CN106654005B - 相变材料层、相变存储器单元及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相变材料层、相变存储器单元及其制备方法，所述相变材料层包括Ti_xTe_1‑x层及位于所述Ti_xTe_1‑x层表面的Sb层，其中，0.33≤x≤0.56。本发明的相变存储器单元中的相变材料层的制备工艺与现有的CMOS工艺兼容，且具有以下优点：所选区间的Sb层，具有很快地相变速度使相变存储器具有皮秒级的擦写操作时间，提高相变存储器的操作速度；所选区间Ti_xTe_1‑x层，在高温下仍能保持结构的稳定性，提高超晶格结构整体的热稳定性；Ti_xTe_1‑x层与衬底层有更好的粘附性，可以提高器件单元的循环操作次数，延长器件单元的寿命。

Description

相变材料层、相变存储器单元及其制备方法

技术领域

本发明属于半导体材料制备领域，特别是涉及一种相变材料层、相变存储器单元及其制备方法。

背景技术

存储器是目前半导体市场的重要组成部分，是信息技术的基石，无论在生活中还是在国民经济中发挥着重要的作用。信息量伴随着社会发展急剧增加，高数据存储密度的存储器的研发成为存储器研究者的重要任务。其中，相变存储器单元由于具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗强震动和抗辐射等优点，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前的闪存存储器而成为未来存储器主流产品的器件和最先成为商用产品的器件。

相变存储器的基本原理是利用器件中存储材料在高电阻和低电阻之间的可逆转变来实现“1”和“0”的存储。通过利用电信号控制实现存储材料高电阻的连续变化可以实现多级存储，从而大幅提高存储器的信息存储能力。在相变存储器中，利用了相变材料在非晶和多晶之间的可逆转变来实现上述的电阻变化。Sb-Te相变存储材料体系中随着Sb含量的增加，相转变速度不断提高。所以可以通过提高Sb元素的含量来提高相转变速度，但纯的Sb与衬底较差的粘附性会降低其使用寿命。

因此，如何提供一种新型的相变材料包括新型的器件单元结构，使基于该材料、结构的新型相变存储器具有更快的相变速度，更高的循环操作寿命，是当前技术领域急需解决的问题。

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相变存储器单元及其制备方法，用于解决现有技术中存储器件相变速度慢、寿命短的问题。

为了实现上述目的及其他相关目标，本发明提供一种相变材料层，所述相变材料层包括Ti_xTe_1-x层及位于所述Ti_xTe_1-x层表面的Sb层，其中，0.33≤x≤0.56。

作为本发明的相变材料层的一种优选方案，所述Ti_xTe_1-x层的厚度为1nm～10nm，所述Sb层的厚度为1nm～10nm。

作为本发明的相变材料层的一种优选方案，所述相变材料层包括多个Ti_xTe_1-x层及多个所述Sb层，所述Ti_xTe_1-x层与所述Sb层交替堆叠形成相变超晶格薄膜结构。

