本发明专利技术提供一种用于相变存储器的薄膜材料及其制备方法，该薄膜材料是一种由铜、锑、碲三种元素组成的材料，其通式为CuxSbyTez，其中0＜x≤40，15≤y≤85，15≤y≤85。这种材料可以通过调节材料中三种元素的含量得到不同结晶温度、熔点和结晶速率，适当调节Cu-Sb-Te中元素比例，进而可以得到比传统的Ge2Sb2Te5(GST)具有更高的结晶温度、更好的热稳定性、更低的熔点和更快的结晶速度。另外，铜互联是目前超大规模集成电路中的主流互联技术，该技术的广泛应用使得Cu元素的加工工艺趋向成熟，因而本发明专利技术的Cu-Sb-Te相变材料易于加工，与COMS兼容性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微电子
的相变薄膜材料及其制备方法，特别是涉及一种。
技术介绍
相变存储器(Phase Change Memory，PCM)是近年来兴起的一种非挥发半导体存储器。与目前已有的多种半导体存储技术相比，它具有器件尺寸可缩的优越性(纳米级)、高速读取、低功耗，高密度、制造工艺简单等优点，是存储器中被工业界广泛看好的有力竞争者，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，因而其拥有广阔的市场前景。所述的相变存储器是利用电脉冲产生的焦耳热使相变存储材料在晶态(低阻)与非晶态(高阻)之间发生可逆相变而实现数据的写入和擦除，数据的读出则通过测量电阻的状态来实现。相变存储器的核心是相变存储介质材料，常用的相变存储材料体系主要是碲基材料，如Ge-Sb-Te、Si-Sb-Te, Ag-In-Sb-Te等。特别是GST (Ge-Sb-Te)已经广泛应用于相变光盘和相变存储器。但也存在如下问题1，结晶温度较低，芯片陈列中相邻单元串扰问题严重，面临着数据丢失的危险，制约了其应用领域；2，热稳定性不好，数据保持力得不到保证；3，相变速度有待进一步提高，有研究表明基于GST的相变存储器实现稳定RESET操作的电脉冲至少为500纳秒，无法满足动态随机存储器的速度要求。这需要探索具有更快相变速度的存储材料。因而，如何提供一种热稳定性好，数据保持力强，相变速度快，且与CMOS工艺兼容的相变薄膜材料，是当前
需要解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种，用于解决现有技术中相变存储材料表现出的热稳定性和数据保持能力差、相变速度慢的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于相变存储器的薄膜材料， 所述薄膜材料是一种由铜、锑、碲三种元素组成的相变材料。在本专利技术的薄膜材料中，所述相变材料的通式为CuxSbyTez,其中，0 < χ彡40， 15彡y彡85，15彡y彡85。所述材料体系通过调节元素之间比例可获得不同的结晶温度、 不同的熔点和不同的电阻率。所述相变材料通式CuxSbyTez中的X，y，ζ的范围可进一步限定为8 < χ < 20，50 < y < 65，25 < y < ；35。更为详细地，所述相变材料通式CuJbyTez中具体的组分为 Cultl(Sb2Te)3tl, Cu14 (Sb2Te) M7，或 Cu2tl (SMTel) 26.7，误差范围为 3mol%。在本专利技术的薄膜材料中，所述相变材料中Cu-Te和Sb-Te均存在稳定性。所述相变材料在电脉冲作用下可逆相变。所述相变存储材料在外部电脉冲下存在两个及其以上稳定的电阻态。所述相变存储材料在非晶态和晶态的电阻率之比至少为5。本专利技术还提供一种用于相变存储器的薄膜材料的制备方法，其特征在于采用磁控溅射制备由铜、锑、碲三种元素组成的相变材料，所述相变材料的通式为CuxSbyTez,其中， 0 < χ ^ 40,15 ^ y ^ 85,15 ^ y ^ 85。在本专利技术的制备方法中，在所述磁控溅射中采用多靶共溅射制备。如上所述，本专利技术的，具有以下有益效果本专利技术所提供的Cu-Sb-Te系列相变材料可以通过外部电脉冲来实现可逆相变， 相变前后有明显的高低阻态之分，差值较大，便于外部电路轻松地读取“0”或“ 1，，状态，是较为理想的相变存储材料。本专利技术通过调节三种元素的含量可以得到不同结晶温度、熔点、结晶速率和结晶前后电阻比率的存储材料。因而该Cu-Sb-Te系列相变材料可调性非常强，有利于优化相变材料各方面性能。