基于硫属化物的材料、以及包括其的开关元件和存储器件制造技术

提供基于硫属化物的材料、以及包括其的开关元件和存储器件。所述基于硫属化物的材料包括：硫属化物材料和掺杂剂。所述硫属化物材料包括Ge、Sb和Se。所述掺杂剂包括选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素、所述金属或准金属元素的氧化物、或者所述金属或准金属元素的氮化物。素的氮化物。素的氮化物。

【技术实现步骤摘要】
基于硫属化物的材料、以及包括其的开关元件和存储器件
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于在韩国知识产权局于2021年9月14日提交的韩国专利申请No.10
‑
2021
‑
0122775并且要求其优先权，将其公开内容全部通过引用引入本文中。


[0003]本公开内容涉及基于硫属化物的材料、以及包括其的开关(切换)元件和/或存储器件。

技术介绍

[0004]随着近年来紧凑且高性能的电子设备的发展，对于能够在多种电子设备例如计算机和便携式通信设备中存储信息的存储器件存在需求。这样的存储器件可包括电阻式随机存取存储器(RRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、和磁性随机存取存储器(MRAM)，其中利用在根据向其施加的电压或电流的不同的电阻态之间切换的性质存储数据。这样的存储器件可要求容许对能够存储数据的材料层的选择寻址的开关材料层。对于开关材料层，已使用包括Ge、As和Se的硫属化物开关材料。然而，As的使用可由于其毒性风险而引起环境污染问题。
[0005]对于新的组成的基于硫属化物的材料、以及包括所述基于硫属化物的材料的开关元件和存储器件可存在需要。

