[发明专利]双向阈值开关、交叉点存储器设备及其制造方法

说明书

本发明公开了一种双向阈值开关、交叉点存储器设备及其制造方法，其中双向阈值开关由Si、Ge、Se、As以及特定含量的硫属元素组成，在存在水蒸汽的情况下，所述硫属元素有效地钝化组成物的氧化，其中硫属元素包括但不限于Te、S或其组合。在一或多个实施例中，硫属元素为S。在一或多个实施例中，硫属元素为Te。在一或多个实施例中，按原子百分比计，硫属元素的有效含量大于1％。在一或多个实施例中，按原子百分比计，硫属元素的有效含量小于10％。在一或多个实施例中，按原子百分比计，双向阈值开关包括10％的Si、15％的Ge、40％的Se、30％的As以及5％的硫属元素。

技术领域

本发明是关于电领域、电子领域以及计算机领域，且更具体的是关于一种双向阈值开关、交叉点存储器设备及其制造方法。

背景技术

已证实相变存储器为用于存储类存储器的良好候选者且其已经商品化。对于交叉点存储器，应将相变材料并入选择器材料(例如硫属化物)作为单个存储单元。相变存储器材料具有非晶相及结晶相，且通过一供应电流流经电阻性元件(例如TiN)，以短暂且快速地加热材料(以切换至非晶相)或缓慢地且持续更长时间(以切换至结晶相)来完成相变。在非晶相中，相变材料具有极高电阻；然而，在结晶相中相变材料具有低电阻。交叉点存储器亦并入双向阈值开关(ovonic threshold switches；OTS)，所述双向阈值开关使用通过施加电压在断开状态(高电阻性)或接通状态(高度导电)之间导电转变的硫属化物材料。双向阈值开关的材料对于防止交叉点存储器阵列中的潜行电流(sneak current)而言为至关重要的。一个要求为在交叉点存储器阵列上于读取操作的期间，单个双向阈值开关装置的断开电流应要足够低(断开电流通常在双向阈值开关的材料的阈值电压(Vt)的二分之一处测量)。举例而言，若交叉点阵列的读取电流在1000×1000元件阵列中为1微安(micro-amp)，则在单个双向阈值开关装置中，在阈值电压的二分之一处的断开电流应低于1纳安(nano-amp)。

发明内容

本发明的原理提供用于抑制硅硒砷化物材料的氧化的技术。在一个实施例中，一种示例性物质组成物基本由Si、Ge、Se、As以及在存在水蒸汽的情况下有效地钝化组成物的氧化的量的硫属元素组成，其中硫属元素选包括但不限于Te、S或其组合。在一或多个实施例中，硫属元素为S。在一或多个实施例中，硫属元素为Te。在一或多个实施例中，按原子百分比计，硫属元素的有效含量大于1％。在一或多个实施例中，按原子百分比计，硫属元素的有效含量小于10％。在一或多个实施例中，按原子百分比计，物质组成物包括10％的Si、15％的Ge、40％的Se、30％的As以及5％的硫属元素。

根据另一实施例，一种示例性交叉点存储器设备包括：行线；顶部电极，邻接行线且以电连通方式与行线连接；双向阈值开关(OTS)，邻接顶部电极且以电连通方式与顶部电极连接；中间电极，邻接双向阈值开关且以电连通方式与双向阈值开关连接；相变存储器(PCM)，邻接中间电极且以电连通方式与中间电极连接；底部电极，邻接相变存储器且以电连通方式与相变存储器连接；以及列线，邻接底部电极且以电连通方式与底部电极连接。双向阈值开关包括由本发明物质组成物构成的薄膜。

根据另一实施例，一种示例性方法包括：形成底部电极；形成相变存储器(PCM)，所述相变存储器邻接底部电极且以电连通方式与底部电极连接；形成中间电极，所述中间电极邻接相变存储器且以电连通方式与相变存储器连接；形成双向阈值开关(OTS)，所述双向阈值开关邻接中间电极且以电连通方式与中间电极连接；以及形成顶部电极，所述顶部电极邻接双向阈值开关且以电连通方式与双向阈值开关连接。双向阈值开关包括由本发明物质组成物构成的薄膜。

鉴于前述内容，本发明的技术可提供实质上有益的技术效果。举例而言，一或多个实施例提供以下中的一或多者：

在最后稳定的状态下，硅锗硒砷掺杂有S或Te的材料能有效地阻止砷气的释放。

从本发明实施例的详细描述及所附的附图，本发明的优势及其他特征将变得清晰可见。

附图说明