其中，铜、锑、碲能形成Cu-Te和Sb-Te稳定相，这两相在纳米尺度复合，可以组成类似于GeTe和Sb2I^3的伪二元体系，因而材料比较稳定，不容易发生分相。Cu-Sb-Te 材料比GST具有更好的热稳定性和结晶速度，有助于提高器件的数据保持力和操作速度。 由于Cu元素是微电子应用中的常用元素，工艺成熟，这使该Cu-Sb-Te系列相变材料与COMS 有很好的兼容性。因此，本专利技术所述的Cu-Sb-Te相变薄膜材料，与常用的GST相比，具有更好的热稳定性，更快的结晶速度，更强的数据保持力。本专利技术提供的相变存储材料的制备方法，工艺简单，便于精确控制材料成分。本专利技术提供相变存储材料应用到相变存储器中，使得相变存储器具有数据保持力强、擦写速度快，电学性能稳定等优点。附图说明图1为应用本专利技术的薄膜材料制备的垂直结构的相变存储单元结构示意图。图2为不同铜含量的Cu-Sb-Te的电阻-温度关系图。图3为不同铜含量的Cu-Sb-Te的数据保持能力计算结果图。图4为铜含量为14m0l%的Cu-Sb-Te相变存储器的电阻-电压关系图。图5为铜含量为14mol %的Cu-Sb-Te相变存储器的疲劳性能图。元件标号说明1相变存储单元11下电极12相变薄膜材料13过渡层14上电极15绝缘介质具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，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专利技术的其他优点与功效。本专利技术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，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。本专利技术提供一种用于相变存储器的薄膜材料，所述薄膜材料是一种由铜(Cu)、锑 (Sb)、碲(Te)三种元素组成的相变材料。于本实施例中，所述相变材料的通式为CuxSbyTez, 其中，0 < χ < 40，15彡y < 85，15 < y < 85。所述材料体系通过调节元素之间比例可获得不同的结晶温度、不同的熔点和不同的电阻率。更为具体地，所述相变材料通式CuxSbyTez中的x，y，ζ的范围可进一步限定为 8^x^ 20,50 ^ y^ 65, 25 ^y ^ ；35。更为详细地，所述相变材料通式CuJbyTez中具体的组分为 Cu10 (Sb2Te) 30，Cu14 (Sb2Te) 28.7，或 Cu20 (Sb2Tel) 26.7，误差范围为 3mol %。在本专利技术的薄膜材料中，所述相变材料中Cu-Te和Sb-Te均存在稳定性。所述相变材料在电脉冲作用下可逆相变。所述相变存储材料在外部电脉冲下存在两个及其以上稳定的电阻态。所述相变存储材料在非晶态和晶态的电阻率之比至少为5。本专利技术还提供一种用于相变存储器的薄膜材料的制备方法，其特征在于采用磁控溅射制备由铜、锑、碲三种元素组成的相变材料，所述相变材料的通式为CuxSbyTez,其中， 0 < χ彡40，15彡y彡85，15彡y彡85。在本专利技术的制备方法中，在所述磁控溅射中采用多靶共溅射制备。在本实施例中，本专利技术所述的相变存储材料Cu-Sb-Te可以通过多靶共溅射的方法制备，其成分可以通过调节不同靶材对应的功率获得。所述的Cu-Sb-Te也可以通过化学气相沉积，原子层沉积(ALD)，电子束蒸发等方法制备，也可以通过在Sb-Te薄膜中离子注入元素Cu来获得所需原子比例的Cu-Sb-Te材料。可选地，采用Cu靶和^D2Te1 (SbxTe, 1 < χ < 8)合金靶两靶磁控共溅射的工艺参数包括本底真空度本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于相变存储器的薄膜材料，其特征在于：所述薄膜材料是一种由铜、锑、碲三种元素组成的相变材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕业刚，宋三年，彭程，饶峰，宋志棠，刘波，吴良才，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31
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