阻變存儲器件以及具有其的存儲裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供一種可利用低功耗操作的阻變存儲器件和包括所述阻變存儲器件的存儲裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。所述阻變存儲器件包括包含10wt%至60wt%（原子重量）的硒（Se）或碲（Te）的硫族化合物。
【專利說明】阻變存儲器件以及具有其的存儲裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月19日向韓國專利局提交的申請?zhí)枮?0-2012-0065800的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明構(gòu)思涉及一種半導(dǎo)體集成器件，更具體而言，涉及一種阻變存儲器件以及具有所述阻變存儲器件的存儲裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]阻變存儲器件使用可變電阻材料，可變電阻材料基于施加的電壓而通過快速的電阻改變在至少兩種不同的電阻狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。阻變存儲器件作為能夠替代動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)或快閃存儲器的下一代存儲器已經(jīng)受到關(guān)注。
[0005]相變存儲器件是阻變存儲器件的一個實例。一般地，相變存儲器件包括接入器件、形成在接入器件上的下電極、形成在下電極上的可變電阻材料、以及形成在可變電阻材料上的上電極。
[0006]當(dāng)電流施加到下電極時，相變存儲器件通過改變可變電阻材料的結(jié)晶狀態(tài)來儲存數(shù)據(jù)?？勺冸娮璨牧咸幱诮Y(jié)晶狀態(tài)時具有低電阻，處于非晶狀態(tài)時具有高電阻。
[0007]圖1是說明一般的相變存儲器件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0008]如圖1中所示，一般的相變存儲器件包括接入器件11、下電極13、可變電阻材料層
15、以及上電極17，并且由于還原速率增加而被制造在受限的結(jié)構(gòu)中。附圖標(biāo)記19是絕緣層。
[0009]可變電阻材料層15可以利用鍺-銻-碲(Ge2Sb2Te5 ;“GST”)來形成。雖然GST廣泛地用作典型的可變電阻材料，但是結(jié)晶狀態(tài)和非晶狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換速度低，因而存儲器件的整體操作速度降低。另外，GST具有高熔化溫度，因而需要高復(fù)位電流。
[0010]因此，需要使用具有快轉(zhuǎn)換速度和低復(fù)位電流的可變電阻材料的存儲器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)第一示例性實施例的一個方面，提供了一種阻變存儲器件。所述阻變存儲器件可以包括:下電極，所述下電極與接入器件電連接；數(shù)據(jù)儲存節(jié)點，所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點被下電極加熱，并且包括硒(Se)或締(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物；以及上電極，所述上電極與數(shù)據(jù)儲存節(jié)點連接。
[0012]根據(jù)第二示例性實施例的另一方面，提供了一種阻變存儲器件。所述阻變存儲器件可以包括:數(shù)據(jù)儲存節(jié)點，所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點包括層疊至少兩次的可變電阻材料，絕緣材料插入在可變電阻材料層之間，可變電阻材料層中的至少一個由硒(Se)或碲(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物形成；下電極，所述下電極被形成為包圍數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的一個側(cè)壁中的絕緣層和可變電阻材料層；以及上電極，所述上電極被形成為包圍數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的另一個側(cè)壁中的絕緣層和可變電阻材料層。
[0013]根據(jù)第三示例性實施例的另一方面，提供了一種阻變存儲器件。所述阻變存儲器件可以包括:數(shù)據(jù)儲存節(jié)點，所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點包括層疊至少兩次的可變電阻材料層，絕緣層插入在可變電阻材料層之間，可變電阻材料層中的至少一個由硒(Se)或碲(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物形成；下電極，所述下電極與數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的一個側(cè)壁中的可變電阻材料層電連接；以及上電極，所述上電極被形成為包圍數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的另一個側(cè)壁中的絕緣層和可變電阻材料層。
