本发明专利技术涉及开关元件和器件、存储器件、及其制造方法。开关元件，包括：第一电极；第二电极；以及在所述第一电极和所述第二电极之间的含硅的硫属元素氮化物层。开关器件包括：在第一电极和第二电极之间的阈值开关材料层。所述阈值开关材料层包括金属元素、硫属元素、硅元素和氮元素。存储器件包括：彼此平行布置的多条第一布线；与所述第一布线交叉并且彼此平行布置的多条第二布线；和在所述多条第一布线和所述多条第二布线的各交叉点处形成的存储单元。所述存储单元包括具有含硅的硫属元素氮化物层、中间电极和存储层的叠层物。
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局于2012年6月25日提交的韩国专利申请N0.10-2012-0068177和2012年11月6日提交的韩国专利申请N0.10-2012-0125035的优先权,其公开内容全部通过参考引入本文。
实例实施方式涉及开关(切换)元件和器件、存储器件、及其制造方法。
技术介绍
尽管相关技术的使用硫属元素化合物的常规开关器件具有优异的电性质，但是所述开关器件具有400°C或更低的相对低的运行(操作)温度。例如，已知As2S3具有约150°C的运行温度，As2Se3具有约200°C的运行温度，As2Te3具有约250°C的运行温度，As-Te-Ge具有约300°C的运行温度，和As-Ge-Se具有约400°C的运行温度。因此，在其中需要约400°C或更高的后继工艺的应用领域中，特别是在其中需要约450°C或更高的沉积工艺的电阻存储器制造领域中，使用基于硫属元素化合物的开关器件是不合适的。此外，例如，使用基于碲化物的硫属元素化合物如AsTeGeSi的开关器件的性能随时间恶化，主要是因为在所述开关器件的有源(活性)区域中碲(Te)的浓度变化。
技术实现思路
实例实施方式提供在相对高的温度如约400°C或更高、或者约450°C或更高下显示出改善的电性质和/或开关性质的。另外的方面将在随后的描述中部分地阐明，和部分地将从所述描述明晰，或者可通过实例实施方式的实践获悉。至少一个实例实施方式提供开关元件。根据至少该实例实施方式，所述开关元件包括:第一电极；第二电极；以及在所述第一电极和所述第二电极之间的含硅的硫属元素氮化物(chalconitride)层。根据至少一些实例实施方式，所述含硅的硫属元素氮化物层可具有在其表面上形成的氮化物薄膜。所述氮化物薄膜可包括SiNx。所述含硅的硫属元素氮化物层可包括:硫属化物骨架；和与所述硫属化物骨架结合(键合)的硅氮化物骨架。所述硫属化物骨架可包括与硫属元素原子结合的金属原子。所述硅氮化物骨架可包括与氮原子结合的硅原子。所述硅原子可与所述硫属元素原子结合以使所述硫属化物骨架与所述硅氮化物骨架结合。所述硅氮化物骨架可支撑所述硫属化物骨架。所述含硅的硫属元素氮化物层可具有由式MxAltltlSiyNz表示的组成，其中0〈x〈3，0〈y〈2，0〈z〈2，其中 M 为银(Ag)、砷(As)、铋(Bi)、锗(Ge)、铟(In)、磷(P)、锑(Sb)和锡(Sn)的至少一种。所述元素A可为碲(Te)、硒(Se)、硫(S)和钋(Po)的至少一种。至少一个另外的实例实施方式提供存储器件。根据至少该实例实施方式，所述存储器件包括:彼此平行布置的多条第一布线；与所述第一布线交叉并且彼此平行布置的多条第二布线；以及在所述第一布线和所述第二布线的各交叉点处形成的存储单元，所述存储单元包括具有含硅的硫属元素氮化物层、中间电极和存储层的叠层物。至少一个另外的实例实施方式提供开关器件。根据至少该实例实施方式，所述开关器件包括在第一电极和第二电极之间的阈值开关材料层。所述阈值开关材料层包括:金属元素、硫属元素、硅元素、和氮元素。至少一个另外的实例实施方式提供存储器件。根据至少该实例实施方式，所述存储器件包括:彼此平行布置的多条第一布线；与所述第一布线交叉并且彼此平行布置的多条第二布线；以及在所述多条第一布线和所述多条第二布线的各交叉点处形成的存储单元，所述存储单元包括开关器件、存储层以及布置在所述开关器件和所述存储层之间的中间电极。所述开关器件包括在第一电极和第二电极之间的阈值开关材料层。所述阈值开关材料层包括:金属元素、硫属元素、硅元素、和氮元素。根据至少一些实例实施方式，所述阈值开关材料层可具有由式MxAltltlShNz表示的组成，其中00〈3，0〈7〈2，0〈2〈2，其中1为银(Ag)、砷(As) (Bi)、锗(Ge)JB (In)、磷(P)、锑(Sb)和锡(Sn)的至少一种，和其中A为碲(Te)、硒(Se)jt (S)和钋(Po)的至少一种。所述金属元素可与所述硫属元素结合以形成硫属化物骨架。所述硅元素可与所述氮元素结合以形成硅氮化物骨架。所述金属元素可与所述硫属元素结合以形成硫属化物骨架，和所述硫属化物骨架可与所述硅氮化物骨架结合。至少一个另外的实例实施方式提供制造开关元件的方法。根据至少该实例实施方式，所述方法包括:形成第一电极；在所述第一电极上形成含娃的硫属兀素氮化物层；和在所述含硅的硫属元素氮化物层上形成第二电极。根据至少一些实例实施方式，所述方法可进一步包括:在形成所述第二电极之前向所述含硅的硫属元素氮化物层施加氮气等离子体。