选通管材料、相变存储芯片、存储设备及电子设备的制作方法

本公开涉及半导体存储，特别涉及选通管材料、相变存储芯片、存储设备及电子设备。

背景技术：

1、相变存储器(phase change memory，pcm)在高存储密度和快运行速度方面具有较大的潜力，相变存储器包括多个相变存储单元，为了防止目标相变存储单元的读、擦、写操作的漏电流对邻近的相变存储单元造成影响，针对每一个相变存储单元配置一个起到开关作用的选通管单元。

2、选通管单元包括由选通管材料制备得到的选通层，例如，cte材料、bte材料、site材料等te基材料均能够用于制备选通层。

3、然而，相关技术提供的选通管材料，其热稳定性较差，特别是在高温环境下，选通管材料的热稳定性会显著下降。

4、公开内容

5、鉴于此，本公开提供了选通管材料、相变存储芯片、存储设备及电子设备，能够解决上述技术问题。

6、具体而言，包括以下的技术方案：

7、一方面，提供了一种选通管材料，所述选通管材料包括te元素和掺杂元素，所述te元素的原子百分含量大于或等于50％且小于或等于90％，余量为所述掺杂元素；

8、所述掺杂元素包括：第一掺杂元素和第二掺杂元素，所述第一掺杂元素为b、c、n、si、s、se中的一种，所述第二掺杂元素为al、zn、ge、cd、mg、ga、in中的一种。

9、本公开实施例提供的选通管材料，使具有双向阈值开关特性的te元素的原子百分含量大于或等于50％且小于或等于90％，以有效抑制元素分离、偏析等问题，这利于提高选通管材料的循环寿命。进一步地，该选通管材料中还包括原子百分含量大于或等于10％且小于或等于45％的掺杂元素，其包括b、c、n、si、s、se中的一种作为第一掺杂元素，以及，al、zn、ge、cd、mg、ga、in中的一种作为第二掺杂元素，通过使特定种类的第一掺杂元素和特定种类的第二掺杂元素协同作用，这不会影响选通管材料的双向阈值开关特性，掺杂元素在te元素的相变温度下保持稳定，这能够显著改善选通管材料的热稳定性和耐温性，使得选通管材料在高温环境下仍然能够保持优异的热稳定性。利用本公开实施例提供的选通管材料制备选通管单元时，选通管单元兼具热稳定性强、循环寿命长、驱动能力高、时延性低等优点。

10、在一些可能的实现方式中，所述掺杂元素还包括第三掺杂元素，所述第三掺杂元素不同于所述第一掺杂元素和所述第二掺杂元素，所述第三掺杂元素为b、c、n、ge、si、al、zn、ga、s、se中的一种，使得该选通管材料具有循环寿命长、驱动能力高、时延性低、抗疲劳性高、热稳定性强等优点。

11、另一方面，提供了一种相变存储芯片，所述相变存储芯片包括：多个存储子单元，每一所述存储子单元包括相串联的选通管单元和相变存储单元；

12、每个所述选通管单元包括选通层，所述选通层采用上述的选通管材料制备得到。

13、本公开实施例提供的相变存储芯片，基于使用了富含te元素的选通管材料，使得该相变存储芯片兼具循环寿命长、高驱动能力、低时延、高疲劳等优点。

14、在一些可能的实现方式中，所述选通管单元还包括缓冲层，所述缓冲层层叠于所述选通层的一个表面或者相对的两个表面，所述缓冲层用于抑制所述选通层发生元素偏析，进一步达到提高选通管单元热稳定性的目的。

