硫族化物材料和包括硫族化物的半导体存储器件制造技术

本公开涉及硫族化物材料及包括所述硫族化物材料的半导体存储器件。所述硫族化物材料包括具有第一原子百分比的锗(Ge)、具有至少是锗的第一原子百分比两倍的第二原子百分比的硒(Se)和具有小于锗的第一原子百分比的第三原子百分比的铟(In)。原子百分比的铟(In)。原子百分比的铟(In)。

【技术实现步骤摘要】
硫族化物材料和包括硫族化物的半导体存储器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年10月18日提交的韩国申请第10
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2021
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0138714号的优先权，其整体通过引用并入本文中。


[0003]本公开涉及电子器件的材料和电子器件，更具体地，涉及硫族化物材料和包括该硫族化物材料的半导体存储器件。

技术介绍

[0004]电子器件可以包括用于储存数据的半导体存储器件。半导体存储器件可以包括存储单元，每个存储单元储存两种或更多种类型的逻辑状态。上述半导体存储器件可以包括用于选择存储单元的单独装置，以将数据编程到存储单元中或读取储存在存储单元中的数据。
[0005]根据电子器件的小型化和高性能化，可以开发用于提高存储单元的集成度和低功率操作速度的各种技术。
[0006]作为具有改善的集成度和低功率操作速度的半导体存储器件，已经提出了下一代存储器件，例如随机存取存储器(RAM)(诸如相变RAM(PRAM)、磁性RAM(MRAM)以及电阻式RAM(RRAM))。最近，正在开发利用有利于改善集成度的硫族化物材料的下一代存储器件。