根据至少一些实例实施方式，含硅的硫属元素氮化物用作阈值开关材料，并且即使在约400°C或更高、或者约450°C或更高的相对高的温度下也呈现出改善的(例如，优异的)电性质。在至少一个实例中，所述含硅的硫属元素氮化物包括金属元素、硫属元素、硅元素和氮元素。金属原子和硫属元素原子彼此结合以形成硫属化物骨架。硅原子与所述硫属化物骨架的硫属元素原子结合。此外，与所述硫属元素原子结合的所述硅原子与氮原子结合。通过所述硅原子和氮原子的结合形成的硅氮化物骨架对于热是相对稳定的。此外，所述硅原子和硫属元素原子的结合对于热也是相对稳定的。因此，所述硫属化物骨架可被所述硅氮化物骨架以使得所述硫属化物骨架对于热也是相对稳定的方式支撑。即使在这样的结合结构中，被所述硅氮化物骨架支撑的所述硫属化物骨架也在所述阈值开关材料中呈现出改善的(例如，非常优良的)电性质。因此，所述含硅的硫属元素氮化物可呈现出改善的(例如，非常优良的)阈值开关性能，即使在相对高的温度下和对于相对长的时间。比较起来，在不包含所述硅氮化物骨架的相对简单的硫属化物化合物中的在硫属元素原子之间的结合以及在金属原子和硫属元素原子之间的结合对于热是相对弱的。因此，不包含所述硅氮化物骨架的所述相对简单的硫属化物化合物在相对高的温度下可不保持所述硫属化物骨架，并因此放出硫属元素。结果，不包含所述硅氮化物骨架的所述相对简单的硫属化物化合物在相对高的温度下相对容易地丧失阈值开关功能，且即使在所述相对简单的硫属化物化合物被再次冷却后也不可恢复所述功能。相反，由于在实例实施方式中所使用的所述含硅的硫属元素氮化物中所述硫属化物骨架被所述硅氮化物骨架热稳定地支撑，即使在相对高的温度下也抑制(例如，极端或显著抑制)硫属元素的放出。【附图说明】由结合附图考虑的实例实施方式的下列描述，这些和/或另外的方面将变得明晰和更容易理解，其中:图1为示意性地说明存储器件的实例实施方式的透视图；图2为说明根据实例实施方式的制造存储器件的方法的图；图3为说明根据实例实施方式的开关元件的来自扫描电子显微镜的照片；图4显示说明对于根据实例实施方式的开关元件的在室温(例如，约25V )、约400°C和约500°C下的实例开关性质的图；图5显示说明对于根据对比例的开关元件的在室温(例如，约25°C )、约400°C和约500°C下的实例开关性质的图；图6为说明对于在相对高的温度下恶化的根据实例实施方式的含硅的硫属元素氮化物开关元件的在室温(例如，约25°C )下的实例开关性质的图；图7为说明对于在相对高的温度下恶化的根据对本文档来自技高网...
【技术保护点】
开关元件，包括：第一电极；第二电极；以及在所述第一电极和所述第二电极之间的含硅的硫属元素氮化物层。
【技术特征摘要】
2012.06.25 KR 10-2012-0068177;2012.11.06 KR 10-201.开关元件，包括: 第一电极； 第二电极；以及 在所述第一电极和所述第二电极之间的含硅的硫属元素氮化物层。2.权利要求1的开关元件，其中所述含硅的硫属元素氮化物层具有在其表面上形成的氮化物薄膜。3.权利要求2的开关元件，其中所述氮化物薄膜包括SiNx，其中0〈x〈2。4.权利要求1的开关元件，其中所述含硅的硫属元素氮化物层包括: 硫属化物骨架；和 与所述硫属化物骨架结合的硅氮化物骨架。5.权利要求4的开关元件，其中所述硫属化物骨架包括与硫属元素原子结合的金属原子。6.权利要求5的开关元件，其中所述硅氮化物骨架包括与氮原子结合的硅原子。7.权利要求6的开关元件，其中所述硅原子与所述硫属元素原子结合以使所述硫属化物骨架与所述硅氮化物骨架结合。8.权利要求4的开关元件，`其中所述硅氮化物骨架包括与氮原子结合的硅原子。9.权利要求4的开关元件，其中所述硅氮化物骨架支撑所述硫属化物骨架。10.权利要求1的开关元件，其中所述含硅的硫属元素氮化物层具有由式MxAltltlSiyNz表示的组成，其中 0〈x〈3，0〈y〈2，0〈z〈2，其中 M 为银(Ag)、砷(As)、铋(Bi)、锗(Ge)、铟(In)、磷(P)、锑(Sb)和锡(Sn)的至少一种，和A为硫属元素的至少一种。11.权利要求10的开关元件，其中A为碲(Te)、硒(Se)、硫(S)和钋(Po)的至少一种。12.存储器件，包括: 彼此平行布置的多条第一布线； 与所述第一布线交叉并且彼此平行布置的多条第二布线；以及在所述多条第一布线和所述多条第二布线的各交叉点处形成的存储单元，所述存储单元包括具有含硅的硫属元素氮化物层、中间电极和存储层的叠层物。13.权利要求12的存储器件，其中所述含硅的硫属元素氮化物层具有在其表面上形成的氮化物薄膜。14.权利要求12的存储器件，其中所述含硅的硫属元素氮化物层包括: 硫属化物骨...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东洙，李明宰，郑佑仁，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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