[發明專利]存儲器件

無效

• 申請號: 201110217739.4
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102376355A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 五十嵐実;荒谷勝久
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 武玉琴;陳桂香

相關申請的交叉參考

本申請包含與2010年8月11日向日本專利局提交的日本優先權專利申請JP?2010-180490所公開的內容相關的主題，因此將該日本優先權申請的全部內容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發明涉及通過非晶半導體層的導電型的變化來寫入或擦除數據的存儲器件，具體涉及具有金屬絕緣體半導體場效應晶體管(Metal?Insulator?Semiconductor?Field?Effect?Transistor，MISFET)結構的存儲器件。

背景技術

隨著例如信息通信設備特別是便攜終端等個人用小型設備的迅速普及，要求例如存儲器和邏輯電路等構成該設備的元件實現例如更高的集成度、更高的速度以及更低的耗電等更高的性能。為了實現更高的性能，正在對例如半導體閃存或鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)等非易失性存儲器進行積極的研發。

近年來，被認為有發展前景的非易失性存儲器中的一種是相變存儲器(例如參見S.Hudgens，et?al.，“Overview?of?Phase-Change?Chalcogenide?Nonvolatile?Memory?Technology(相變硫族化物非易失性存儲器技術概述)”，MRS?BULLETIN?NOVEMBER?2004，第829頁)。相變存儲器具有位于兩個電極之間的硫族化物半導體層，這兩個電極中的一者連接著選擇二極管或選擇晶體管，并且所述硫族化物半導體層的一部分與其中一個電極相接觸。在硫族化物半導體層與所述電極的界面中，通過焦耳熱(Joule?heat)的產生，所述硫族化物半導體層從低電阻的晶體狀態變為高電阻的非晶態或從非晶態變為晶體狀態。當將晶體狀態設定為“1”并將非晶態設定為“0”時，通過讀取電阻狀態的變化，能夠將“1”與“0”區別開。與狀態“1”對應的電阻值柱狀圖和與狀態“0”對應的電阻值柱狀圖就是電阻分離特性，該特性是提高存儲器性能的重要特性。

相變存儲器使用的非晶硫族化物是含有硫族元素(S、Se、Te)的玻璃，其中的一個代表是Ge₂Sb₂Te₅等。玻璃和非晶材料是幾乎等同的術語。它們兩者都是固體，但均不具有液體的晶體結構的長程有序性(long-range?order)。這里將不具有明確的玻璃化轉變點的材料定義為非晶材料。

在硫族化物半導體層中的非晶態與晶體狀態間的相變通常伴隨有潛熱，并且因此被分類為所謂的第一類相變。這里定義的第一類相變涉及吉布斯自由能(Gibbs?free?energy)G的一階微分(下面的表達式(1))是否連續的情況。在此情況下，體積或者焓是不連續的。在表達式(1)中，P表示系統的壓力，而T表示系統的絕對溫度。第一類相變所必需的潛熱等同于焓的非連續性，并且在系統的壓力或溫度是常數的狀態下，發生吸熱反應或放熱反應。

(∂G∂P)T]]>或(∂G∂T)P---(1)]]>

在過去，硫族化物半導體被用作薄膜晶體管(TFT)的溝道層。特別地，使用Te(碲)的薄膜晶體管具有相對良好的特性，其中包括大約250cm²/Vs的霍爾遷移率。然而，也存在著例如Te具有毒性、僅限于p型薄膜晶體管以及漏電流大等問題。隨著非晶氫化硅半導體的出現，不再將上述硫族化物半導體用于溝道層。