专利名称：复合型相变化记录薄膜以及用以制造该薄膜的靶材与方法
技术领域：
本发明有关于一种相变化记录薄膜，尤指一种具有稳定结晶速率的 奈米复合型相变化记录薄膜，其结晶速率不随薄膜厚度改变而有显著变 化。
背景技术：
一般的相变化光盘或记录媒体是将介电材料膜、相变化记录膜、介电材料膜以及金属膜等多层薄膜，依序镀制于具有沟槽轨道的PC基板上，并于金属膜上再覆盖一树脂层。相变化光盘的原理是以雷射光照射盘片，使相变化记录膜材料于结 晶相及非结晶相结构间转换，并借着结晶相及非结晶相反射率差以辨识 数字讯号。相变化光盘写入数据时是使用高功率激光脉冲照射，使相变 化记录膜局部熔化，并且快速冷却而形成非结晶相结构，而相变化光盘 消除数据则是以低功率激光脉冲照射，造成相变化记录膜局部再结晶。为了使相变化光盘能做到低功率、短脉冲的数据写入及消除动作， 且具备一定数量的反复写擦次数，相变化记录膜的结晶相及非结晶相结 构的折射率差值须高到能有明显的反射率对比值。然而，若欲避免热扩 散问题，其记录层须被夹掣于上下介电层间，故目前相变化光盘须为多 层薄膜结构，制造时需要进行多次的薄膜镀制程序，因此制造过程较为 繁琐，所需的工时也随之提高。再者，目前相变化记录材料的结晶速度与纪录层薄膜的厚度有绝对的关系，请参照图7所示，为Yung-Sung Hsu等学者在Proceedings of SPIE Vol. 5380期刊所发表的对于Sb7,Te29在不同薄膜厚度下反射率随温度变 化的分析结果，由图7可发现，随着薄膜厚度不同，各曲线转折处的斜 率也随之改变，即代表结晶速率是随薄膜厚度的变化而改变。由于相变 化光盘的记录层需要精确控制其结晶速度，因此以现有相变化记录材料 制造记录层的过程中，须精确控制所欲成型的记录层厚度，才可完全掌 控结晶的速度，以获得所需的成品，故导致现有制程须精控，要求度也 较高，从而增加了制造成本。发明内容有鉴于现有相变化光盘的多层薄膜结构具有制程较为繁琐以及制造 成本较高的问题，本发明的目的在于提供一种奈米复合型相变化记录薄 膜，其采用单层结构而可降低制造成本，且具有稳定的结晶速率。本发明的次一 目的在于提供用以制造该薄膜的靶材与方法，其可供 镀制出该具有稳定结晶速率的奈米复合型相变化记录薄膜。为达成以上的目的，本发明的复合型相变化记录薄膜包括一原子百 分比10。/。至50y。的含Te或含Sb相变化材料以及一原子百分比50Q/。至90。/。 的介电材料，上述材料构成100%的奈米复合型相变化记录薄膜。本发明用以制造该奈米复合型相变化记录薄膜的复合靶材包括一原 子百分比10%至50%的含Te或含Sb相变化材料以及一原子百分比50% 至90%的介电材料，上述材料构成100%的复合靶材。本发明用以制造该奈米复合型相变化记录薄膜的贴靶靶材包括一介 电材料基材以及一贴合于介电材料基材表面的含Te或含Sb相变化材料。本发明用以制造该奈米复合型相变化记录薄膜的双靶共溅镀方法是以含Te或含Sb相变化材料靶材与介电材料靶材共同进行溅镀。较佳的是，含Te或含Sb相变化材料选自GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、GalnSbTe以及GeTe。较佳的是，介电材料选自丁3205、 Si3N4、 ZnS、 Si02以及ZnS-Si02混合物。本发明的具有稳定结晶速率的奈米复合型相变化记录薄膜，其结晶 速率不随薄膜厚度变化而有显著改变，因此镀制本发明的奈米复合型相 变化记录薄膜时，无须对于制程进行过度精控，即可镀制出所需结晶速 率的记录层薄膜，显著降低制造成本。此外，本发明的复合型相变化记 录薄膜为单层结构，仅需一次镀制程序即可完成，因此可以大幅简化相 变化记录媒体的制造过程，縮短制造所需要的工时及成本。
图1为利用贴靶溅镀方法制作本发明薄膜的流程图。 图2为利用双靶共溅镀方法制作本发明薄膜的流程图。 图3为利用复合靶材溅镀方法制作本发明薄膜的流程图。 图4为本发明薄膜的显微组织图。图5为本发明薄膜在不同升温条件下反射率随温度的变化。 图6为本发明薄膜在不同薄膜厚度下反射率随温度的变化。 图7为现有相变化材料薄膜在不同薄膜厚度下反射率随温度的变化。主要组件符号说明 10薄膜11含Te或含Sb相变化材料 12介电材料20贴靶耙材 21薄片22基材31含Te或含Sb相变化材料耙材32介电材料靶材41含Te或含Sb相变化材料基材42介电材料基材43复合耙材具体实施方式
