[發明專利]開關元件和存儲裝置以及存儲器系統

在審

• 申請號: 201980015100.2
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN111788673A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 大場和博;清宏彰;保田周一郎
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H01L21/8239
• 分類號: H01L21/8239;G11C13/00;H01L27/105;H01L45/00;H01L49/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張小穩

根據本公開的實施例的開關元件設置有：第一電極；第二電極，布置成面對所述第一電極；和開關層，布置在所述第一電極和所述第二電極之間，并且包含選自硫(S)、硒(Se)和碲(Te)的至少一種硫族元素，其中所述第一電極和所述第二電極中的至少一個包含鍺(Ge)、磷(P)和砷(As)中的至少一種作為添加元素，并且還包含碳(C)。

技術領域

本公開涉及在電極之間具有硫族化物層的開關元件以及包括該開關元件的存儲裝置以及存儲器系統。

背景技術

近年來，對于諸如ReRAM(電阻隨機存取存儲器)或PRAM(相變隨機存取存儲器)(注冊商標)之類的阻變型存儲器所代表的用于數據存儲的非易失性存儲器要求更大的容量。但是，現有的使用存取晶體管的阻變型存儲器的每單位單元的占地面積大。因此，與例如NAND型閃速存儲器等相比，即使通過使用相同的設計規則來縮小，也不容易增加阻變型存儲器的容量。同時，在使用所謂的交叉點陣列結構的情況下，其中在相交布線之間的交點(交叉點)處布置存儲器元件，每單位單元的占地面積較小，因此變得可能實現更大的容量。

交叉點型存儲器單元除了存儲器元件之外還設置有用于單元選擇的選擇元件(開關元件)。為了抑制交叉點陣列中的泄漏電流，要求開關元件在斷開時泄漏電流低并且開關閾值電壓的變化較小。為了解決這個問題，例如，專利文獻1公開了一種存儲器，該存儲器具有保持在作為碳層的電極之間的開關材料層。

引文列表

專利文獻

專利文獻1：國際公開WO2004/055828

發明內容

以這種方式，為了實現更大的容量，在交叉點型存儲器單元陣列中，要求開關元件在斷開時泄漏電流低并且開關閾值電壓的變化較小。

期望提供一種使得能夠減少泄漏電流的產生和開關閾值電壓的變化的開關元件以及包括該開關元件的存儲裝置以及存儲器系統。

本公開的實施例的開關元件包括：第一電極；第二電極，布置成與所述第一電極對置；和開關層，設置在所述第一電極和所述第二電極之間。所述開關層包括選自硫(S)、硒(Se)和碲(Te)中的至少一種硫族元素。所述第一電極和所述第二電極中的至少一個包括碳(C)以及作為添加元素的鍺(Ge)、磷(P)和砷(As)中的至少一種。

本公開的實施例的存儲裝置包括多個存儲器單元。每個存儲器單元包括存儲器元件和直接耦接到所述存儲器元件的根據本公開的實施例的上述開關元件。

本公開的實施例的存儲器系統包括：包括處理器的主機計算機；存儲器，包括存儲器單元陣列，所述存儲器單元陣列包括多個存儲器單元；和存儲器控制器，依據來自所述主機計算機的命令對所述存儲器執行請求控制。所述多個存儲器單元各自包括存儲器元件和直接耦接到所述存儲器元件的本公開的實施例的上述開關元件。

在本公開的各個實施例的開關元件和存儲裝置以及存儲器系統中，在其間保持包括選自硫(S)、硒((Se)和碲(Te)中的至少一種硫族元素的開關層的第一電極和第二電極中，至少任一個包括碳(C)以及作為添加元素的鍺(Ge)、磷(P)和砷(As)中的至少一種。因此，添加元素在與開關層的界面附近擴散，并且形成與開關層的優異的接觸界面。

根據本公開的各個實施例的開關元件、存儲裝置和存儲器系統，在其間保持開關層的第一電極和第二電極中，至少任一個包括碳(C)以及作為添加元素的鍺(Ge)、磷(P)和砷(As)中的至少一種；因此，添加元素在與開關層的界面附近擴散，并且形成與開關層的優異的接觸界面。因此，變得可以減少泄漏電流的產生和開關閾值電壓的變化。

要注意的是，這里描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本公開中描述的任何效果。

附圖說明

圖1是根據本公開的實施例的開關元件的構造的示例的截面圖。