[0014]根據(jù)第四示例性實施例的另一方面，提供了一種阻變存儲器件。所述阻變存儲器件可以包括:第一下電極；第二下電極，所述第二下電極形成在第一下電極上，并且包括沿著第一下電極的方向形成的通孔；第一可變電阻材料層，所述第一可變電阻材料層掩埋在通孔內(nèi)；第二可變電阻材料層，所述第二可變電阻材料層形成在第二下電極和第一可變電阻材料層上；以及上電極，所述上電極形成在第二可變電阻材料層上。第一可變電阻材料層和第二可變電阻材料層中的至少一個可以由硒(Se)或碲(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物形成。
[0015]根據(jù)第五示例性實施例的另一方面，提供了一種阻變存儲器件。所述阻變存儲器件可以包括:第一下電極；第二下電極，所述第二下電極被形成為在第一下電極的外圍具有預(yù)定的寬度和高度；第一可變電阻材料層，所述第一可變電阻材料層掩埋在第二下電極的內(nèi)周緣中；第二可變電阻材料層，所述第二可變電阻材料層形成在第二下電極和第一可變電阻材料層上，以與第二下電極和第一可變電阻材料層電連接；以及上電極，所述上電極形成在第二可變電阻材料層上。第一可變電阻材料層和第二可變電阻材料層中的至少一個可以由硒(Se)或碲(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物形成。
[0016]根據(jù)一個示例性實施例的另一方面，提供了一種存儲裝置。所述存儲裝置可以包括:存儲器單元陣列，所述存儲器單元陣列包括連接在字線和位線之間的多個存儲器單元；以及控制器，所述控制器被配置成控制用于存儲器單元陣列之中的選中的存儲器單元的數(shù)據(jù)讀取和寫入。所述多個存儲器單元中的每個可以是包括至少一個可變電阻材料層的阻變存儲器件?？勺冸娮璨牧蠈又械闹辽僖粋€可以由硒(Se)或碲(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物形成。
[0017]根據(jù)一個示例性實施例的另一方面，提供了一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以包括:阻變存儲裝置；以及存儲器控制器，所述存儲器控制器被配置成響應(yīng)于主機的請求而訪問阻變存儲裝置。阻變存儲裝置可以包括:存儲器單元陣列，在所述存儲器單元陣列中，阻變存儲器件連接在位線和字線之間；以及控制器，所述控制器被配置成控制存儲器單元陣列的操作。阻變存儲器件中的每個可以是包括至少一個可變電阻材料層的阻變存儲器件?？勺冸娮璨牧蠈又械闹辽僖粋€可以包括硒(Se)或碲(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物。
[0018]根據(jù)一個示例性實施例的另一方面，提供了一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以包括:處理器，所述處理器被配置成控制整體操作；操作存儲器，所述操作存儲器儲存用于處理器的操作所需的應(yīng)用、數(shù)據(jù)以及控制信號；阻變存儲裝置，所述阻變存儲裝置被處理器訪問；以及用戶接口，所述用戶接口被配置成執(zhí)行處理器和用戶之間的數(shù)據(jù)輸入和輸出。阻變存儲裝置可以包括:存儲器單元陣列，在所述存儲器單元陣列中，阻變存儲器件連接在位線和字線之間；以及控制器，所述控制器被配置成控制存儲器單元陣列的操作。阻變存儲器件中的每個可以是包括至少一個可變電阻材料層的阻變存儲器件?？勺冸娮璨牧蠈又械闹辽僖粋€可以是硒(Se)或碲(Te)的原子重量為10%至60%的硫族化合物。
[0019]在以下標(biāo)題為“【具體實施方式】”的部分描述這些和其它的特點、方面以及實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]從如下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更加清楚地理解本發(fā)明主題的以上和其它的方面、特征以及其它的優(yōu)點:
[0021]圖1說明一般的相變存儲器件的結(jié)構(gòu)；
[0022]圖2和圖3說明根據(jù)一個示例性實施例的可變電阻材料；
[0023]圖4和圖5說明根據(jù)一個示例性實施例的可變電阻材料的特性；
[0024]圖6說明根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件的結(jié)構(gòu)；
[0025]圖7說明根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件的結(jié)構(gòu)；
[0026]圖8說明根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件的結(jié)構(gòu)；
[0027]圖9說明根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件的結(jié)構(gòu)；
[0028]圖10說明根據(jù)一個示例性實施例的存儲裝置的配置；
[0029]圖11說明根據(jù)一個示例性實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置；以及
[0030]圖12說明根據(jù)一個示例性實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的配置。
【具體實施方式】
[0031 ] 在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述示例性實施例。