技术实现思路

[0007]根据一个实施例，一种硫族化物材料可以包括：具有第一原子百分比的锗(Ge)、具有至少是锗的第一原子百分比两倍的第二原子百分比的硒(Se)和具有小于锗的第一原子百分比的第三原子百分比的铟(In)。
[0008]根据实施例，半导体存储器件可以包括：第一导电图案；第二导电图案，其与所述第一导电图案交叉；以及硫族化物材料层，其设置在第一导电图案与第二导电图案之间，其包括具有第一原子百分比的锗(Ge)、具有至少是锗的第一原子百分比两倍的第二原子百分比的硒(Se)和具有小于锗的第一原子百分比的第三原子百分比的铟(In)。
附图说明
[0009]图1是图示根据本公开的实施例的半导体存储器件的图；
[0010]图2A、图2B和图2C是图示根据本公开的实施例的半导体存储器件的存储单元阵列的示例的图；
[0011]图3A是图示硫族化物材料的组成的图表；图3B是图示泄漏电流特性根据硫族化物材料的组成的图表；
[0012]图4是包括锗(Ge)和硒(Se)的二元化合物半导体的相图；
[0013]图5A和图5B是图示硫族化物材料的阈值电压Vth根据铟含量的图表；
[0014]图6A和图6B是图示阈值电压Vth根据硫族化物材料层的厚度的图表；
[0015]图7是表示泄漏电流特性根据硫族化物材料层的厚度的图表；
[0016]图8A和图8B是图示硫族化物材料的窗口裕量的图表。
具体实施方式
[0017]本文中公开的具体结构或功能描述仅仅是说明性的，用于描述根据本公开的构思的实施例的目的。根据本公开的构思的实施例可以以各种形式来实现并且不应被解释为限于本文中所阐述的具体实施例。
[0018]在下文中，术语“第一”和“第二”用于区分一个组件与另一个组件。因此，组件不应受这些术语的限制。
[0019]各种实施例涉及能够改善二元化合物半导体的电特性的硫族化物材料，以及涉及包括该硫族化物材料的半导体存储器件。
[0020]图1是图示根据本公开的实施例的半导体存储器件的图。
[0021]参见图1，半导体存储器件可以包括：存储单元阵列100、列解码器110和行解码器120。
[0022]存储单元阵列100可以耦接至多个第一信号线和多个第二信号线。存储单元阵列100可以包括布置在多个第一信号线与多个第二信号线之间的交叉点处的多个存储单元MC11至MC33。下面以多个第一信号线为字线WL1至WL3并且多个第二信号线为位线BL1至BL3为例来描述本公开的实施例。然而，本公开的实施例不限于此。
[0023]存储单元MC11至MC33中的每一个可以包括硫族化物材料，利用该硫族化物材料同时实现存储器和选择器件。根据本公开的实施例，存储单元MC11至MC33利用同时制造存储器和选择器件的材料来形成，从而可以简化半导体存储器件的结构，可以降低制造成本，并且可以提高集成度。
[0024]硫族化物材料内的离子分布可能会根据编程脉冲的极性而改变。由于这种特性，存储单元MC11至MC33中的每一个可以具有根据编程脉冲的极性而改变的阈值电压。例如，当通过具有第一极性的第一编程脉冲来编程第一存储单元MC11时，第一存储单元MC11可以具有第一阈值电压。当通过具有与第一极性相反的第二极性的第二编程脉冲来编程第一存储单元MC11时，第一存储单元MC11可以具有与第一阈值电压不同的电平的第二阈值电压。第一编程脉冲的绝对值可以与第二编程脉冲的绝对值相同或不同。第一编程脉冲的宽度可以与第二编程脉冲的宽度相同或不同。
[0025]具有第一阈值电压的编程状态和具有第二阈值电压的编程状态可以分别称为设置状态和复位状态。例如，第一阈值电压可以具有比第二阈值电压更低的电平。设置状态可以指具有处于相对低电平的第一阈值电压的编程状态。复位状态可以指具有处于相对高电平的第二阈值电压的编程状态。即使当设置为将存储单元编程为复位状态的编程脉冲和设置为将存储单元编程为设置状态的编程脉冲被施加时，硫族化物材料也可以保持非晶态。
[0026]可以执行读取储存在存储单元MC11至MC33中的数据的读取操作，以通过利用读取脉冲的极性确定编程脉冲的极性来识别储存在存储单元MC11至MC33中的数据。根据实施例，在读取操作期间，可以利用具有第一极性的读取脉冲或具有第二极性的读取脉冲。当编程脉冲和读取脉冲具有相同极性时，可以检测到第一电阻值。另一方面，当编程脉冲的极性
与读取脉冲的极性相反时，可以检测到与第一电阻值不同的第二电阻值。因此，可以基于当施加读取脉冲时检测到的电阻值来确定编程脉冲的极性。可以利用确定的编程脉冲的极性来识别储存在存储单元MC11至MC33中的数据。
[0027]可以通过选择的位线与选择的字线之间的电位差来确定极性。例如，第一极性可以是正极性，并且第二极性可以是负极性。例如，正极性可以定义为当施加至选择的位线的电压大于施加至选择的字线的电压时的极性。负极性可以定义为当施加至选择的位线的电压小于施加至选择的字线的电压时的极性。
[0028]存储单元阵列100可以经由位线BL1至BL3耦接至列解码器110。列解码器110可以响应于列地址C_ADD来选择位线BL1至BL3中的至少一个。列解码器110可以将用于编程操作和读取操作的操作电压传送至位线BL1至BL3。
[0029]存储单元阵列100可以经由字线WL1至WL3耦接至行解码器120。行解码器120可以响应于行地址R_ADD来选择字线WL1至WL3中的至少一个。行解码器120可以将用于编程操作和读取操作的操作电压传送至字线WL1至WL3。
[0030]图2A、图2B和图2C是图示根据本公开的实施例的半导体存储器件的存储单元阵列100的示例的图。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫族化物材料，包括：具有第一原子百分比的锗、具有至少是所述锗的第一原子百分比两倍的第二原子百分比的硒和具有小于所述锗的第一原子百分比的第三原子百分比的铟。2.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述锗的第一原子百分比、所述硒的第二原子百分比和所述铟的第三原子百分比的总和实质上为100％。3.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述锗的第一原子百分比在从25at％至32at％的范围内。4.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述硒的第二原子百分比在从50at％至66at％的范围内。5.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述铟的第三原子百分比在从1at％至12at％的范围内。6.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述锗的第一原子百分比为[N]at％，N为整数，以及其中，所述硒的第二原子百分比在从[2N+1]at％至[2N+12]at％的范围内。7.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述硒的第二原子百分比在从56at％至66at％的范围内。8.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述材料在600℃或更低的温度下保持非晶态。9.根据权利要求1所述的硫族化物材料，其中，所述锗的第一原子百分比在从25at％至32at％的范围内，其中，所述硒的第二原子百分比在从63at％至66at％的范围内，以及其中，所述铟的第三原子百分比在从2at％至11at％的范围内。10.一种半导体存储器件，包括：第一导电图案；第二导电图案，其与所述第一导电图案交叉；以及硫族化物材料层，其设置在所述第一导电图案与所述第二导电图案之间，所述硫族化物材料层包括具有第一原子百分比的锗(Ge)、具有第二原子百分比的硒(Se)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊英，金亨根，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：