[发明专利]一种选通管器件、存储器单元及制备方法

说明书

本发明涉及一种选通管器件、存储器器件及制备方法。所述选通管器件包括第一电极层、开关层和第二电极层；其中，所述开关层的第一接触面与所述第一电极层接触且所述开关层的第二接触面与所述第二电极层接触；所述开关层为导电丝易生长层A和导电丝难生长层B交替堆叠形成的多层堆叠结构，所述导电丝易生长层A为硫系材料或低氧含量氧化物或掺杂有活性金属的硫系材料或含有活性金属的氧化物中的一种，所述导电丝难生长层B为去除缺陷的硫系材料或高氧含量氧化物或氮化物中的一种。该选通管器件能够具有较低的漏电流的同时提供较大的驱动电流。

技术领域

本发明涉及存储领域，尤其涉及一种选通管器件、存储器单元及制备方法。

背景技术

两端非易失性存储器采用两端的选通管器件来抑制大规模阵列中广泛存在的漏电流问题。选通管器件为开关器件，工作原理为：在到达开启电压/电流之前，选通管处于关闭状态，电阻非常高，可以有效抑制漏电流；到达开启电压/电流后，选通管开启，降为极低的电阻，为相应的存储单元提供足够的操作电流。在大规模阵列中，选通管与存储器单元连接，操作存储器单元时，首先施加电压或电流打开与选中单元连接的选通管，然后对选中的存储器单元进行读写操作。其中，与未选中的存储器单元连接的选通管均处于关闭状态，电阻非常高，可以抑制漏电流，降低阵列功耗。两端选通管器件不仅可以有效解决漏电流问题，在阵列集成过程中可以与存储单元垂直堆叠，不需要占用额外的面积，提高集成密度；同时，两端存储器与选通管集成的结构具有三维方向上的堆叠能力，进一步提高存储密度。

大规模阵列的应用对选通管器件提出了严苛的要求，其中，选通管应用最亟待解决的问题为开关比和开态电流的问题。前者决定了阵列中漏电流的大小，从而决定功耗；与此同时，由于线电阻问题，这一因素也决定了选通管可以应用的阵列最大尺寸。后者是选通管可以提供的最大驱动电流，决定了选通管是否可以为存储器单元提高足够的操作电流，从而决定了选通管是否可以应用于对应的存储阵列。目前，主流的选通管主要分为以下几类：双向阈值开关型选通管，金属-绝缘体转换选通管，混合离子电子导电选通管，势垒型选通管，导电桥阈值开关型选通管。

然而，现有的选通管存在以下问题：前四种选通管器件关态电阻比较低，无法很好的抑制漏电流；导电桥阈值开关器件具有极低的漏电流，具有低功耗应用前景，然而其驱动电流非常低，远不足以为商用的相变存储器及阻变存储器提供足够的擦写电流。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种选通管器件、存储器器件及制备方法，能够具有较低的漏电流的同时提供较大的驱动电流。

根据本发明的一个方面，本发明的一种选通管器件单元包括：

第一电极层、开关层和第二电极层；

其中，所述开关层的第一接触面与所述第一电极层接触且所述开关层的第二接触面与所述第二电极层接触；

所述开关层为导电丝易生长层A和导电丝难生长层B交替堆叠形成的多层堆叠结构，所述导电丝易生长层A为硫系材料或低氧含量氧化物或掺杂有活性金属的硫系材料或含有活性金属的氧化物中的一种，所述导电丝难生长层B为去除缺陷的硫系材料或高氧含量氧化物或氮化物中的一种或多种。

通过采用上述结构，选通管器件单元可以具有较低的漏电流的同时提供较大的驱动电流。

作为本发明的进一步改进，所述硫系材料为GeTex、GeSex、GeSx、GeSbTex、GeSbx、GeOx、SbTex、SbS、SbSe、BiSe、BiS、BiTe、AsTe、AsSe、SnTe和BiTe中的至少一种，所述低氧含量氧化物为TiOx、TaOx、HfOx、ZnOx、ZrOx、SiOx、WOx、SiNOx、TiNOx、MgOx、VOx和NbOx中的至少一种且x小于2，所述掺杂有活性金属的硫系材料为AgInSbTe、AgSx、AgSex、AgTex、CuSx、CuSex和CuTex中的至少一种，所述含有活性金属的氧化物为CuOx、CoOx和AlOx中的至少一种。