[发明专利]用于相变存储器的Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种用于相变存储器的Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料。

背景技术

相变存储器（PCM）是近年来兴起的一种非挥发性半导体存储器。与传统的存储器相比，它具有存储单元尺寸小、高读写速度、低功耗、循环寿命长、以及优异的抗辐照性能等优点。基于上述优点，相变存储器不仅能够取代现有的存储器，而且还在普通存储器达不到的一些领域(诸如空间、航天技术和军事等领域)产生新的应用。相变存储器是新型存储技术中有力的竞争者，有望替代闪存（Flash技术）成为下一代非挥发存储器的主流存储技术，因而拥有广阔的市场前景。

相变存储器的应用基于其中的相变材料在电脉冲信号操作下高、低电阻之间的可逆转换来实现“0”和“1”的存储。

相变存储器的核心是相变存储介质材料，传统的相变材料主要是Ge₂Sb₂Te₅，其已经广泛地应用于相变光盘和相变存储器中。但是现有以Ge₂Sb₂Te₅为相变材料的相变存储器，依然存在一些问题：1）结晶温度较低，面临着数据丢失的危险；2）热稳定性不好，数据保持力得不到保证，其能够提供10年可靠数据保存的工作温度仅为80度，严重制约了其应用领域。例如在汽车电子等领域，其对存储器件可服役的温度要高于125度。因此寻求一种高数据保持力，具有宽温域工作范围的相变薄膜材料，是当前急需解决的问题。

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数据保持能力强、且物理性能可调的用于相变存储器的Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料。

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Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料，其通式为Ga_xGe_ySb_zTe_w，其中0<x≤16，23≤y≤28，26≤z≤31，30≤w≤40。

其中，优选通式为Ga₆Ge₂₈Sb₂₆Te₄₀。

优选地，所述Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料采用溅射法、电子束蒸发法、化学气相沉积法、及原子层沉积法中的一种形成。

优选地，所述Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料采用GaSb和GST合金靶共溅射形成；更为优选地，采用GaSb和Ge₃Sb₂Te₅合金靶共溅射形成。

如上所述，本发明的用于相变存储器的Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料，具有以下有益效果：数据保持能力强，热稳定性好，结晶速度快，物理性能可调，可以应用在汽车电子等高温领域；且材料制备工艺简单，便于精确控制材料成分和后续工艺；使用本发明的Ga-Ge-Sb-Te材料制备成的相变存储器可以在电压脉冲作用下实现可逆相变，且电学性能稳定。

附图说明

图1显示为不同组分的Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料的电阻-温度关系图。

图2显示为不同组分的Ga-Ge-Sb-Te薄膜材料的数据保持能力计算结果图。

图3显示为组分为Ga₆Ge₂₈Sb₂₆Te₄₀薄膜材料制备形成的相变存储器的电流-电压关系图。

图4显示为组分为Ga₆Ge₂₈Sb₂₆Te₄₀薄膜材料制备形成的相变存储器的电阻-电压关系图。

图5显示为组分为Ga₆Ge₂₈Sb₂₆Te₄₀薄膜材料制备形成的相变存储器的疲劳性能图。

具体实施方式

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。