存储器材料及应用其的存储器装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种存储器材料及应用其的存储器装置。存储器材料为碳原子掺杂的硫族化物。硫族化物包含砷原子、硒原子、锗原子及硅原子。子。子。

【技术实现步骤摘要】
存储器材料及应用其的存储器装置


[0001]本专利技术是有关于一种存储器材料及应用其的存储器装置。

技术介绍

[0002]集成电路中，有许多开关元件的应用，例如晶体管与二极管。其中一种开关元件被称为双向阈值开关(Ovonic Threshold Switch，OTS)。开关元件以双向材料为基础，其特征在于当进行阈值电压切换(switching threshold voltage)时电阻会大幅度下降，且当电压低于保持电压阈值值(holding threshold)时，将回复高电阻与闭锁状态。开关元件已被使用在，例如各种包含以交叉点架构(cross-point architecture)组织的高密度存储单元阵列的可写入电阻式存储器元件。此外，双向阈值开关的各种其他使用方式，包含所谓的神经拟态运算(neuromorphic computing)已经被提出。
[0003]特别在具有大量开关元件的集成电路中，开关元件的一个重要特征是漏电电流。漏电电流是开关元件在次临界状态中的电流流量。此外，所期望的开关元件应具高耐久性。因此，有需要提供具有低漏电电流、高切换速度与高耐久性的开关元件。

