用于相变存储器的Zr-Sb-Te系列相变材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电子领域，涉及一种用于相变存储器的Zr-Sb-Te系列相变材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着当今社会数字化与信息化的提升，作为信息的载体，半导体存储器的研宄也 取得了很多的突破。目前占据绝大部分半导体存储器市场份额的三种存储器分别是闪存 (Flash)、动态随机存储器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM)和静态随机存储器 (StaticRandomAccessMemory，SRAM)。然而随着半导体工艺节点由 90nm、45nm、22nm的 不断推进，这三种存储器技术也都面临着各自物理极限的挑战。
[0003] 相变存储器（PCM)是基于相变材料的新型存储器，其信息的读/写/擦是由激光 脉冲或电脉冲完成，其比特"〇 (reset) "和" 1 (set) "分别由非晶态与晶态实现。在相变材 料中，晶态反射率远大于非晶态，晶态电阻率远小于非晶态，利用这些性质的差异转换为高 低电平，用来表示比特信息，实现信息的存储。
[0004] 与其他存储器相比，PCM具有成本低，写入速度快，升级能力可改变，理论成本与功 耗更低的优点。因此人们将其视之为最有潜力的下一代高速高密度非易失性存储器。
[0005] 在？0^11材料研发中，常用的材料有66251^^5、51^^ 3和6616等，其中513；^具有 相变速度快，功耗低的特点。但这种材料具有结晶温度低，数据保持力不好等缺点，如何提 高其热稳定性，改善数据保持力是亟待解决的问题，为了达到这一目的，通常的做法是对其 进行掺杂改性，改善其性能。
【发明内容】
[0006] 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 Zr-Sb-Te系列相变材料及其制备方法，用于解决现有技术中相变材料热稳定性不高，数据 保持力不好的问题。
[0007] 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 Zr-Sb-Te(锆-锑-碲）系列相变材料，所述Zr-Sb-Te系列相变材料的化学式为 Zr10〇_x_ySbxTey，其中 0〈100-x-y〈20,0. 5 彡x/y彡 4。
[0008] 可选地，在所述Zr1(l(l_x_ySbxTey 中，满足x/y= 2/3。
[0009] 可选地，Zr的组分满足 0? 51〈100-x-y〈6. 68。
[0010] 可选地，在所述Zr1(l(l_x_ySbxTey 中，满足x/y= 2/1。
[0011] 可选地，Zr的组分满足 0.ll〈100-x-y〈5. 73。
[0012] 可选地，所述Zr1QQ_x_ySbxTey 中，Sb与Te成键。
[0013] 可选地，所述Zr-Sb-Te系列相变材料为薄膜材料，薄膜厚度为100~250nm。
[0014] 本发明还提供一种采用上述任意一项所述的Zr-Sb-Te系列相变材料的相变存储 器单元。
[0015] 本发明还提供一种如上述任意一项所述的Zr-Sb-Te系列相变材料的制备方法， 该方法选自磁控溅射法、脉冲激光沉积法及电子束蒸发法中的任意一种。
[0016] 可选地，所述磁控溅射法包括以下步骤：在氩气气氛下，利用Sb2Tes^金靶和Zr单 质靶两靶共溅射，其中，51321'63合金靶采用直流电源，Zr单质靶采用射频电源；通过改变射 频功率来调节Zr的原子百分比，得到Zr组分可调的Zr-Sb-Te系列相变材料。
[0017] 进一步地，利用Sb2Teg^金祀和Zr单质祀两祀共派射时，所述Sb2Te3合金祀采用 的直流功率范围是10~30W，所述Zr单质靶采用的射频功率范围是20~100W。
[0018] 可选地，所述磁控溅射法包括以下步骤：在氩气气氛下，利用51321'63合金靶、Zr单 质靶以及Sb单质靶三靶共溅射，其中，51321^3合金靶及Sb单质靶采用直流电源，Zr单质靶 采用射频电源；通过改变射频功率来调节Zr的原子百分比，通过改变Sb单质靶的直流功率 来调节Sb、Te的组分比，得到Zr组分及Sb、Te组分比例可调的Zr-Sb-Te系列相变材料。
[0019] 进一步地，利用Sb2Te3合金革E、Zr单质祀以及Sb单质祀三祀共派射时，所述Sb2Te3 合金靶采用的直流功率范围是10~30W，所述Sb单质靶采用的直流功率范围是5~20W， 所述Zr单质靶采用的射频功率范围是20~120W。
[0020] 如上所述，本发明的用于相变存储器的Zr-Sb-Te系列相变材料及其制备方法，具 有以下有益效果：本发明的用于相变存储器的Zr-Sb-Te系列相变材料具有较好的结晶速 度及较高的沉积态稳定性，其在电脉冲作用下可以实现可逆相变，相变前后有电阻高低差 异之分，差值较大，可以分辨出"〇"、"1"，其中Set电压脉冲宽达到100ns，Reset电压脉冲 宽度达到l〇ns，循环次数达到104,是一种较为理想的相变材料，可用于制作相变存储器单 元。所述Zr-Sb-Te系列相变材料可采用多种方法制备，其中磁控溅射法比较灵活，可以方 便制得组分可调、质量较高的Zr1(l(l_x_ySbxTey复合薄膜。
【附图说明】
[0021] 图1显示为不同组分的Zr1(KI_x_y(Sb2Te3) 相变材料电阻随温度变化关系曲线。
[0022] 图2a显示为Zr148(Sb2Te3) 98 52/5相变材料电阻随温度变化关系曲线。
[0023] 图2b显示为Zri.48(Sb2Te3) 98.52/5相变材料电阻下降斜率随温度变化关系曲线。
[0024] 图3显示为Sb2Te3与Zr 在不同退火温度下的XRD曲线。
[0025] 图4&~处显示为21'1.48说心 3) 98.52/5的原位1￡11图像。
[0026] 图5a~5c显示为Zri.48(Sb2Te3) 98.52/5的电学性能曲线。
[0027] 图6显示为不同组分的Zr1QQ_x_y(Sb2Te) (x+y)/3相变材料电阻随温度变化关系曲线。
【具体实施方式】
[0028] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0029] 请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组