[发明专利]一种用于相变存储器的Mg-Sn-Sb薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明涉及微电子材料领域，具体涉及一种用于相变存储器的Mg‑Sn‑Sb薄膜材料及其制备方法。所述Mg‑Sn‑Sb的结构通式为Mgsubgt;x/subgt;Snsubgt;y/subgt;Sbsubgt;z/subgt;，其中x+y+z＝100，0.1x40，0.1y20；Mg‑Sn‑Sb薄膜材料是由Mgsubgt;80/subgt;Snsubgt;20/subgt;和Snsubgt;20/subgt;Sbsubgt;80/subgt;两种靶材采用共溅射的方式形成，通过调节两种靶材的溅射功率改变Mg‑Sn‑Sb中元素的成分。本发明制备的Mg‑Sn‑Sb薄膜材料具有较低的熔点、较高的热稳定性和较快的相变速度，具有优异的数据保持力，进而有利于提升相变存储器的综合性能。

技术领域

本发明涉及微电子材料领域，具体涉及一种用于相变存储器的Mg-Sn-Sb薄膜材料及其制备方法。

背景技术

相变存储技术(PCRAM)是一种运用硫系化合物材料来存储数据的随机存储技术。基本原理是利用电能或者光能致使材料在晶态(低阻/高反射率)与非晶态(高阻/低反射率)之间互逆转换从而实现信息的写入与擦除，信息的读出则依靠测量晶态与非晶态之间电阻或反射率的显著差异而实现。相变存储器因同时具备低功耗、抗辐照、高密度、高速擦写、高循环次数以及与集成电路硅工艺的良好匹配性能等优点，被广泛认为是取代Flash等存储器的下一代非易失性随机存储器。对各类相变存储材料的研究表明，Ge₂Sb₂Te₅(GST)化合物被认为是最合适的相变材料，已在可擦写光盘等产业中得到了广泛应用。随着相变存储器的快速发展，近年来越来越多基于Ge₂Sb₂Te₅的新材料开始被广泛研究。

传统相变材料(如Ge₂Sb₂Te₅)存在一些问题，如热稳定性低，功耗偏高，结晶速度较慢等，所以针对不同应用迫切需要开发新型相变存储材料。由于在PCRAM的RESET操作过程中需要将材料加热至熔点，所以熔点的高低往往决定相变材料的操作功耗。为了有效降低PCRAM的操作功耗，需要降低材料的熔点。

中国专利CN107342362A公开了一种Mg-Sb-Se纳米相变薄膜：Mg_xSb_ySe_100-x-y，其中0.10＜x＜30.00，20.00＜y＜80.00，所述Mg-Sb-Se纳米相变薄膜的厚度为100±2nm，通过在Sb₅₀Se₅₀靶材中心叠放Mg片，通过共溅射制备Mg-Sb-Se纳米相变薄膜，但是其缺点是将Sb₅₀Se₅₀靶材和Mg片叠放的方式，容易导致在溅射过程中温度过高使Mg熔化，从而使部分Mg原子渗入Sb₅₀Se₅₀靶材从而破坏Sb₅₀Se₅₀靶材的纯度，影响薄膜成分的有效控制。

Mg₈₀Sn₂₀材料的熔点较低，开发含Mg、Sn的相变材料成为降低操作功耗的一条途径。

发明内容

为了解决现有技术中相变材料的稳定性低和功耗偏高的缺陷，本发明在于提供一种用于相变存储器的Mg-Sn-Sb薄膜材料，所述Mg-Sn-Sb薄膜材料由Mg、Sn和Sb三种元素组成，由Mg₈₀Sn₂₀和Sn₂₀Sb₈₀两种靶材采用共溅射的方式形成，通过调节两种靶材的溅射功率改变Mg-Sn-Sb中元素的成分。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种用于相变存储器的Mg-Sn-Sb薄膜材料，具体为，所述Mg-Sn-Sb的结构通式为Mg_xSn_ySb_z，其中x+y+z＝100，0.1x40，0.1y20。