǒng)的相變材料Ge2Sb2Te5仍然存在一些缺點，如:結(jié)晶溫度低、數(shù)據(jù)保持力不好、高溫下的揮發(fā)較嚴重、器件的操作速度不快、功耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料及制備方法，以提高相變存儲器的熱穩(wěn)定性、減小操作功耗、提高相變速率、延長循環(huán)次數(shù)。
[0005]為實現(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器的Al-Sb-Se材料，是由鋁、銻、硒三種元素組成的化合物，其化學(xué)式為AlxSbaSe,其中，Sb與Se的原子比為 a:1，0.67 ≤ a≤ 12.35,0.01 ≤χ ≤10。
[0006]優(yōu)選地，1.56 ≤a ≤7.06。
[0007]優(yōu)選地，Al、Sb、Se 二種兀素兩兩成鍵，形成二兀體系。
[0008]本發(fā)明提供一種制備用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料的方法,其米用Sb2Se3合金靶、Al單質(zhì)靶、以及Sb單質(zhì)靶共濺射形成前述的Al-Sb-Se相變材料。
[0009]優(yōu)選地，Sb2Se3合金靶采用射頻電源，功率范圍為5W至20W。
[0010]優(yōu)選地，Sb單質(zhì)靶采用射頻電源，功率范圍為OW至30W。
[0011]優(yōu)選地，Al單質(zhì)靶采用直流電源，功率范圍為IOW至50W。
[0012]優(yōu)選地，所述Al-Sb-Se相變材料厚度為100_300nm。
[0013]如上所述，本發(fā)明的用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料及制備方法，具有以下有益效果:在制備時，通過調(diào)節(jié)作用于各靶材的電源功率可以得到具有不同結(jié)晶溫度、熔點和結(jié)晶激活能的相變材料，因此可根據(jù)具體需要制備高結(jié)晶溫度、良好數(shù)據(jù)保持力或者高速、低功耗的相變材料。利用本發(fā)明的相變材料作為信息存儲介質(zhì)，可以有效地提高存儲器的可靠性，降低擦寫操作的功耗等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1a顯示為不同組分的AlxSb2.19Se相變材料與Ge2Sb2Te5材料的方塊電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線示意圖。
[0015]圖1b顯示為不同組分的AlxSb2.78Se相變材料與Ge2Sb2Te5材料的方塊電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線示意圖。
[0016]圖2a顯示為不同組分的AlxSb2.19Se相變材料與Ge2Sb2Te5M料的數(shù)據(jù)保持力特征曲線示意圖。
[0017]圖2b顯示為不同組分的AlxSb2.78Se相變材料與Ge2Sb2Te5材料的數(shù)據(jù)保持力特征曲線示意圖。
[0018]圖3a顯示為不同組分的AlxSb219Se相變材料在晶態(tài)時的XRD曲線示意圖。
[0019]圖3b顯示為不同組分的AlxSb2.78Se相變材料在晶態(tài)時的XRD曲線示意圖。
[0020]圖4a、4b、4c、4d 分別為 Ala35Sb2.19Se、Al2 22Sb2 19Se> Al0.20Sb2.78Se 和 Al0 61Sb2 78Se相變材料用于器件單元時在電脈沖信號作用下的電壓-電阻曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士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)點及功效。
[0022]請參閱圖1a至圖4d。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0023]實施例一
[0024]本實施例通過制備AlxSb2.19Se相變材料并對其進行檢測來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。具體制備方法為:采用Sb2Se3合金靶、Sb單質(zhì)靶、Al單質(zhì)靶進行共濺射，在共濺射的過程中同時通入純度為99.999%的Ar氣。Sb2Se3靶采用射頻電源，功率為20W ；Sb靶采用射頻電源，功率為15W ；A1靶采用直流電源，功率從IOW至50W。共濺射時間根據(jù)各組分濺射速率的不同為20-30分鐘，制備形成的AlxSb2.19Se相變材料的厚度在100_300nm之間。
[0025]將本實施例所獲得的AlxSb2.19Se相變材料進行檢測，檢測結(jié)果如下:
[0026]圖1a為不同組分的AlxSb2.19Se相變材料與Ge2Sb2Te5材料的方塊電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線，升溫速率為20 °C/min。各組分的的AlxSb2.19Se相變材料的結(jié)晶溫度如表I所示，AlxSb2.19Se相變材料的結(jié)晶溫度均比Ge2Sb2Te5材料的結(jié)晶溫度高近60 °C，其中Al5.19Sb2.19Se相變材料高出近90 °C，而Al元素的加入對結(jié)晶溫度的影響并不大，只有在Al含量很多時(x=5.19)才會有明顯提高。
[0027]表1
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料，其特征在于:所述Al-Sb-Se材料是由鋁、銻、硒三種元素組成的化合物，其化學(xué)式為AlxSbaSe,其中，Sb與Se的原子比為a:1，0.67 ≤ a≤ 12.35,0.01 ≤ χ ≤ 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料，其特征在于:1.56 ≤ a ≤ 7.06。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料，其特征在于:Al、Sb、Se三種元素兩兩成鍵，形成三元體系。
4.一種制備用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料的方法,其特征在于:米用Sb2Se3合金靶、Al單質(zhì)靶、以及Sb單質(zhì)靶共濺射形成權(quán)利要求1至3任一項所述的Al-Sb-Se相變材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料的方法，其特征在于:Sb2Se3合金靶采用射頻電源，功率范圍為5W至20W。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料的方法，其特征在于:Sb單質(zhì)靶采用射頻電源，功率范圍為OW至30W。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料的方法，其特征在于:Al單質(zhì)靶采用直流電源，功率范圍為IOW至50W。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備用于相變存儲器的Al-Sb-Se材料的方法，其特征在于:所述的Al-Sb-Se相變材料厚度為100-300nm。
【文檔編號】H01L45/00GK103855302SQ201210518165
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】顧怡峰, 宋志棠, 宋三年, 劉波, 封松林 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所