(57)【要約】【課題】電気抵抗の高い相変化記録膜を提供する。【解決手段】原子％でＧｅ：１５〜３０％、Ｓｂ：１５〜３０％を含有し、酸素：１〜１５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する電気抵抗の高い相変化記録膜。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子％で（以下、％は原子％を示す）Ｇｅ：１５〜３０％、Ｓｂ：１５〜３０％を含有し、さらに酸素：０．１〜１５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする電気抵抗が高い相変化記録膜。
【請求項２】
結晶化後に四探針法により測定した比抵抗値が５×１０−２〜５×１０１Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項２記載の電気抵抗が高い相変化記録膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気抵抗が高い相変化記録膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体不揮発メモリーの一種である（Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭまたはＯｖｏｎｉｃｓ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｍｅｍｏｒｙ）に用いられる相変化記録層は、通常のＤＶＤ−ＲＡＭなどの光記録媒体に広く用いられているＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系記録膜が用いられている。この相変化記録層には結晶状態の相変化材料を用い、書き換えは、その一部をヒーターで急加熱して溶融し、即急冷して部分的に非晶質化させるか、或いは非晶質部を低温でゆっくり加熱して結晶状態に戻すことで行っている。そして読み出しは結晶状態と一部非晶質化した状態の電気抵抗差によって行なっている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献１〜２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００１−５０２８４８号公報
【特許文献２】
特表２００２−５１２４３９号公報
【特許文献３】
特表２００２−５４０６０５号公報
【非特許文献１】
「応用物理」第７１巻  第１２号（２００２）第１５１３〜１５１７頁
【非特許文献２】
「日経  マイクロデバイス」２００２年３月号第７０〜７８頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の相変化記録膜は、書き込み消去時に回路に流れる電流値が大きいところから消費電力が大きくなり、また大電流のため、回路への負担が大きくなってデバイスの微細化の障害となっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、相変化記録膜の抵抗を高くし、書き込み消去動作時に流れる電流値を低減させるべく研究を行なった。その結果、
通常のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系相変化記録膜において、原子％で（以下、％は原子％を示す）酸素：０．１〜１５％含有した相変化記録膜は、結晶状態での電気抵抗が高くなり、それによって書き込み消去動作時に流れる電流値を低減させることができる、という研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
Ｇｅ：１５〜３０％、Ｓｂ：１５〜３０％を含有し、さらに酸素：０．１〜１５％を含有し、残部がＴｅおよび不可避不純物からなる組成を有する電気抵抗が高い相変化記録膜、に特徴を有するものである。
【０００７】
また、通常のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系相変化記録膜に酸素を添加した相変化記録膜についてＤＴＡ（示差熱分析法）により結晶化温度および融点を測定したところ、酸素の添加量にしたがって結晶化温度は上昇し、融点は低下する傾向が見られた。ある程度までの結晶化温度の上昇は非晶質層の安定性が増すことを意味し、メモリーに用いた時にデータ保存特性の向上に寄与し、さらに融点の低下は非晶質化の際に用いる消費電力の低下に寄与するといった副次的な効果も得られる。
【０００８】