[0032]本文參照截面圖描述示例性實施例,截面圖是示例性實施例(以及中間結(jié)構(gòu))的示意性圖示。照此，可以預(yù)料到圖示的形狀變化是例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果。因而，示例性實施例不應(yīng)被解釋為局限于本文所說明的區(qū)域的特定形狀，而是可以包括例如來自于制造的形狀差異。在附圖中，為了清楚起見，可能對層和區(qū)域的長度和尺寸進(jìn)行夸大。相似的附圖標(biāo)記在附圖中表示相似的元件。還要理解當(dāng)提及一層在另一層或襯底“上”時，其可以直接在另一層或襯底上，或還可以存在中間層。
[0033]用作阻變存儲器件中的可變電阻材料的硫族化合物由至少一個硫族元素和至少一個電正性元素組成。一些硫族化合物在室溫下穩(wěn)定在結(jié)晶狀態(tài)和非晶狀態(tài)。因而，硫族化合物廣泛地用作阻變存儲器件的可變電阻材料。
[0034]硒(Se)和碲(Te)是硫族元素，具有較低的熔點和熱導(dǎo)率。因此，在本發(fā)明構(gòu)思中，包含大約10wt% (重量百分比)至60wt%的Se或Te的材料被提出作為阻變存儲器件的可變電阻材料層。
[0035]圖2和圖3說明根據(jù)一個示例性實施例的可變電阻材料。
[0036]首先，圖2是說明包含硒(Se)的化合物的一個實例的示意圖。
[0037]硒(Se)可以與銻(Sb)、鍺(Ge)、硅(Si)、錫(Sn)、或者銦(In)組合以形成二元金屬合金。另外，硒(Se)可以與銻(Sb)、鍺(Ge)、硅(Si)、錫(Sn)、或者銦(In)中的任意兩種組合以形成三兀金屬合金。
[0038]具體地,在包含硒(Se)的金屬合金之中，Sn-Sb-Se和Ge-Sb-Se具有低功耗、低復(fù)位電流、使高速操作成為可能的快轉(zhuǎn)換速度、以及良好的熱穩(wěn)定性。
[0039]可以通過在包括Sn-Sb-Se的可變電阻材料層中增加Sb的量來形成富Sb的Sn-Sb-Se層。在富Sb的Sn-Sb-Se層中，Sn的含量可以在大約1.0wt%至大約25.5wt%的范圍，Sb的含量可以在大約10wt%至大約90wt%的范圍，Se的含量可以在大約10wt%至大約60wt%的范圍。
[0040]可替選地，可以通過在包括Ge-Sb-Se的可變電阻層中增加Sb的量來形成富Sb的Ge-Sb-Se層。在所述Ge-Sb-Se層中，Ge的含量可以在大約1.0wt%至大約25.5wt%的范圍，Sb的含量可以在大約10wt%至大約90wt%的范圍，Se的含量可以在大約10wt%至大約60wt%的范圍。
[0041]圖3是說明包含碲(Te)的化合物的一個實例的示意圖。
[0042]碲(Te)可以與銻(Sb)、鍺(Ge)、硅(Si)、錫(Sn)、或者銦(In)組合以形成二元金屬合金。另外，碲(Te)可以與銻(Sb)、鍺(Ge)、硅(Si)、錫(Sn)、或者銦(In)中的任意兩種組合以形成三元金屬合金。另外，硒(Se)可以與銻(Sb)、鍺(Ge)、硅(Si)、錫(Sn)、或者銦(In)中的任意兩種元素組合以形成三元金屬合金。
[0043]具體地，在包含碲(Te)的金屬合金之中，Sn-Sb-Te具有低功耗、低復(fù)位電流、使高速操作成為可能的快轉(zhuǎn)換速度、以及良好的熱穩(wěn)定性。
[0044]可以通過在包括Sn-Sb-Te的可變電阻材料層中增加Sb的量來形成富Sb的Sn-Sb-Te層。在富Sb的Sn-Sb-Te層中，Sn的含量可以在大約1.0wt%至大約25.5wt%的范圍，Sb的含量可以在大約10wt%至大約90wt%的范圍，Te的含量可以在大約10wt%至大約60wt%的范圍。
[0045]可替選地，可以通過在包括S1-Sb-Te的可變電阻材料層中增加Sb的量來形成富Sb的S1-Sb-Te層。在富Sb的S1-Sb-Te層中，Si的含量可以在大約1.0wt%至大約25.5wt%的范圍，Sb的含量可以在大約10wt%至大約90wt%的范圍，Te的含量可以在大約10wt%至大約60wt%的范圍。
[0046]圖4和圖5是說明示例性的可變電阻材料的特性的圖。
[0047]圖4是表示包含Se和Te的金屬合金的復(fù)位電流(Ireset)和速度的圖。
[0048]從圖4中可以看出=S1-Sb-Te具有較低的速度(其速度性能不能測量)，但是就復(fù)位電流而言具有良好的特性。可以看出:Sn-Sb-Se、Sn-Sb-Te以及Ge-Sb-Se獲得至少五分或更多的速度得分。
[0049]Ge-Sb-Te (GST)(一般的可變電阻材料)在復(fù)位電流上具有大約5分的性能得分。同時，可以看出包含大約10wt%至大約60wt%的Se或Te的示例性可變電阻材料具有比GST更好的復(fù)位電流特性。
[0050]就速度性能而言，可以看出Sn-Sb-Se、Sn-Sb-Te以及Ge-Sb-Se與GST (具有大約5分的速度性能得分)相比獲得多于5分的速度性能得分?？梢钥闯鍪纠钥勺冸娮璨牧暇哂斜菺ST更好的速度性能，同時具有良好的復(fù)位電流特性。
[0051]圖5說明通過將圖4中所示的Ireset得分和速度得分求和而獲得的總得分。
[0052]例如，GST具有大約5分的Ireset得分和大約5分的速度性能得分。因此，總得分為大約10分。相比之下，圖5示出包含大約10wt%至60wt%的Se或Te的示例性可變電阻材料全部都具有10分以上的總得分。即，示例性可變電阻材料呈現(xiàn)出用于降低功耗的減小的復(fù)位電流和增大的操作速度。
[0053]近來，已經(jīng)研究出多電平單元(MLC)型半導(dǎo)體存儲器件在一個存儲器單元中儲存三個或更多個信息。為了提供MLC型阻變存儲器件，重要的是清楚地劃分可變電阻材料的電阻狀態(tài)。另外，由于集成度增加，相鄰的單元之間干擾的可能性增加。