作为本发明的相变材料层的一种优选方案，所述Ti_xTe_1-x层与所述Sb层交替堆叠3～25个周期。

作为本发明的相变材料层的一种优选方案，所述相变材料层中发生相变的相变区域的厚度为6nm～500nm。

本发明还提供一种相变存储器单元，所述相变存储器单元包括上述任一方案中所述的所述的相变材料层。

作为本发明的相变存储器单元的一种优选方案，所述相变存储器单元还包括：生长衬底、下电极、介质包覆层及上电极；

所述下电极位于所述生长衬底内，且贯穿所述生长衬底；

所述相变材料层位于所述生长衬底表面，且位于所述下电极正上方；

所述上电极位于所述相变材料层表面；

所述介质包覆层位于所述生长衬底表面，且包覆在所述相变材料层及所述上电极的外围。

作为本发明的相变存储器单元的一种优选方案，所述相变材料层的宽度与所述上电极的宽度相等，且大于或等于所述下电极的宽度。

作为本发明的相变存储器单元的一种优选方案，所述Ti_xTe_1-x层与所述生长衬底或所述下电极相接触。

本发明还提供一种相变存储器单元的制备方法，所述的相变存储器单元的制备方法包括如下步骤：

1)提供一生长衬底，所述生长衬底内形成有下电极，且所述下电极贯穿所述生长衬底；

2)在所述生长衬底表面形成介质包覆层、如上述任一种方案中所述的相变材料层及上电极，所述介质包覆层包覆在所述相变材料层及所述上电极的外围。

作为本发明的相变存储器单元的制备方法的一种优选方案，步骤1)与步骤2)之间，还包括一对所述生长衬底进行清洗的步骤。

作为本发明的相变存储器单元的制备方法的一种优选方案，在所述生长衬底表面形成介质包覆层、如上述任一种方案中所述的相变材料层及上电极的具体方法为：

21)在所述生长衬底表面形成所述介质包覆层；

22)在所述介质包覆层内形成第一沉积孔，所述第一沉积孔暴露出所述下电极；

23)在所述第一沉积孔内依次形成所述相变材料层及所述上电极。

作为本发明的相变存储器单元的制备方法的一种优选方案，所述第一沉积孔的宽度与所述下电极的宽度相等。

作为本发明的相变存储器单元的制备方法的一种优选方案，在所述生长衬底表面形成介质包覆层、如上述任一方案中所述的相变材料层及上电极的具体方法为：

21)在所述生长衬底表面形成所述相变材料层；

22)去除位于所述下电极上方两侧的部分所述相变材料层，直至暴露出所述生长衬底；

23)在所述生长衬底及所述相变材料层表面形成介质包覆层，所述介质包覆层至少完全包覆所述相变材料层；

24)去除位于所述相变材料层上方的所述介质包覆层，以在所述介质包覆层内形成与所述相变材料层相对应的第二沉积孔，所述第二沉积孔暴露出所述相变材料层；

25)在所述第二沉积孔内形成上电极。

作为本发明的相变存储器单元的制备方法的一种优选方案，所述第二沉积孔的宽度大于所述下电极的宽度。

作为本发明的相变存储器单元的制备方法的一种优选方案，采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或金属有机物沉积法形成所述相变材料层。

本发明的相变材料层、相变存储器单元及其制备方法具有如下有益效果：

首先，所选区间的Sb层，具有很快地相变速度使相变存储器具有皮秒级的擦写操作时间，提高相变存储器的操作速度；

其次，所选区间Ti_xTe_1-x层，在高温下仍能保持结构的稳定性，提高超晶格结构整体的热稳定性；

最后，Ti_xTe_1-x层与衬底层有更好的粘附性，可以提高器件单元的循环操作次数，延长器件单元的寿命。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的相变材料层的结构示意图。

图2显示为本发明实施例二中提供的限制型结构的相变存储器单元的结构示意图。

图3显示为本发明实施例二中提供的T型结构的相变存储器单元的结构示意图。

图4显示为现有的基于Ge-Sb-Te(GST)相变材料的存储器单元的电学操作性能曲线。

图5显示为本发明实施例二中提供的相变存储器单元的电学操作性能曲线。

图6显示为本发明相变存储器单元的制备方法。

图7至图9显示为本发明实施例三中提供的限制型结构的相变存储器单元的制备方法中各步骤的结构示意图。

图10至图15显示为本发明实施例四中提供的T型结构的相变存储器单元的制备方法中各步骤的结构示意图。

元件标号说明

1 相变材料层

11 Ti_xTe_1-x层

12 Sb层

2 生长衬底

3 下电极

4 介质包覆层

41 第一沉积孔

42 第二沉积孔

5 上电极

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。

请参阅图1至图15需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1，本发明提供一种相变材料层1，所述相变材料层1包括Ti_xTe_1-x层11及位于所述Ti_xTe_1-x层11表面的Sb层12，其中，0.33≤x≤0.56。