请参照图1所示，本发明的具有稳定结晶速率的奈米复合型相变化 记录薄膜10包括一原子百分比10%至50%的含Te或含Sb相变化材料 11以及与一原子百分比50%至90%的介电材料12，以上材料构成100% 的奈米复合型相变化记录薄膜10;其中，含Te或含Sb相变化材料11可 为GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及GeTe等相变化材料；介电 材料12可为Ta20s、 Si3N4、 ZnS、 Si02等以及其混合物材料。本发明的具有稳定结晶速率的奈米复合型相变化记录薄膜10可以采 贴耙耙材溅镀、双靶共溅镀以及复合靶材溅镀等方法制作。请参照图1所示，贴靶靶材溅镀是先以含Te或含Sb相变化材料11 与介电材料12制作贴靶靶材20，其中介电材料为基材22，含Te或含Sb 相变化材料薄片21贴合于介电材料表面，之后以此贴靶靶材进行溅镀于 一基板上，如相变化光盘使用的PC基板，则可制作该具有稳定结晶速率 的奈米复合型相变化记录薄膜10。含Te或含Sb相变化材料可为GeSbTe、AglnSbTe、SbTe、GalnSbTe以及GeTe等相变化材料；介电材料可为Ta205、 Si3N4、 ZnS、 Si02等以及其混合物介电材料。请参照图2所示，双耙共溅镀是以含Te或含Sb相变化材料靶材31 与介电材料靶材32共同进行溅镀于一基板上，如相变化光盘使用的PC 基板，藉由分别调控双靶的溅镀输出功率，即可制作该具有稳定结晶速 率的奈米复合型相变化记录薄膜10。其中，含Te或含Sb相变化材料11 可为GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及GeTe等材料；介电材料 12可为丁3205、 Si3N4、 ZnS、 Si02等以及其混合物材料。请参照图3所示，复合靶材溅镀是先以含Te或含Sb相变化材料基 材41与介电材料基材42制作复合靶材43，此靶材43含有原子百分比 10%至50%的含Te或含Sb相变化材料11以及原子百分比50%至90%的 介电材料12，以上构成100%的复合靶材43，之后以此复合靶材43进行 溅镀于一基板上，如相变化光盘使用的PC基板，即可制作该具有稳定结 晶速率的奈米复合型相变化记录薄膜。其中，含Te或含Sb相变化材料 11可为GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及GeTe等材料；介电材 料12可为Ta205、 Si3N4、 ZnS、 Si02等以及其混合物材料。下列实施例 用于示范说明本发明，而不意欲以任何方式限制本发明的范围。实施例一贴靶溅镀本实施例是以Si02作为贴靶靶材的基材，AglnSbTe薄片贴合于基材 表面，贴革E面积比例为AglnSbTe占基材表面积的面积百分比为30%;之 后进行射频溅镀，溅镀功率为100W，溅镀气体为Ar，气体流率为10sccm， 工作压力为3mtorr，最后可制作20、 30、 40、 50、 60、 90以及100 nm等多组厚度的具有稳定结晶速率的奈米复合型相变化记录薄膜。请参照 图4所示，为本实施所镀制出的薄膜的显微组织图，由图4可发现，AglnSbTe相变化材料形成奈米尺度的微粒均匀分布于Si02介电材料基材中。实施例二双靶共溅镀本实施例是以AglnSbTe或GeSbTe靶材与Si02或ZnS-Si02靶材进行 射频双靶共溅镀，AglnSbTe或GeSbTe靶材的溅镀功率为25W至50W， Si02或ZnS-Si02耙材的溅镀功率为100W至150W，溅镀气体为Ar，气 体流率为10sccm，工作压力为3mtorr，最后可制作20、 30、 40、 50、 60、90以及100 nm等多组厚度的具有稳定结晶速率的奈米复合型相变化记 录薄膜。实施例三复合靶材溅镀本实施例是将Ta20s、 Si3N4、 ZnS、 Si02以及其混合物等介电材料与 GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及GeTe等相变化材料以粉末冶 金的方式制作复合靶材，粉末冶金温度40(TC至1000°C，压力4500psi 至15000psi，之后以此复合靶材进行溅镀。