この発明の電気抵抗が高い相変化記録膜の成分組成を前述のごとく限定した理由を説明する。
（ａ）  酸素
相変化記録膜に含まれる酸素の量が０．１％未満では膜の抵抗値を上げる効果が少ないので好ましくなく、一方、１５％を越えて含有させると結晶化処理時に酸素がＧｅとの間に揮発性物質であるＧｅＯを生成し、ガス化して膜表面から抜け出ていく現象が生じ、この現象が生じると、膜表面には結晶化温度および融点の低いＳｂ、Ｔｅを主体とする化合物が生成し、異常粒成長するため膜比抵抗は急激に低下するので好ましくない。したがって、相変化記録膜に含まれる酸素含有量を０．１〜１５％に定めた。この発明の相変化記録膜に含まれる酸素含有量の一層好ましい範囲は０．４〜１２％である。
【０００９】
（ｂ）  Ｇｅ、Ｓｂ
この発明の酸素を含む電気抵抗が高い相変化記録膜に含まれるＧｅおよびＳｂは、Ｇｅ：１５〜３０％、Ｓｂ：１５〜３０％が好ましい。その理由は、Ｇｅ：１５％未満、Ｓｂ：１５％未満であっても、またＧｅ：３０％を越え、Ｓｂ：３０％を越えても抵抗が低くなったり結晶化時間が長くなって好ましくないことによるものである。
【００１０】
この発明の電気抵抗が高い相変化記録膜は、結晶化後に四探針法により測定した比抵抗値が５×１０−２〜５×１０１Ω・ｃｍ（一層好ましくは８×１０−２〜１×１０１Ω・ｃｍ以下）であることが必要であり、その理由は、比抵抗値が５×１０−２Ω・ｃｍ未満では回路に大きな電流が流れ、そのために消費電力が大きくなり、またデバイスを微細化した時の障害の原因になるので好ましくなく、一方、５×１０１Ω・ｃｍを越えると非晶質時の抵抗値（１×１０２〜１×１０３Ω・ｃｍ程度）との差が小さくなり、この違いを読み出すことが困難になるという理由によるものである。
【００１１】
この発明の酸素含有相変化記録膜は、通常のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系相変化記録膜形成用スパッタリングターゲットを用い、スパッタガス雰囲気を酸素ガス含有雰囲気とすることにより形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
直径：１２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有し、Ｇｅ：１５％、Ｓｂ：１５％、Ｔｅ：残部からなる成分組成を有する通常のターゲットを用意し、このターゲットを銅製の冷却用バッキングプレートに純度：９９．９９９重量％のインジウムろう材にてハンダ付けし、これを直流マグネトロンスパッタリング装置に装入し、ターゲットと基板（この基板として表面に厚さ：１００ｎｍのＳｉＯ２を形成したＳｉウエーハを用いた）の間の距離を７０ｍｍになるようにセットした後、到達真空度：５×１０−５Ｐａ以下になるまで真空引きを行い、その後、表１に示される酸素分圧となるように調製された酸素ガスとＡｒガスの混合ガスを、スパッタガス全圧：１．０Ｐａになるように供給し、
・基板温度：室温、
・投入電力：５０Ｗ（０．４Ｗ／ｃｍ２）、
の条件でスパッタリングを行い、基板の表面に厚さ：３００ｎｍを有する本発明相変化記録膜１〜５、比較相変化記録膜１〜２および従来相変化記録膜１を形成した。
【００１３】
このようにして得られた本発明相変化記録膜１〜５、比較相変化記録膜１〜２および従来相変化記録膜１の成分組成を測定し、その結果を表１に示した。なお、膜中酸素含有量はスパッタエッチングにより膜表面を１０ｎｍ程度除去し、表面の自然酸化層を除去した状態でＡＥＳ（オージェ電子分光法）により測定した。
【００１４】
さらに、得られた本発明相変化記録膜１〜５、比較相変化記録膜１〜２および従来相変化記録膜１を真空中、３００℃に５分間保持して結晶化した後、四探針法で比抵抗を測定し、さらにＤＴＡ（示差熱分析法）により結晶化温度および融点を測定し、その結果を表１に示した。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１示される結果から、結晶化させた本発明相変化記録膜１〜５は、結晶化させた従来相変化記録膜１に比べて比抵抗が高いことが分かる。しかし、この発明の条件から外れた酸素成分組成を有する結晶化させた比較相変化記録膜１〜２は比抵抗が小さくなったり、膜中からＧｅが抜けて大きな組織ずれを起こしたりして好ましくないことが分かる。
【００１７】
【発明の効果】
上述のように、この発明によると、適度に高い抵抗値が得られ、書き込み消去動作時の電流値を低減し、低消費電力化、微細化に寄与し、相変化型不揮発メモリーの特性の向上およびコスト削減を行うことができるとともに、新しい半導体メモリー産業の発展に大いに貢献し得るものである。