作为示例，所述Ti_xTe_1-x层11的厚度为1nm～10nm，所述Sb层12的厚度为1nm～10nm；优选的，本实施例中，所述Ti_xTe_1-x层11的厚度为3nm，所述Sb层12的厚度为8nm。

作为示例，所述相变材料层1包括多个Ti_xTe_1-x层11及多个所述Sb层12，所述Ti_xTe_1-x层11与所述Sb层12交替堆叠形成相变超晶格薄膜结构，所述相变材料层1的最底层为所述Ti_xTe_1-x层11。

作为示例，所述Ti_xTe_1-x层11与所述Sb层12交替堆叠3～25个周期。

作为示例，所述相变材料层1中发生相变的相变区域的厚度为6nm～500nm。

作为示例，所述Ti_xTe_1-x层11及所述Sb层12的初始状态可以为非晶体或经过加热处理后的晶态。

实施例二

请参阅图2及图3，本发明还提供一种相变存储器单元，所述相变存储器单元至少包括如实施例一中所述的相变材料层1，即本实施例中的所述相变材料层1即为实施例一中所述的相变材料层1。

作为示例，所述相变存储器单元还包括：生长衬底2、下电极3、介质包覆层4及上电极5；所述下电极3位于所述生长衬底2内，且贯穿所述生长衬底2；所述相变材料层1位于所述生长衬底2表面，且位于所述下电极3正上方；所述上电极5位于所述相变材料层1表面；所述介质包覆层4位于所述生长衬底2表面，且包覆在所述相变材料层1及所述上电极5的外围。

作为示例，所述相变存储器单元可以为限制型结构或T型结构，限制型结构的相变存储器单元如图2所示，T型结构的相变存储器单元如图3所示。在所述限制型结构的相变存储器单元中，所述相变材料层1的宽度与所述上电极5的宽度相等，且等于所述下电极3的宽度；在所述T型结构的相变存储器单元中，所述相变材料层1的宽度与所述上电极5的宽度相等，且大于所述下电极3的宽度。

作为示例，所述生长衬底2可以为玻璃衬底或氧化硅衬底，优选地，本实施例中，所述生长衬底2为氧化硅衬底。

作为示例，所述介质包覆层4的材料可以为SiO₂或Si₃N₄。优选地，本实施例中，所述介质包覆层4的材料为Si₃N₄。

作为示例，所述上电极5及所述下电极3的材料均可以为Al(铝)、W(钨)或TiN(氮化钛)，优选地，本实施例中，所述上电极5及所述下电极3的材料均为Al。

作为示例，所述上电极5及所述下电极3的厚度均可以为50nm～200nm，优选地，本实施例中，所述上电极5及所述下电极3的厚度均为100nm。

作为示例，所述Ti_xTe_1-x层11位于所述相变材料层1的底部，在限制型结构的相变存储器单元中，所述Ti_xTe_1-x层11与所述下电极3直接接触，在T型结构的相变存储器单元中，所述Ti_xTe_1-x层11与所述下电极3及所述生长衬底2直接接触。

请参阅图4和图5，其中，图4为现有的基于GST相变材料的存储器单元，图5为本发明相变存储器单元的电学操作性能曲线。由图4及图5可知，本发明的相变存储器单元所施加的外部电压较小，相变速度更高，功耗也更低，这是由于施加外部能量后，所述Ti_xTe_1-x层11低的热导率提高了热量利用率，降低了功耗，同时所述Sb层12本身的快速相变特性保证高相变速度，且所述Ti_xTe_1-x层11与生长衬底2的高的粘附性延长了器件寿命。