实施例四不同升温条件下的反射率变化请参照图5所示，其显示AglnSbTe与Si02的奈米复合型相变化记 录薄膜在不同升温条件下的反射率随温度的变化，温度升高的速率分别 为40°C/min与60°C/min。由图5可发现该AglnSbTe与Si02的复合型相 变化记录薄膜在温度20(TC附近时具有相当显著的反射率变化，因此本发 明的奈米复合型相变化记录薄膜的单层结构也可提供相当显著的反射率 差值，具有改善现有相变化光盘多层薄膜结构的潜力，可大幅简化现有 制程需多层镀制的繁琐过程，縮短制造的工时。实施例五不同薄膜厚度的反射率变化请参照图6所示，其显示AglnSbTe与Si02的复合型相变化记录薄膜在不同薄膜厚度下的反射率随温度的变化，薄膜厚度分别为20nm与 60nm。由图6可发现，两不同薄膜厚度的薄膜在温度200°C附近产生明 显的反射率变化，且两薄膜在该处的斜率也相当接近，代表本发明的奈 米复合型相变化记录薄膜在不同薄膜厚度下均具有稳定的结晶速率，因 此在镀制本发明的薄膜时，无须对制程进行过度的精控，故可显著降低 制造成本。
权利要求
1. 一种相变化记录薄膜，其特征在于包括一原子百分比10％至50％的含Te或含Sb相变化材料以及一原子百分比50％至90％的介电材料，上述材料构成100％的相变化记录薄膜。
2、 如权利要求1所述的相变化记录薄膜，其特征在于其中的含Te 或含Sb相变化材料选自GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及GeTe。
3、 如权利要求1或2所述的相变化记录薄膜，其特征在于其中的介电材料选自Ta20s、 Si3N4、 ZnS、 Si02以及其混合物。
4、 一种用以制造如权利要求1所述的薄膜的贴靶靶材，其特征在于 包括一介电材料基材以及一贴合于介电材料基材表面的含Te或含Sb相 变化材料。
5、 如权利要求4所述的贴靶靶材，其特征在于其中的含Te或含 Sb相变化材料选自GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及GeTe所构成的群组。
6、 如权利要求4或5所述的贴靶靶材，其特征在于其中的介电材 料选自丁3205、 Si3N4、 ZnS、 Si02以及其混合物。
7、 一种用以制造如权利要求1所述的薄膜的复合靶材，其特征在于 包括一原子百分比10%至50%的含Te或含Sb相变化材料以及一原子百 分比50%至90%的介电材料，上述材料构成100%的复合靶材。
8、 如权利要求7所述的复合靶材，其特征在于其中的含Te或含 Sb相变化材料选自GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及GeTe。
9、 如权利要求7或8所述的复合靶材，其特征在于其中的介电材 料选自Ta20s、 Si3N4、 ZnS、 Si02以及其混合物。
10、 一种用以制造如权利要求1所述薄膜的双靶共溅镀方法，其特征在于以含Te或含Sb相变化材料靶材与介电材料靶材共同进行溅鍍。
11、 如权利要求10所述的双靶共溅镀方法，其特征在于其中的含Te或含Sb相变化材料选自GeSbTe、 AglnSbTe、 SbTe、 GalnSbTe以及 GeTe。
12、 如权利要求10或11所述的双靶共溅镀方法，其特征在于其中的介电材料选自Ta205、 Si3N4、 ZnS、 Si02以及其混合物。
全文摘要
一种复合型相变化记录薄膜与用以制造该薄膜的靶材，其包括一原子百分比10％至50％的含Te或含Sb相变化材料以及一原子百分比50％至90％的介电材料，上述材料构成100％的复合型相变化记录薄膜或复合靶材；本发明另包含一种用以制造该薄膜的贴靶靶材，其包括一介电材料基材以及一贴合于该介电材料基材表面的含Te或含Sb相变化材料；本发明另包含一种用以制造该薄膜的双靶共溅镀方法，其是以含Te或含Sb相变化材料靶材与介电材料靶材共同进行溅镀。
文档编号G11B7/24GK101276617SQ20071009008
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者李仲仁, 谢宗雍, 赖元章, 麦宏全 申请人:光洋应用材料科技股份有限公司