[发明专利]制备半导体存储器件中电解质材料层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体存储器件中的包含硫属化合物的电解质材料层的制备方法。更详细地，本发明涉及一种在半导体存储器件或元件(具体为电阻率转换存储器)中用作电解质材料层的硫属化合物的制备方法，以及由所述方法制造的存储器件。

背景技术

在存储器元件中，更具体地说，在半导体存储器元件中，所谓的功能性存储器元件，例如PLA、PAL等，与所谓的tab存储器元件，例如ROM(ROM＝只读存储器)元件(如PROM、EPROM、EEPROM)、闪存、RAM(RAM＝随机存取存储器)元件(如DRAM或SRAM，其中D＝动态，S＝静态)之间存在差别。

RAM元件是一种存储器件，其中，数据被存储在专用地址下，稍后数据可从此地址中再次读出。在高密度RAM元件中，使个体单元的制造保持尽可能的简单变得很重要。

例如，具有多个所谓的SRAM(SRAM＝静态随机存取存储器)的个体存储单元由一些晶体管组成，而所谓的DRAM(DRAM＝动态随机存取存储器)中仅有单个适当控制的电容(例如MOSFET中的栅源电容)，利用该电容以电荷的形式每次可存储一位。在DRAM的情况下，此电荷只能持续很短的时间周期，这意味着所谓的“刷新”过程必须以频繁的间隔(例如64ms)来执行。

与此相反，在SRAM的情况下，电荷不需要被刷新，也就是说，只要电源电压被送入至SRAM非易失性存储器中，则各自的数据仍然保持存储在单元中，例如ROM类元件(ROM＝只读存储器)PROM、EPROM、EEPROM、和闪存是即使在电源电压被切断之后各自的数据仍然保持存储的存储器元件。

通常，在ROM元件的正常使用中，不进行写操作而只进行读操作。正如RAM的情况，典型的读取访问时间以及用于在ROM上写数据的时间在不同类型的非易失性存储器之间是不同的。

多数非易失性存储器是基于电荷存储，并且这些器件可由在CMOS工艺(CMOS＝互补型金属氧化物半导体)中用到的材料制成。但是，这些基于电荷存储概念的存储器具有一些普遍的缺点，例如高电压运行(10-20V)，编程速度慢(在微秒至毫秒之间)以及有限的反复编程能力(通常为10⁵-10⁶次写/擦循环)。因为需要高电压，所以对闪存编程和擦除时需要的能量消耗很高。

由长期保存数据的要求导致这些缺点，这使得必须有大能量电池以在对存储器单元进行编程和擦除时克服这些缺点。因此，这种大能量电池的存在严格地限制了这些器件的性能和可扩展性。这些因素意味着在系统设计上存在一些严格的限制。因此，闪存的主要优势在于其非易失性和小的单元尺寸，这使得它们能够很好地适合于每位(bit)低制造费用的高密度存储器。

除了上面提到的存储器元件，所谓的“电阻式”或“电阻率转换”存储器件近来也被广泛知晓，例如所谓的钙钛矿型(perovskite)存储器、PMC存储器(PMC＝可编程金属化单元)、相变存储器、OUM存储器(OUM＝Ovonics or Ovonyx Unified Memory)、氢化非晶硅存储器(a-Si∶H存储器)、聚合物/有机存储器等。

例如，钙钛矿型存储器单元是从S.Q.Liu et al.，Appl.Phys.Lett.76，2749，2000，和从W.W.Zhuang et al.，IEDM 2002等中公开。聚合物/有机存储器单元(也就是charge-transfer-complex-basedpolymer/organic memory cell)在例如X.Wan et al.，Phys.Stat.Sol.A181，R13，2000.中说明。

在PMC存储器中，在单元的编程期间，取决于被写入单元中的是逻辑“1”，还是逻辑“0”的各个电极之间的金属枝晶被建立或被解除。因此，PMC存储器的容量由电极之间各自的电阻所确定。

电极之间的电阻通过施加到排列在PMC存储器出的电极上的适当的电流或电压脉冲来控制，因此引起了适当的电化学反应，该反应导致上述电极之间的金属连接被建立或解除。这种可编程金属化单元(PMC)包括一种所谓的硫属化合物材料(充满了例如Ag或Cu)的电解质材料层，该材料通过外界提供的电压或电流脉冲能够发生电化学反应，因此改变了电解质硫属化合物材料层和整个PMC存储器的电阻。