请参阅图6，本发明还提供一种相变存储器的制备方法，所述相变存储器的制备方法包括以下步骤：

1)提供一生长衬底，所述生长衬底内形成有下电极，且所述下电极贯穿所述生长衬底；

2)在所述生长衬底表面形成介质包覆层、如实施例一中所述的相变材料层及上电极，所述介质包覆层包覆在所述相变材料层及所述上电极的外围。

下面，以具体实施例对所述相变存储器的制备方法进行详细说明。

实施例三

请结合图6参阅图7至图9，以限制型结构的相变存储器单元的制备方法为例，所述制备方法包括以下步骤：

S1：提供一生长衬底2，所述生长衬底2内形成有下电极3，且所述下电极3贯穿所述生长衬底2；

S2：在所述生长衬底2表面形成所述介质包覆层4；

S3：在所述介质包覆层4内形成第一沉积孔41，所述第一沉积孔41暴露出所述下电极3；

S4：在所述第一沉积孔41内依次形成所述相变材料层1及所述上电极5。

在S1步骤中，请参阅图7，提供一生长衬底2，所述生长衬底2内形成有下电极3，且所述下电极3贯穿所述生长衬底2。

作为示例，所述生长衬底2可以为玻璃衬底或氧化硅衬底，优选地，本实施例中，所述生长衬底2为氧化硅衬底。

作为示例，所述下电极3的材料可以为Al(铝)、W(钨)或TiN(氮化钛)，优选地，本实施例中，所述下电极3的材料为Al。

作为示例，所述下电极3的厚度可以为50nm～200nm，优选地，本实施例中，所述下电极3的厚度为100nm。

作为示例，所述下电极3的横截面形状可以为但不仅限于圆形，所述下电极3的孔径可以为但不仅限于100nm。

在S2步骤中，在所述生长衬底2表面形成所述介质包覆层4。

作为示例，所述介质包覆层4的材料可以为SiO₂或Si₃N₄。优选地，本实施例中，所述介质包覆层4的材料为Si₃N₄。

作为示例，采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述生长衬底2表面沉积所述介质包覆层4。

在S3步骤中，请参阅图8，在所述介质包覆层4内形成第一沉积孔41，所述第一沉积孔41暴露出所述下电极3。

作为示例，采用曝光-刻蚀工艺刻蚀所述介质包覆层4，以在所述介质包覆层4内形成所述第一沉积孔41。优选地，本实施例中，曝光方式为电子束曝光，刻蚀方法为反应离子刻蚀。

作为示例，所述第一沉积孔41的横截面形状与所述下电极3的横截面形状相对应，且所述第一沉积孔41的孔径等于所述下电极3的孔径，优选地，所述第一沉积孔41的孔径可以为30nm～100nm，优选地，本实施例中，所述第一沉积孔41的孔径为100nm；在另一实施例中，所述第一沉积孔41的孔径为80nm；在又一实施例中，所述第一沉积孔41的孔径为50nm。

在S4步骤中，请参阅图9，在所述第一沉积孔41内依次形成所述相变材料层1及所述上电极5。

作为示例，所述相变材料层1为实施例一中所述的相变材料层1，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

作为示例，可以采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或金属有机物沉积法形成所述相变材料层1。

作为示例，在所述第一沉积孔41内形成所述相变材料层1的具体方法为：将步骤S3获得的结构送入磁控溅射反应腔进行物理气相沉积，然后利用两靶溅射或合金靶溅射在所述第一沉积孔41内形成所需的所述相变材料层1。

作为示例，本实施例将Ti靶的溅射功率设置为50瓦，Te靶的溅射功率设置为15瓦，溅射速率设置为2nm/min，待本底真空低于3×10^-4帕斯卡，开启射频电源。打开两靶靶盖并计时，待溅射结束后，关闭两靶射频电源和靶盖，此时溅射形成的单层化合物层为Ti_0.33Te_0.67层，所述单层相变材料Ti_0.33Te_0.67层厚度为3nm。

当然，在其他实施例中，还可以直接溅射Ti_0.33Te_0.67合金靶来生长Ti_0.33Te_0.67薄膜，通过控制溅射温度，获得所需厚度的非晶态或晶态的Ti_0.33Te_0.67薄膜。