技术实现思路

[0004]本专利技术是有关于一种存储器材料及应用其的存储器装置。
[0005]根据本专利技术的一方面，提出一种存储器材料，其为碳原子掺杂的硫族化物。硫族化物包含砷(As)原子、硒(Se)原子、锗(Ge)原子及硅(Si)原子。
[0006]根据本专利技术的另一方面，提出一种存储器装置，其包括第一存取线、第二存取线及存储器材料。存储器材料电性连接在第一存取线与第二存取线之间。存储器材料为碳原子掺杂的硫族化物。硫族化物包含砷原子、硒原子、锗原子及硅原子。
[0007]为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：
附图说明
[0008]图1绘示一实施例的存储器装置的电路示意图。
[0009]图2绘示一实施例的存储器装置的立体图。
[0010]图3绘示另一实施例的存储器装置的剖面示意图。
[0011]图4绘示又另一实施例的存储器装置的剖面示意图。
[0012]图5绘示又再另一实施例的存储器装置的剖面示意图。
[0013]【符号说明】
[0014]102：柱状元件
[0015]104：第一导线层
[0016]106：第二导线层
[0017]410，412，414：绝缘层
[0018]B21，B22，B23，B31，B32，B33，B41：缓冲层
[0019]C1：第一存取线
[0020]C2：第二存取线
[0021]D1：第一存取线驱动器
[0022]D2：第二存取线驱动器
[0023]E11，E12，E21，E22，E31，E32，E33，E34，E41，E42：电极层
[0024]K：存储元件
[0025]M：存储单元
[0026]S：开关元件
具体实施方式
[0027]以下是以一些实施例做说明。须注意的是，本揭露并非显示出所有可能的实施例，未于本揭露提出的其他实施方式也可能可以应用。再者，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制。因此，说明书和图示内容仅作叙述实施例之用，而非作为限缩本揭露权利要求保护范围之用。另外，实施例中的叙述，例如局部结构、工艺步骤和材料应用等等，仅为举例说明之用，并非对本揭露欲保护的范围做限缩。实施例的步骤和结构各自细节可在不脱离本揭露的精神和范围内根据实际应用工艺的需要而加以变化与修饰。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的元件做说明。
[0028]本揭露中，原子的含量单位「at％」表示原子百分比。所谓的「原子」亦可表示周期表中的「元素」。
[0029]实施例中，存储器材料为碳(C)原子掺杂的硫族化物。硫族化物包含砷(As)原子、硒(Se)原子、锗(Ge)原子及硅(Si)原子。
[0030]实施例中，碳原子可占存储器材料的5at％至20at％。借此，实施例的存储器材料可具有较佳的热稳定性，应用至存储器装置(例如双向阈值开关(ovonic threshold switch，OTS)选择器)可稳定或提升存储器装置的电性特征，例如具有稳定的阈值电压，或未被选择的存储单元具有较低漏电流(即关闭电流)。当存储器材料的碳原子少于(less than)5at％时，存储器材料的热稳定表现增加并不明显。当存储器材料的碳原子多于(more than)20at％时，存储器装置的电性特征不佳，例如关闭电流高。
[0031]硫族化物的砷原子占存储器材料的23at％至32at％。硫族化物的硒原子占存储器材料的40at％至46at％。硫族化物的锗原子占存储器材料的8at％至25at％。硫族化物的硅原子占存储器材料的5at％至20at％。一实施例中，硫族化物实质上由砷(As)原子、硒(Se)原子、锗(Ge)原子及硅(Si)原子构成。或者，砷(As)原子、硒(Se)原子、锗(Ge)原子与硅(Si)原子的总含量占硫族化物的100at％。
[0032]一实施例中，存储器材料实质上由碳原子、砷原子、硒原子、锗原子及硅原子构成。或者，碳原子、砷原子、硒原子、锗原子及硅原子的总含量占存储器材料的100at％。亦即，存储器材料为碳掺杂的砷硒锗硅(C-doped AsSeGeSi)。
[0033]相较于存储器材料使用非以碳掺杂的砷硒锗硅或未掺杂(un-doped AsSeGeSi)的砷硒锗硅的比较例，本案实施例中使用碳掺杂的砷硒锗硅(C-doped AsSeGeSi)的存储器材料可具有较佳的热稳定性。实验中，是通过对存储器材料从室温进行退火工艺了解其热稳
定性，其中升温速率为每秒1℃。实施例中碳掺杂的砷硒锗硅的膜在退火工艺之前与退火工艺之后颜色几乎没有差异，表示与固态结构相有关的表面粗糙度没有改变，可由此判断碳掺杂的砷硒锗硅的膜在退火工艺之后仍维持在退火工艺之前所具有的非结晶相，即使退火温度高达500℃亦然，因此存储器材料的耐受温度可高于500℃。而比较例的存储器材料的膜在经退火温度为375℃的退火工艺之后，膜颜色即明显不同于退火之前，表示其耐受温度低于375℃。一比较例中，硅掺杂的锗碲(Si-doped GeTe6)其耐受温度低于300℃。具体而言，Te在200℃以上时会先结晶化，然后在300℃时发生菱体(rhombohedral)GeTe结晶化，并发现显著的相分离。
[0034]请参照图1，其绘示一实施例的存储器装置的电路示意图。存储器装置可包括第一存取线C1、第二存取线C2与存储单元M。第一存取线C1可为位线与字线其中之一。第二存取线C2可为位线与字线其中之另一。存储单元M可配置在第一存取线C1与第二存取线C2的交错处。存储单元M电性连接在第一存取线C1与第二存取线C2之间。实施例中，存储单元M各包括上述含碳原子的存储器材料。第一存取线驱动器D1可响应于译码地址，并耦接至第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器材料，为碳原子掺杂的硫族化物，其中该硫族化物包含砷(As)原子、硒(Se)原子、锗(Ge)原子及硅(Si)原子。2.如权利要求1所述的存储器材料，其中该硫族化物实质上由该砷原子、该硒原子、该锗原子及该硅原子构成。3.如权利要求1所述的存储器材料，其中该碳原子占该存储器材料的5at％至20at％。4.如权利要求1所述的存储器材料，其中该存储器材料实质上由该碳原子、该砷原子、该硒原子、该锗原子及该硅原子构成。5.如权利要求1所述的存储器材料，其中该砷原子占该存储器材料的23at％至32at％；或该硒原子占该存储器材料的40at％至46at％；或该锗原子占该存储器材料的8at％至25at％；或该硅原子占该存储器材料的5at％至20at％。6.一种存储器装置，包括：一第一存取线；一第二存取线...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑怀瑜，郭奕廷，龙翔澜，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：