技术实现思路

[0006]一种或多种实施方式包括具有不含As的新的组成的基于硫属化物的材料。
[0007]一种或多种实施方式包括开关元件，其在开关材料层中使用所述基于硫属化物的材料以具有提升的结构稳定性和/或被抑制的阈值电压漂移。
[0008]一种或多种实施方式包括存储器件，其在开关材料层中使用所述基于硫属化物的材料以具有提升的结构稳定性和被抑制的阈值电压漂移。
[0009]另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，且部分地将由所述描述明晰，或者可通过本公开内容的所呈现的实施方式的实践获悉。
[0010]根据一种或多种实施方式，基于硫属化物的材料可包括：包括Ge、Sb和Se的硫属化物材料，和掺杂剂。所述掺杂剂可包括从In、Al、Sr和Si之中选择的至少一种金属或准金属元素、所述金属或准金属元素的氧化物、或者所述金属或准金属元素的氮化物。
[0011]根据一种或多种实施方式，开关元件可包括：第一电极层；面对所述第一电极层的第二电极层；以及在所述第一电极层和所述第二电极层之间的开关材料层。所述开关材料层可包括基于硫属化物的开关材料，并且所述基于硫属化物的开关材料可包括：包括Ge、Sb和Se的硫属化物材料，和掺杂剂。所述掺杂剂可包括选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素、所述金属或准金属元素的氧化物、或者所述金属或准金属元素的氮化物。
[0012]根据一种或多种实施方式，存储器件可包括：第一电极层；在所述第一电极层上的
开关材料层；在所述开关材料层上的可变电阻层；和在所述可变电阻层上的第二电极层。所述开关材料层可包括基于硫属化物的开关材料，并且所述基于硫属化物的开关材料可包括：包括Ge、Sb和Se的硫属化物材料，和掺杂剂。所述掺杂剂可包括选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素、所述金属或准金属元素的氧化物、或者所述金属或准金属元素的氮化物。
[0013]根据一种或多种实施方式，存储器件可包括：包括在第一方向上延伸且彼此间隔开的多条第一电极线的第一电极线层；在所述第一电极线层上并且包括在第二方向上延伸且彼此间隔开的多条第二电极线的第二电极线层，所述第二方向不同于所述第一方向，并且所述多条第一电极线和所述多条第二电极线彼此交叉以形成多个交点；以及在所述多个交点处电连接在所述多条第一电极线和所述多条第二电极线之间的多个存储单元。所述多个存储单元各自可包括可变电阻层和电连接至所述可变电阻层的开关材料层。所述开关材料层可包括基于硫属化物的开关材料。所述基于硫属化物的开关材料可包括：包括Ge、Sb和Se的硫属化物材料，和掺杂剂。所述掺杂剂可包括选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素、所述金属或准金属元素的氧化物、或者所述金属或准金属元素的氮化物。
[0014]根据一种或多种实施方式，基于硫属化物的材料可包括由式4表示的化合物：
[0015][式4][0016]Ge
a3
Sb
b3
Se
c3
(M3
x2
O
y2
N
z2
)
d3
[0017]在式4中，M3可包括选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素，10原子％≤a3≤40原子％，10原子％≤b3≤50原子％，30原子％≤c3≤80原子％，0.5原子％≤d3≤10原子％，30原子％≤x2≤100原子％，0原子％≤y2≤70原子％，0原子％≤z2≤70原子％，a3+b3+c3+d3＝100原子％，且x2+y2+z2＝100原子％。
[0018]在一些实施方式中，y2和z2的至少一个可为0原子％。
[0019]在一些实施方式中，y2和z2的至少一个可大于0原子％。
[0020]在一些实施方式中，基于硫属化物的材料可不包括As。
[0021]在一些实施方式中，所述化合物可为其中至少一些Se
‑
Se无极键(同级键)被Se
‑
M键代替的非晶材料。并且M可为如下的金属或准金属元素：In、Al、Sr或Si。
附图说明
[0022]由结合附图考虑的以下描述，本公开内容的一些实施方式的以上和其它方面、特征和优点将更明晰，其中：
[0023]图1为显示根据实施方式的基于硫属化物的材料的组成区域的三维组成图；
[0024]图2为根据实施方式的开关元件的示意图；
[0025]图3A和3B显示根据实施方式的开关元件的Ge
20
Sb
20
Se
60
In5和Ge
20
Sb
20
Se
60
In
10
基于硫属化物的开关材料中的元素的键合结构的扩展x射线吸收精细结构(EXAFS)分析的结果；
[0026]图4为根据一种实施方式的存储器件的透视图；
[0027]图5为根据另一实施方式的存储器件的透视图；
[0028]图6为根据另一实施方式的存储器件的等效电路图；
[0029]图7为显示根据另一实施方式的存储器件的局部构造(配置)的示意性平面布局图；
[0030]图8显示分别沿着图7的线X1
‑
X1'和线Y1
‑
Y1'截取的截面图(A)和(B)；
[0031]图9显示根据另一实施方式的存储器件的截面图；
[0032]图10显示根据另一实施方式的存储器件的截面图；和
[0033]图11为包括根据实例实施方式的存储器件的电子设备的图。
具体实施方式
[0034]现在将对实施方式详细地进行介绍，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始终本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于硫属化物的材料，包括：包括Ge、Sb和Se的硫属化物材料；和掺杂剂，其中所述掺杂剂包括选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素、所述金属或准金属元素的氧化物、或者所述金属或准金属元素的氮化物。2.如权利要求1所述的基于硫属化物的材料，其中所述基于硫属化物的材料不包括As。3.如权利要求1所述的基于硫属化物的材料，其中所述基于硫属化物的材料包括由式1表示的化合物：[式1]Ge
a
Sb
b
Se
c
M
d
其中，在式1中，M为选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素，10原子％≤a≤40原子％，10原子％≤b≤50原子％，30原子％≤c≤80原子％，0.5原子％≤d≤10原子％，和a+b+c+d＝100原子％。4.如权利要求3所述的基于硫属化物的材料，其中，在式1中，10原子％≤a≤30原子％，10原子％≤b≤30原子％，且50原子％≤c≤80原子％。5.如权利要求3所述的基于硫属化物的材料，其中，在式1中，10原子％≤a≤25原子％，10原子％≤b≤25原子％，且55原子％≤c≤80原子％。6.如权利要求1所述的基于硫属化物的材料，其中所述基于硫属化物的材料包括由式2表示的化合物：[式2]Ge
a1
Sb
b1
Se
c1
(M1
x
O
y
)
d1
其中，在式2中，M1为选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素，10原子％≤a1≤40原子％，10原子％≤b1≤50原子％，30原子％≤c1≤80原子％，0.5原子％≤d1≤10原子％，30原子％≤x≤70原子％，30原子％≤y≤70原子％，a1+b1+c1+d1＝100原子％，且x+y＝100原子％。7.如权利要求1所述的基于硫属化物的材料，其中所述基于硫属化物的材料包括由式3表示的化合物：[式3]Ge
a2
Sb
b2
Se
c2
(M2
x1
N
y1
)
d2
其中，在式3中，M2为选自In、Al、Sr和Si的至少一种金属或准金属元素，10原子％≤a2≤40原子％，10原子％≤b2≤50原子％，30原子％≤c2≤80原子％，0.5
原子％≤d2≤10原子％，30原子％≤x1≤70原子％，30原子％≤y1≤70原子％，a2+b2+c2+d2＝100原子％，且x1+y1＝100原子％。8.如权利要求1所述的基于硫属化物的材料，其中所述基于硫属化物的材料包括选自如下的至少一种：Ge
20
Sb
20
Se
60
In5、Ge
20
Sb
20
Se
60
In
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
Al5、Ge
20
Sb
20
Se
60
Al
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
Sr5、Ge
20
Sb
20
Se
60
Sr
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
Si5、Ge
20
Sb
20
Se
60
Si
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
(In
x3
Al
y3
)5、Ge
20
Sb
20
Se
60
(In
x3
Al
y3
)
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
(In
x3
Sr
y3
)5、Ge
20
Sb
20
Se
60
(In
x3
Sr
y3
)
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
(In
x3
Si
y3
)5、Ge
20
Sb
20
Se
60
(In
x3
Si
y3
)
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
(Al
x3
Sr
y3
)5、Ge
20
Sb
20
Se
60
(Al
x3
Sr
y3
)
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
(Al
x3
Si
y3
)5、Ge
20
Sb
20
Se
60
(Al
x3
Si
y3
)
10
、Ge
20
Sb
20
Se
60
(Sr
x3
Si
y3
)5、Ge
20
Sb
20
Se
60
(Sr
x3
Si
y3
)
10
、Ge
20
Sb
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁基延，权世甲，成河俊，安东浩，李昌承，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：