获得化合物层Ti_0.33Te_0.67后，在该薄膜上溅射相变薄膜Sb。

作为示例，本实施例将Sb靶的溅射功率设置为30瓦，溅射速率设置为3nm/min，待本底真空低于3×10^-4帕斯卡，开启射频电源。打开靶盖并计时，待溅射结束后，关闭射频电源和靶盖，此时溅射形成的单层相变材料为Sb层，所述单层相变材料Sb层厚度为8nm。

重复以上制备单层化合物层为Ti_0.33Te_0.67层和单层相变材料Sb层的步骤，直至在沉积孔中溅射形成10个由单层化合物层为Ti_0.33Te_0.67层和单层相变材料Sb层循环堆叠的相变超晶格薄膜结构。

作为示例，所述上电极5的材料可以是Al、W、TiN或者其他导电材料，优选地，本实施例中，所述上电极5的材料为Al。

作为示例，所述上电极5的厚度可以为50～200nm，优选地，本示例中，所述上电极5的厚度为100nm。

需要说明的是，在制作所述上电极5之前，可以先在所述相变材料层1的表面先生长一层TiN粘附电极(未示出)，用来增加所述上电极5与所述相变材料层1之间的粘附性。

实施例四

请结合图6参阅图10至图15，以T型结构的相变存储器单元的制备方法为例，所述制备方法包括以下步骤：

S1：提供一生长衬底2，所述生长衬底2内形成有下电极3，且所述下电极3贯穿所述生长衬底2；

S2：在所述生长衬底2表面形成所述相变材料层1；

S3：去除位于所述下电极3上方两侧的部分所述相变材料层1，直至暴露出所述生长衬底2；

S4：在所述生长衬底2及所述相变材料层1表面形成介质包覆层4，所述介质包覆层4至少完全包覆所述相变材料层1；

S5：去除位于所述相变材料层1上方的所述介质包覆层4，以在所述介质包覆层4内形成与所述相变材料层1相对应的第二沉积孔42，所述第二沉积孔42暴露出所述相变材料层1；

S6：在所述第二沉积孔42内形成上电极5。

在S1步骤中，请参阅图10，提供一生长衬底2，所述生长衬底2内形成有下电极3，且所述下电极3贯穿所述生长衬底2。

作为示例，所述生长衬底2可以为玻璃衬底或氧化硅衬底，优选地，本实施例中，所述生长衬底2为氧化硅衬底。

作为示例，所述下电极3的材料可以为Al(铝)、W(钨)或TiN(氮化钛)，优选地，本实施例中，所述下电极3的材料为Al。

作为示例，所述下电极3的厚度可以为50nm～200nm，优选地，本实施例中，所述下电极3的厚度为100nm。

作为示例，所述下电极3的横截面形状可以为但不仅限于圆形，所述下电极3的孔径可以为但不仅限于100nm。

在S2步骤中，请参阅图11，在所述生长衬底2表面形成所述相变材料层1。

作为示例，所述相变材料层1为实施例一中所述的相变材料层1，具体请参阅实施例一，此处不再累述。

作为示例，可以采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或金属有机物沉积法形成所述相变材料层1。

作为示例，在所述第一沉积孔41内形成所述相变材料层1的具体方法为：将步骤S3获得的结构送入磁控溅射反应腔进行物理气相沉积，然后利用两靶溅射或合金靶溅射在所述生长衬底2表面形成所需的所述相变材料层1。

作为示例，本实施例将Ti靶的溅射功率设置为50瓦，Te靶的溅射功率设置为15瓦，溅射速率设置为2nm/min，待本底真空低于3×10^-4帕斯卡，开启射频电源。打开两靶靶盖并计时，待溅射结束后，关闭两靶射频电源和靶盖，此时溅射形成的单层化合物层为Ti_0.33Te_0.67层，所述单层相变材料Ti_0.33Te_0.67层厚度为3nm。