[0054]包含大約10wt%至60wt%的Se或Te的示例性可變電阻材料具有良好的熱穩(wěn)定性。因此，使用示例性可變電阻材料的阻變存儲器件適用于實現(xiàn)為MLC型阻變存儲器件，并且可以在沒有相鄰存儲器單元之間的干擾的情況下帶來存儲器陣列的高度集成。
[0055]圖6說明根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件的結(jié)構(gòu)。
[0056]圖6中所示的阻變存儲器件100可以包括數(shù)據(jù)儲存節(jié)點101、下電極103以及上電極 105。
[0057]數(shù)據(jù)儲存節(jié)點101可以包括與絕緣層1011、1013、1015以及1017交替的可變電阻材料層1012、1014以及1016。下電極103被形成為與絕緣層1011、1013、1015以及1017和可變電阻材料層1012、1014以及1016相鄰，并且包圍數(shù)據(jù)儲存節(jié)點101的一個側(cè)壁。上電極105被形成為與絕緣層1011、1013、1015以及1017和可變電阻材料層1012、1014以及1016相鄰，并且包圍數(shù)據(jù)儲存節(jié)點101的另一個側(cè)壁。
[0058]附圖標(biāo)記107和109表示層間絕緣層。
[0059]在圖6所示的阻變存儲器件100中，構(gòu)成數(shù)據(jù)儲存節(jié)點101的可變電阻材料層1012、1014以及1016中的至少一個層可以包括包含大約10wt%至60wt%的Se或Te的硫族化合物?？勺冸娮璨牧蠈?012、1014以及1016可以由相同的材料或不同的材料形成。在任何情況下，至少一個層都由硫族化合物形成。
[0060]在具有上述結(jié)構(gòu)的示例性阻變存儲器件中，當(dāng)控制編程操作中所施加的脈沖的特性(諸如類型、電平或時間周期)時，可變電阻材料層1012、1014以及1016的結(jié)晶狀態(tài)變成三種或更多種狀態(tài)以實現(xiàn)MLC型阻變存儲器件。另外，當(dāng)可變電阻材料層1012、1014以及1016由具有不同結(jié)晶特性的材料形成時，可變電阻材料層1012、1014以及1016在相同的脈沖特性下實現(xiàn)MLC型阻變存儲器件。
[0061]圖7是說明根據(jù)另一個示例性實施例的阻變存儲器件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0062]參見圖7，根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件200可以包括數(shù)據(jù)儲存節(jié)點201、下電極203以及上電極205。
[0063]數(shù)據(jù)儲存節(jié)點201可以包括可變電阻材料層2012、2014以及2016，所述可變電阻材料層2012、2014以及2016插入在絕緣層2011、2013、2015以及2107之間而與絕緣層2011,2013,2015以及2107交替地層疊。下電極203被形成為通過數(shù)據(jù)儲存節(jié)點201的一個側(cè)壁與可變電阻材料層2012、2014以及2016電連接。上電極205被形成為包圍位于儲存節(jié)點201的另一個側(cè)壁處的可變電阻材料層2012、2014以及2016和絕緣層2011、2013、2015 以及 2017。
[0064]在本示例性實施例中，下電極203通過數(shù)據(jù)儲存節(jié)點201的一個側(cè)壁與可變電阻材料層2012、2014以及2016連接。插入在可變電阻材料層2012、2014以及2016之間的絕緣層2013和2015借助于層間絕緣層207A和207B而不與下電極203接觸并且被絕緣。附圖標(biāo)記209和211表示層間絕緣層。
[0065]下電極203可以包括可與公共電極213連接的三個下電極203A、203B以及203C。[0066]在圖7所示的示例性阻變存儲器件200中，構(gòu)成數(shù)據(jù)儲存節(jié)點201的可變電阻材料層2012、2014以及2016中的至少一個層可以包括以上討論的硫族化合物。雖然可變電阻材料層2012、2014以及2106可以由彼此相同的材料或彼此不同的材料形成，但是至少一個層必須由包含大約10wt%至60wt%的Se或Te的硫族化合物形成。
[0067]另外，在一個示例性實施例中，與相應(yīng)的可變電阻材料層2012、2014以及2016連接的下電極203A、203B以及203C可以由具有相同的電阻或不同的電阻的材料形成。
[0068]當(dāng)下電極203A、203B以及203C由具有不同的電阻的材料形成時，可以控制提供給可變電阻材料層2012、2014以及2016的電流量以實現(xiàn)MLC型阻變存儲器件?？商孢x地，本示例性可變電阻材料層2012、2014以及2016可以由相同的材料形成。即使下電極203A、203B以及203C由相同的材料形成，也可以控制脈沖特性(諸如施加的時間周期、電平或類型)以實現(xiàn)MLC型阻變存儲器件。
[0069]圖8說明根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件的結(jié)構(gòu)。
[0070]圖8中所示的阻變存儲器件300可以包括數(shù)據(jù)儲存節(jié)點301、下電極303以及上電極 305。
[0071]下電極303可以包括:第一下電極3031，所述第一下電極3031與接入器件(未示出)連接；以及第二下電極3032，所述第二下電極3032包括至少一個通孔，所述至少一個通孔以預(yù)定的間隔形成在第一下電極3031上。