15、在一些可能的实现方式中，所述缓冲层对应的缓冲材料选自非晶碳类化合物、mote2、mos2、mnte、hfo2/tao、wte2、ws2中的至少一种。

16、在一些可能的实现方式中，所述选通层的厚度为10nm～50nm。

17、在一些可能的实现方式中，所述选通管单元与所述相变存储单元集成设置。

18、在一些可能的实现方式中，所述选通管单元包括选通层和缓冲层，以及，所述相变存储单元包括相变层；

19、所述缓冲层位于所述选通层和所述相变层之间。

20、在一些可能的实现方式中，所述选通管单元包括选通层和缓冲层，以及，所述相变存储单元包括相变层；

21、其中一个所述缓冲层位于所述选通层和所述相变层之间，以及，另一个所述缓冲层位于所述选通层和相应的电极之间。

22、在一些可能的实现方式中，所述存储子单元包括选通层、缓冲层、相变层、第一顶电极、第一底电极、第一绝缘介质和第一衬底；

23、所述选通层、所述缓冲层、所述相变层依次层叠布置，且三者整体连接于所述第一顶电极和所述第一底电极之间；

24、所述第一底电极位于所述第一衬底上，所述第一绝缘介质被配置为对所述存储子单元提供绝缘隔离作用。

25、在一些可能的实现方式中，所述存储子单元包括选通层、缓冲层、相变层、第一顶电极、第一底电极、第一绝缘介质和第一衬底；

26、一个所述缓冲层、所述选通层、另一个所述缓冲层、所述相变层依次层叠布置，且四者整体连接于所述第一顶电极和所述第一底电极之间；

27、所述第一底电极位于所述第一衬底上，所述第一绝缘介质被配置为对所述存储子单元提供绝缘隔离作用。

28、在一些可能的实现方式中，所述选通管单元与所述相变存储单元各自独立。

29、在一些可能的实现方式中，所述选通管单元包括选通层、第二顶电极、第二底电极、第二绝缘介质和第二衬底；

30、所述第二顶电极、所述选通层、所述第二底电极、所述第二衬底由上至下依次层叠布置；

31、所述第二绝缘介质被配置为对选通管单元提供绝缘隔离作用。

32、在一些可能的实现方式中，所述选通管单元包括选通层、缓冲层、第二顶电极、第二底电极、第二绝缘介质和第二衬底；

33、所述第二顶电极、所述缓冲层、所述选通层、所述第二底电极、所述第二衬底由上至下依次层叠布置；

34、所述第二绝缘介质被配置为对选通管单元提供绝缘隔离作用。

35、再一方面，提供了一种存储设备，所述存储设备包括控制器、至少一个相变存储芯片，所述相变存储芯片如上述任一所示，所述控制器用于存储数据至所述相变存储芯片。控制器对存储设备中保存的数据进行读写，并和外部接口进行交互通讯。

36、本公开实施例涉及的存储设备可以设置成各种类型，例如，这包括但不限于：内存、硬盘、磁盘、光盘等。

37、再一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器及上述的存储设备，所述处理器用于存储所述电子设备产生的数据至所述存储设备。

38、该电子设备包括但不限于：计算机、手机、音乐播放设备、数字广播设备、消息收发设备、游戏控制设备、医疗设备、健身设备、个人数字助理等。

技术实现思路

技术特征：

1.一种选通管材料，其特征在于，所述选通管材料包括te元素和掺杂元素，所述te元素的原子百分含量大于或等于50％且小于或等于90％，余量为所述掺杂元素；

2.根据权利要求1所述的选通管材料，其特征在于，所述掺杂元素还包括第三掺杂元素，所述第三掺杂元素不同于所述第一掺杂元素和所述第二掺杂元素，所述第三掺杂元素为b、c、n、ge、si、al、zn、ga、s、se中的一种。

3.一种相变存储芯片，其特征在于，所述相变存储芯片包括：多个存储子单元，每一所述存储子单元包括相串联的选通管单元(001)和相变存储单元(002)；

4.根据权利要求3所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通管单元(001)还包括缓冲层(102)，所述缓冲层(102)层叠于所述选通层(101)的一个表面或者相对的两个表面，所述缓冲层(102)用于抑制所述选通层(101)发生元素偏析。

5.根据权利要求4所述的相变存储芯片，其特征在于，所述缓冲层(102)对应的缓冲材料选自非晶碳类化合物、mote2、mos2、mnte、hfo2/tao、wte2、ws2中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通层(101)的厚度为10nm～50nm。

7.根据权利要求3-6任一项所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通管单元(001)与所述相变存储单元(002)集成设置。

8.根据权利要求7所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通管单元(001)包括选通层(101)和缓冲层(102)，以及，所述相变存储单元(002)包括相变层(201)；

9.根据权利要求7所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通管单元(001)包括选通层(101)和缓冲层(102)，以及，所述相变存储单元(002)包括相变层(201)；

10.根据权利要求8所述的相变存储芯片，其特征在于，所述存储子单元包括选通层(101)、缓冲层(102)、相变层(201)、第一顶电极(202)、第一底电极(203)、第一绝缘介质(204)和第一衬底(205)；

11.根据权利要求9所述的相变存储芯片，其特征在于，所述存储子单元包括选通层(101)、缓冲层(102)、相变层(201)、第一顶电极(202)、第一底电极(203)、第一绝缘介质(204)和第一衬底(205)；

12.根据权利要求3-6任一项所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通管单元(001)与所述相变存储单元(002)各自独立。

13.根据权利要求12所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通管单元(001)包括选通层(101)、第二顶电极(103)、第二底电极(104)、第二绝缘介质(105)和第二衬底(106)；

14.根据权利要求12所述的相变存储芯片，其特征在于，所述选通管单元(001)包括选通层(101)、缓冲层(102)、第二顶电极(103)、第二底电极(104)、第二绝缘介质(105)和第二衬底(106)；

15.一种存储设备，其特征在于，所述存储设备包括控制器、至少一个相变存储芯片，所述相变存储芯片如权利要求3-14任一项所示，所述控制器用于存储数据至所述相变存储芯片。

16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器及权利要求15所述的存储设备，所述处理器用于存储所述电子设备产生的数据至所述存储设备。

技术总结
本申请公开了选通管材料、相变存储芯片、存储设备及电子设备，属于半导体存储技术领域。该选通管材料包括Te元素和掺杂元素，Te元素的原子百分含量大于或等于50％且小于或等于90％，余量为掺杂元素；掺杂元素包括：第一掺杂元素和第二掺杂元素，所述第一掺杂元素为B、C、N、Si、S、Se中的一种，所述第二掺杂元素为Al、Zn、Ge、Cd、Mg、Ga、In中的一种。将本公开实施例提供的上述富Te元素的选通管材料用于选通管单元时，选通管单元兼具热稳定性强、循环寿命长、关态漏电流低、开态电流高、开启速度快、无安全隐患等优点。

技术研发人员：郭晨阳,杨哲,郭艳蓉,童浩
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12