当然，在其他实施例中，还可以直接溅射Ti_0.33Te_0.67合金靶来生长Ti_0.33Te_0.67薄膜，通过控制溅射温度，获得所需厚度的非晶态或晶态的Ti_0.33Te_0.67薄膜。

获得化合物层Ti_0.33Te_0.67后，在该薄膜上溅射相变薄膜Sb。

作为示例，本实施例将Sb靶的溅射功率设置为30瓦，溅射速率设置为3nm/min，待本底真空低于3×10^-4帕斯卡，开启射频电源。打开靶盖并计时，待溅射结束后，关闭射频电源和靶盖，此时溅射形成的单层相变材料为Sb层，所述单层相变材料Sb层厚度为8nm。

重复以上制备单层化合物层为Ti_0.33Te_0.67层和单层相变材料Sb层的步骤，直至在所述生长衬底2表面溅射形成10个由单层化合物层为Ti_0.33Te_0.67层和单层相变材料Sb层循环堆叠的相变超晶格薄膜结构。

在S3步骤中，请参阅图12，去除位于所述下电极3上方两侧的部分所述相变材料层1，直至暴露出所述生长衬底2

作为示例，采用曝光-刻蚀工艺刻蚀去除位于所述下电极3上方两侧的部分所述相变材料层1。优选地，本实施例中，曝光方式为电子束曝光，刻蚀方法为反应离子刻蚀。

需要说明的是，曝光-刻蚀后，保留的所述相变材料层1的宽度大于所述下电极3的宽度。

在S4步骤中，请参阅图13，在所述生长衬底2及所述相变材料层1表面形成介质包覆层4，所述介质包覆层4至少完全包覆所述相变材料层1。

作为示例，所述介质包覆层4的材料可以为SiO₂或Si₃N₄。优选地，本实施例中，所述介质包覆层4的材料为Si₃N₄。

作为示例，采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述生长衬底2及所述相变材料层1表面沉积所述介质包覆层4。

在S5步骤中，请参阅图14，去除位于所述相变材料层1上方的所述介质包覆层4，以在所述介质包覆层4内形成与所述相变材料层1相对应的第二沉积孔42，所述第二沉积孔42暴露出所述相变材料层1。

作为示例，采用曝光-刻蚀工艺刻蚀去除位于所述相变材料层1上方的所述介质包覆层4，以在所述介质包覆层4内形成与所述相变材料层1相对应的第二沉积孔42。优选地，本实施例中，曝光方式为电子束曝光，刻蚀方法为反应离子刻蚀。

作为示例，所述第二沉积孔42的横截面形状与所述相变材料层1的横截面形状相对应，且所述第二沉积孔42的宽度等于所述相变材料层1的宽度。

在S6步骤中，请参阅图15，在所述第二沉积孔42内形成上电极5。

作为示例，所述上电极5的材料可以是Al、W、TiN或者其他导电材料，优选地，本实施例中，所述上电极5的材料为Al。

作为示例，所述上电极5的厚度可以为50～200nm，优选地，本示例中，所述上电极5的厚度为100nm。

需要说明的是，在制作所述上电极5之前，可以先在所述相变材料层1的表面先生长一层TiN粘附电极(未示出)，用来增加所述上电极5与所述相变材料层1之间的粘附性。

综上所述，本发明提供一种相变材料层、相变存储器单元及其制备方法，所述相变材料层包括Ti_xTe_1-x层及位于所述Ti_xTe_1-x层表面的Sb层，其中，0.33≤x≤0.56。本发明的相变存储器单元中的相变材料层的制备工艺与现有的CMOS工艺兼容，且具有以下优点：所选区间的Sb层，具有很快地相变速度使相变存储器具有皮秒级的擦写操作时间，提高相变存储器的操作速度；所选区间Ti_xTe_1-x层，在高温下仍能保持结构的稳定性，提高超晶格结构整体的热稳定性；Ti_xTe_1-x层与衬底层有更好的粘附性，可以提高器件单元的循环操作次数，延长器件单元的寿命。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种相变材料层，其特征在于，所述相变材料层包括Ti_xTe_1-x层及位于所述Ti_xTe_1-x层上表面的Sb层，其中，0.33≤x≤0.56。