[0072]數(shù)據(jù)儲存節(jié)點301可以包括:第一可變電阻材料層3011，所述第一可變電阻材料層3011掩埋在形成于第二下電極3032中的至少一個通孔中；第二可變電阻材料層3012，所述第二可變電阻材料層3012形成在第二下電極3032和第一可變電阻材料層3011上。
[0073]上電極305形成在第二可變電阻材料層3012上。
[0074]近年來提出的具有受限結(jié)構(gòu)的阻變存儲器件在下電極和可變電阻材料層之間具有不佳的界面特性，這可能導(dǎo)致提升和隨之而來的故障。
[0075]然而，在一個示例性實施例中，如圖8中所示，第一可變電阻材料層3011掩埋在形成于第二下電極3032中的通孔中，并且第二可變電阻材料層3012與第二下電極3032和第一可變電阻材料層3011電連接，使得可以防止下電極303和數(shù)據(jù)儲存節(jié)點301之間的提升。因而，界面特性可以穩(wěn)定。
[0076]在一個示例性實施例中，第一下電極3031和第二下電極3032可以由彼此相同的材料或彼此不同的材料形成。另外，構(gòu)成數(shù)據(jù)儲存節(jié)點301的第一可變電阻材料層3011和第二可變電阻材料層3012可以由彼此相同的材料或彼此不同的材料形成。可變電阻材料層3011和3012中的至少一個層由包含大約10被％至60被％的Se或Te的硫族化合物形成。
[0077]可以通過僅改變第一可變電阻材料層3011的結(jié)晶狀態(tài)、僅改變第二可變電阻材料層3012的結(jié)晶狀態(tài)、或者改變第一可變電阻材料層3011和第二可變電阻材料層3012的結(jié)晶狀態(tài)，來實現(xiàn)MLC型阻變存儲器件。
[0078]圖9說明根據(jù)一個示例性實施例的阻變存儲器件400的結(jié)構(gòu)。
[0079]參見圖9，示例性的阻變存儲器件可以包括第一下電極4031和第二下電極4032，第二下電極4032形成在第一下電極4031的外圍以具有預(yù)定的寬度和高度。第一可變電阻材料層4011與第二下電極4032相鄰而被掩埋，第二可變電阻材料層4012形成在第二下電極4032和第一可變電阻材料層4011上，并且與第二下電極4032和第一可變電阻材料層4011電連接。上電極405形成在第二可變電阻材料層4012上。第一可變電阻材料層4011和第二可變電阻材料層4012構(gòu)成數(shù)據(jù)儲存節(jié)點401。第一下電極4031和第二下電極4032構(gòu)成下電極403。
[0080]在圖9中，第一下電極4031和第二下電極4032可以由相同的材料或不同的材料形成。另外，第一可變電阻材料層4011和第二可變電阻材料層4012可以由相同的材料或不同的材料形成。第一可變電阻材料層4011和第二可變電阻材料層4012中的至少一個層由包含大約10wt%至60wt%的Se或Te的硫族化合物形成。
[0081]當(dāng)?shù)谝幌码姌O4031和第二下電極4032由不同的材料形成時，第一下電極4031和第二下電極4032可以具有不同的電阻值。因而，可以通過改變數(shù)據(jù)儲存節(jié)點401的結(jié)晶狀態(tài)來實現(xiàn)MLC型阻變存儲器件。
[0082]即使第一下電極4031和第二下電極4032由相同的材料形成，第一可變電阻材料層4011和第二可變電阻材料層4012由相同的材料形成，也可以基于編程脈沖的特性(諸如施加的時間周期、電平、或類型)來實現(xiàn)MLC型阻變存儲器件。
[0083]盡管未示出，但是如圖6至圖9所示的示例性阻變存儲器件的下電極可以與接入器件連接，上電極可以與位線連接。
[0084]圖10說明存儲裝置的一個示例性配置。
[0085]參見圖10，示例性的存儲裝置500可以包括:包括多個存儲器單元的存儲器單元陣列510、譯碼器520、讀取/寫入電路530、輸入/輸出(I/O)緩沖器540以及控制器550。
[0086]所述多個存儲器單元中的每個可以被配置成包括圖6至圖9所示的示例性阻變存儲器件中的任何一種。另外，存儲器單元陣列510中的多個存儲器單元經(jīng)由字線WL與譯碼器520連接，以及經(jīng)由位線BL與讀取/寫入電路530連接。
[0087]譯碼器520接收外部地址ADD并且將行地址和列地址譯碼，以通過控制器550的控制訪問存儲器單元陣列510，所述控制器550根據(jù)控制信號CTRL來操作。
[0088]讀取/寫入電路530在控制器550的控制下從I/O緩沖器540接收數(shù)據(jù)DATA并且將數(shù)據(jù)寫入存儲器單元陣列510的選中存儲器單元，或者在控制器550的控制下將從存儲器單元陣列510的選中存儲器單元讀取的數(shù)據(jù)提供給I/O緩沖器540。
[0089]由于包含大約10wt%至60wt%的Se或Te的硫族化合物被用作構(gòu)成存儲器單元陣列510的阻變存儲器件中的數(shù)據(jù)儲存節(jié)點，因此與一般的阻變存儲器件相比，存儲裝置500利用更低的功耗來操作。
[0090]圖11說明數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一個示例性配置。
[0091]圖11中所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)600可以包括存儲器控制器620，存儲器控制器620連接在主機和阻變存儲裝置610之間。
[0092]存儲器控制器620可以被配置成響應(yīng)于主機的請求而訪問阻變存儲裝置610。因而，存儲器控制器620可以包括處理器6201、操作存儲器6203、主機接口 6205以及存儲器接口 6207。
