[发明专利]用于相变存储器的Ti-Ge-Te系列材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子领域，涉及一种相变存储材料，特别是涉及一种用于相变存储器的Ti-Ge-Te系列材料。

背景技术

随着便携式电子产品的快速发展，市场对不挥发存储器的需求急剧增长。作为目前主流的不挥发存储技术，闪存在商业上取得了巨大的成功，它被广泛地应用在分立式和嵌入式芯片中。然而，其较长的擦写时间和有限的擦写次数，不能满足未来技术发展的要求，而且由于自身物理机理上的限制，闪存单元尺寸的缩小遇到了很多的技术瓶颈。因此，人们都在积极寻求可替代闪存的新一代不挥发存储器技术。相变存储器（Phase-change Random Access Memory，简称PRAM）因为具有读写速度快（ns量级）、循环次数高、功耗低以及和现有的 CMOS工艺兼容等优点，被认为最有可能成为未来可通用的新一代不挥发存储器技术。

相变存储器的原理是以硫系化合物为存储介质，利用电能（热量）使材料在晶态（低阻）与非晶态（高阻）之间相互转换实现信息的写入与擦除，信息的读出是靠测量电阻的大小，比较其高阻“1”还是低阻“0”来实现的。在相变存储器中，相变材料的优劣是决定相变存储器性能好坏的一个重要因素，因此相变存储材料的研究受到了广泛的关注。目前得到公认并且研究最多的相变材料为Ge-Sb-Te，其中以Ge₂Sb₂Te₅最为成熟。虽然基于Ge₂Sb₂Te₅的存储器数据可以在常温下保持十年，但是由于材料的结晶温度较低（约为165度），亦然面临着数据丢失的位线，所以提高结晶温度以改善相变存储器的数据保持能力以及提高相变材料的热稳定性就成为目前迫切需要解决的问题。

Ge-Te体系相变材料相对于Sb-Te系列相变材料而言，有较高的结晶温度，其结晶温度达到185℃，从而有较好的热稳定性，并且具有更快速的SET操作，同时其晶态电阻和非晶态电阻的比值高达5个数量级以上，所以基于Ge-Te体系的相变存储器单元表现出了很好的信噪比。但是由于GeTe的晶阻比较小，使得其RESET功耗偏高，并且其结晶温度不算太高，在数据保持力方面还有较大的提升空间。

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Ti-Ge-Te系列材料及其制备方法，用于解决现有技术中Ge-Te体系相变材料RESET功耗偏高，并且其结晶温度较低的问题。

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Ti-Ge-Te系列材料，所述Ti-Ge-Te系列材料的化学式为：Ti_1-x-yGe_xTe_y，其中0<x<0.8，0<y<1-x。

可选地，在所述Ti_1-x-yGe_xTe_y中，满足0<x=y<0.5。

可选地，在所述Ti_1-x-yGe_xTe_y中，满足0<1-x-y≤0.1。

可选地，在所述Ti_1-x-yGe_xTe_y中，满足0.01<1-x-y≤0.04。

可选地，在所述Ti_1-x-yGe_xTe_y中，满足0.04<1-x-y≤0.08。

可选地，在所述Ti_1-x-yGe_xTe_y中，满足1-x-y=0.06。

本发明还提供一种制备用于相变存储器的Ti-Ge-Te系列材料的方法，所述方法至少包括以下步骤：在氩气气氛中采用Ge、Te、Ti三靶共溅射或Ti靶和Ge-Te合金靶两靶共溅射，在衬底上形成Ti-Ge-Te系列材料，其中0<x<0.8，0<y<1-x；所述Ti靶采用射频电源或直流电源；所述Ge靶、Te靶及Ge-Te合金靶采用射频电源或直流电源。

可选地，氩气的流量范围是50~400 sccm。

可选地，所述Ti靶采用直流电源时溅射功率小于或等于80W；所述Ti靶采用射频电源时溅射功率小于或等于160W

可选地，所述Ti靶采用射频电源时溅射功率为20W、40W或60W。