[发明专利]一种OTS材料、选通器单元及其制备方法

说明书

本发明涉及一种OTS材料、选通器单元及其制备方法。该OTS材料的化学通式为Gasubgt;x/subgt;Ssubgt;1‑x‑y/subgt;Rsubgt;y/subgt;。该选通器单元包括该OTS材料。该选通器单元在外部电激励的作用下，能够实现从关断的、高电阻态到导通的、低电阻态的快速转变；而且，在撤去外部电激励时，能够由导通的、低电阻态向关断的、高电阻态快速转变；并且该选通器单元具有驱动电流高、阈值电压较低、开启速度快、开关比大、热稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种OTS材料、选通器单元及其制备方法。

背景技术

相变随机存储器(PCRAM)是一种新型的非易失性存储器，由于其具有高密度(可扩展性)、高速、低功耗等优点，已成为最有竞争力的下一代存储技术。

为了达到高密度存储的目标，最主流的方法是采用交叉阵列。交叉阵列需要将选通器与选通单元进行集成。选通器在其中的作用是：在外加电场的作用下，当达到阈值电压时，能够实现从高阻态向低电阻态的转变，选通器打开。而且，在电压低于保持电压时，能够由低电阻态向高电阻态转变，选通器关闭。基于这种特性，选通管可有效避免在读取存储单元信息时造成的串扰问题。

当前，能实现三维集成的选通管主要有氧化物二极管、氧化物三极管，阈值转变开关等。但是上述材料制作的选通器件普遍存在阈值电压较高，热稳定性较差的现象。此外，对于相变存储器这类新型存储器件，驱动电流要求在MA/cm²量级，一般的选通器件很难达到如此高的开态电流。因此，选通器件目前的发展目标是实现大的驱动电流、高的开关比、低的阈值电压、高疲劳和高可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种OTS材料、选通器单元及其制备方法，以克服现有技术中选通器驱动电流低、开关比小、阈值电压高、热稳定性差等缺陷。

本发明还提供一种OTS材料，所述材料的化学通式为Ga_xS_1-x-yR_y，式中0x1(优选0.333x0.667)，y为0～0.55，R是除Ga和S以外的元素。

所述R为As,C,N,Si,Ge,S,Se,Te,Sb中的一种或者几种。

所述材料为Ga_0.45S_0.55、Ga_0.45S_0.05N_0.5或Ga_0.42As_0.06S_0.52。

所述OTS材料在外加电压超过阈值电压时，实现从高阻态到低阻态的快速转变，在电压低于保持电压时，能够由低电阻态向高电阻态转变。

本发明还提供一种OTS材料的制备方法，采用溅射法、蒸发法、物理气相法、化学气相法、分子束外延法、原子气相沉积法或原子层沉积法制备OTS材料。

本发明还提供一种选通器单元，所述单元包括上述OTS材料。

所述单元自下而上依次包括：下电极层、OTS材料层、上电极层、引出电极。

所述上电极层的厚度为10nm～50nm。

所述OTS材料层的厚度为1nm～100nm；引出电极的厚度为100nm～500nm。

所述下电极层、上电极层和引出电极的材料包括金属单质W、Pt、Au、Ti、Al、Ag、Cu、Ni及其氮化物中的一种或几种。

本发明还提供一种选通器单元的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备下电极层；

(2)在步骤(1)中下电极层上制备选通材料层，其中，选通材料层采用OTS材料；