[0093]處理器6201可以控制存儲器控制器620的整體操作，操作存儲器6203可以儲存用于存儲器控制器620的操作所需的應(yīng)用、數(shù)據(jù)、控制信號、或者任何其他特性。
[0094]主機接口 6205執(zhí)行用于主機和存儲器控制器620之間的數(shù)據(jù)/控制信號的交換的協(xié)議轉(zhuǎn)換。存儲器接口 6207執(zhí)行用于存儲器控制器620和阻變存儲裝置610之間的數(shù)據(jù)/控制信號的交換的協(xié)議轉(zhuǎn)換。
[0095]阻變存儲裝置610可以包括存儲器單元陣列，所述存儲器單元陣列由使用包含大約10被％至60wt%的Se或Te的示例性可變電阻材料作為數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的存儲器件來配置。
[0096]在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一個示例性配置中，圖11中所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以是存儲卡，但是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)不局限于此。
[0097]圖12說明數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一個示例性配置。
[0098]圖12中所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)700可以包括阻變存儲裝置710、處理器720、操作存儲器730以及用戶接口 740。如果需要，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)700還可以包括通信模塊750。
[0099]處理器720可以是中央處理單元(CPU)，操作存儲器730可以儲存用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)700的操作所需的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)、控制信號等。用戶接口 740提供用戶可訪問數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)700的環(huán)境，并且將數(shù)據(jù)處理過程、結(jié)果等提供給用戶。
[0100]阻變存儲裝置710可以包括存儲器單元陣列，所述存儲器單元陣列包括使用包含大約10wt%至60wt%的Se或Te的可變電阻材料作為數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的存儲器件。
[0101]另一方面，圖11和圖12所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以用作盤裝置、移動電子裝置的內(nèi)建/外部存儲卡、圖像處理器或者其它的應(yīng)用芯片組。
[0102]本發(fā)明的以上實施例是說明性的，而不是限制性的。各種替換和等同形式是可能的。本發(fā)明不局限于本文描述的實施例。本發(fā)明也不局限于任何特定類型的半導(dǎo)體器件。其它增加、刪減或修改結(jié)合本公開是明顯的，并且意在落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種存儲器件，包括: 下電極，所述下電極與接入器件電連接； 數(shù)據(jù)儲存節(jié)點，所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點包括要被所述下電極加熱的可變電阻材料層，所述可變電阻材料層包括包含10wt%至60wt%原子重量的硒或締的硫族化合物；以及 上電極，所述上電極與所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點連接。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦。
3.如權(quán)利要求1所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦中的至少兩種。
4.如權(quán)利要求1所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
5.如權(quán)利要求1所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
6.如權(quán)利要求1所述`的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
7.如權(quán)利要求1所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
8.一種阻變存儲器件，包括: 數(shù)據(jù)儲存節(jié)點，所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點包括與絕緣層交替層疊的可變電阻材料層，其中，所述可變電阻材料層中的一個由包含10wt%至60wt%原子重量的硒或締的硫族化合物形成； 下電極，所述下電極包圍位于所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的一個側(cè)壁處的所述絕緣層和所述可變電阻材料層；以及 上電極，所述上電極包圍位于所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的另一個側(cè)壁處的所述絕緣層和所述可變電阻材料層。