2.根据权利要求1所述的相变材料层，其特征在于：所述Ti_xTe_1-x层的厚度为1nm～10nm，所述Sb层的厚度为1nm～10nm。

3.根据权利要求1或2所述的相变材料层，其特征在于：所述相变材料层包括多个Ti_xTe_1-x层及多个所述Sb层，所述Ti_xTe_1-x层与所述Sb层交替堆叠形成相变超晶格薄膜结构。

4.根据权利要求3所述的相变材料层，其特征在于：所述Ti_xTe_1-x层与所述Sb层交替堆叠3～25个周期。

5.根据权利要求3所述的相变材料层，其特征在于：所述相变材料层中发生相变的相变区域的厚度为6nm～500nm。

6.一种相变存储器单元，其特征在于，所述相变存储器单元包括如权利要求3至5中任一项所述的相变材料层。

7.根据权利要求6所述的相变存储器单元，其特征在于：所述相变存储器单元还包括：生长衬底、下电极、介质包覆层及上电极；

所述下电极位于所述生长衬底内，且贯穿所述生长衬底；

所述相变材料层位于所述生长衬底表面，且位于所述下电极正上方；

所述上电极位于所述相变材料层表面；

所述介质包覆层位于所述生长衬底表面，且包覆在所述相变材料层及所述上电极的外围。

8.根据权利要求7所述的相变存储器单元，其特征在于：所述相变材料层的宽度与所述上电极的宽度相等，且大于或等于所述下电极的宽度。

9.根据权利要求8所述的相变存储器单元，其特征在于：所述Ti_xTe_1-x层与所述生长衬底或所述下电极相接触。

10.一种相变存储器单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)提供一生长衬底，所述生长衬底内形成有下电极，且所述下电极贯穿所述生长衬底；

2)在所述生长衬底表面形成介质包覆层、如权利要求3至5中任一项所述的相变材料层及上电极，所述介质包覆层包覆在所述相变材料层及所述上电极的外围。

11.根据权利要求10所述的相变存储器单元的制备方法，其特征在于：步骤1)与步骤2)之间，还包括一对所述生长衬底进行清洗的步骤。

12.根据权利要求10所述的相变存储器单元的制备方法，其特征在于：在所述生长衬底表面形成介质包覆层、如权利要求3至5中任一项所述的相变材料层及上电极的具体方法为：

21)在所述生长衬底表面形成所述介质包覆层；

22)在所述介质包覆层内形成第一沉积孔，所述第一沉积孔暴露出所述下电极；

23)在所述第一沉积孔内依次形成所述相变材料层及所述上电极。

13.根据权利要求12所述的相变存储器单元的制备方法，其特征在于：所述第一沉积孔的宽度与所述下电极的宽度相等。

14.根据权利要求10所述的相变存储器单元的制备方法，其特征在于：在所述生长衬底表面形成介质包覆层、如权利要求3至5中任一项所述的相变材料层及上电极的具体方法为：

21)在所述生长衬底表面形成所述相变材料层；

22)去除位于所述下电极上方两侧的部分所述相变材料层，直至暴露出所述生长衬底；

23)在所述生长衬底及所述相变材料层表面形成介质包覆层，所述介质包覆层至少完全包覆所述相变材料层；

24)去除位于所述相变材料层上方的所述介质包覆层，以在所述介质包覆层内形成与所述相变材料层相对应的第二沉积孔，所述第二沉积孔暴露出所述相变材料层；

25)在所述第二沉积孔内形成上电极。

15.根据权利要求14所述的相变存储器单元的制备方法，其特征在于：所述第二沉积孔的宽度大于所述下电极的宽度。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的相变存储器单元的制备方法，其特征在于：采用物理气相沉积法、化学气相沉积法或金属有机物沉积法形成所述相变材料层。