9.如權(quán)利要求8所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦。
10.如權(quán)利要求8所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦中的至少兩種。
11.如權(quán)利要求8所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
12.如權(quán)利要求8所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
13.如權(quán)利要求8所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括:錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
14.如權(quán)利要求8所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
15.如權(quán)利要求8所述的阻變存儲器件，其中，所述可變電阻材料層由相同的材料或不同的材料形成。
16.—種存儲器件,包括: 數(shù)據(jù)儲存節(jié)點，所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點包括與絕緣層交替層疊的可變電阻材料層，其中，所述可變電阻材料層中的一個由包含10wt%至60wt%原子重量的硒或締的硫族化合物形成； 下電極，所述下電極與位于所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的一個側(cè)壁處的所述可變電阻材料層電連接；以及 上電極，所述上電極被形成為包圍所述數(shù)據(jù)儲存節(jié)點的另一個側(cè)壁中的所述絕緣層和所述可變電阻材料層。
17.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦。
18.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦中的至少兩種。`
19.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
20.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
21.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
22.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
23.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述可變電阻材料層由相同的材料或不同的材料形成。
24.如權(quán)利要求16所述的存儲器件，其中，所述下電極與所述可變電阻材料層電連接，所述可變電阻材料層由相同的材料或不同的材料形成。
25.一種阻變存儲器件，包括: 第一下電極； 第二下電極，所述第二下電極形成在所述第一下電極上，所述第二下電極包括通孔，所述通孔形成為穿通所述第二下電極的厚度； 第一可變電阻材料層，所述第一可變電阻材料層掩埋在所述通孔中；第二可變電阻材料層，所述第二可變電阻材料層形成在所述第二下電極上和所述第一可變電阻材料層上；以及 上電極，所述上電極形成在所述第二可變電阻材料層上， 其中，所述第一可變電阻材料層或所述第二可變電阻材料層由包含10被％至60被％原子重量的硒或締的硫族化合物形成。
26.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦。
27.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦中的至少兩種。
28.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
29.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
30.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為`1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
31.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
32.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述第一可變電阻材料層和所述第二可變電阻材料層由相同的材料或不同的材料形成。
33.如權(quán)利要求25所述的阻變存儲器件，其中，所述第一下電極和所述第二下電極由相同的材料或不同的材料形成。
34.一種阻變存儲器件，包括: 第一下電極； 第二下電極，所述第二下電極形成在所述第一下電極的外圍； 第一可變電阻材料層，所述第一可變電阻材料層掩埋在所述第二下電極的內(nèi)周緣中；第二可變電阻材料層，所述第二可變電阻材料層形成在所述第二下電極和所述第一可變電阻材料層上，以與所述第二下電極和所述第一可變電阻材料層電連接；以及上電極，所述上電極形成在所述第二可變電阻材料層上， 其中，所述第一可變電阻材料層或所述第二可變電阻材料層由包含10被％至60被％原子重量的硒或締的硫族化合物形成。
35.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦。
36.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 與硒或碲組合的銻、鍺、硅、錫或銦中的至少兩種。
37.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括:錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
38.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
39.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
40.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
41.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述第一可變電阻材料層和所述第二可變電阻材料層由相同的材料或不同的材料形成。
42.如權(quán)利要求34所述的阻變存儲器件，其中，所述第一下電極和所述第二下電極由相同的材料或不同的材料形成。
43.一種存儲裝置，包括: 存儲器單元陣列，所述存儲器單元陣列包括連接在字線與位線之間的多個存儲器單元；以及 控制器，所述控制器與所述存儲器單元陣列連接，以控制用于所述存儲器單元陣列的數(shù)據(jù)讀取和寫入， 其中，所述多個存儲器單元中的每個包括阻變存儲器件，所述阻變存儲器件包括由包含10wt%至60wt%原子重量的硒或締的硫族化合物形成的可變電阻材料層。
44.如權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
45.如權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
46.如權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
47.如權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
48.一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括: 阻變存儲裝置，所述阻變存儲裝置包括存儲器單元陣列，在所述存儲器單元陣列中，阻變存儲器件連接在位線和字線之間；以及 存儲器控制器，所述存儲器控制器響應(yīng)于主機的請求來訪問所述阻變存儲裝置；以及 控制器，所述控制器控制所述存儲器單元陣列的操作，其中，所述阻變存儲器件中的每個是包括由包含10wt%至60wt%原子重量的硒或碲的硫族化合物形成的可變電阻材料層的阻變存儲器件。
49.如權(quán)利要求48所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
50.如權(quán)利要求48所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
51.如權(quán)利要求48所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
52.如權(quán)利要求48所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
53.一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括: 處理器； 存儲器，所述存儲器儲存所述處理 器使用的數(shù)據(jù)； 阻變存儲裝置，所述阻變存儲裝置與所述處理器連接，所述阻變存儲裝置包括存儲器單元陣列，在所述存儲器單元陣列中，阻變存儲器件連接在位線和字線之間；以及 用戶接口，所述用戶接口在所述處理器和用戶之間輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)， 控制器，所述控制器控制所述存儲器單元陣列的操作， 其中，所述阻變存儲器件中的每個是包括由包含1(^丨％至60wt%原子重量的硒或碲的硫族化合物形成的可變電阻材料層的阻變存儲器件。
54.如權(quán)利要求53所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-硒化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
55.如權(quán)利要求53所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 鍺-銻-硒化合物，其中，鍺的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，硒的量為 10wt% 至 60wt%。
56.如權(quán)利要求53所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 錫-銻-碲化合物，其中，錫的量為1.0wt%至25.5wt%，銻的量為10wt%至90wt%，碲的量為 10wt% 至 60wt%。
57.如權(quán)利要求53所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，所述硫族化合物還包括: 娃-鋪-締化合物，其中，娃的量為1.0wt%至25.5wt%,鋪的量為10wt%至90wt%,締的量為 10wt% 至 60wt%。
【文檔編號】G11C13/02GK103514949SQ201310198834
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】李 根, 姜世勛, 具滋春, 洪權(quán) 申請人:愛思開海力士有限公司