电子器件的制作方法
【专利说明】电子器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年12月19日提交的名称为“电子器件”的第10_2014_0184838号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本发明涉及一种存储电路或器件以及应用其的电子器件。
【背景技术】
[0004]对于具有小尺寸、低功耗、高性能和多功能性的电子器件存在市场需求。为了满足这一需求，已经积极地对适用于计算机或便携式通信设备来存储信息的半导体器件进行了研究。已经对这样的电子器件进行了积极的研究，即，该电子器件响应于输入电压或输入电流在不同的电阻水平之间进行切换，并在不同的电阻水平存储不同的数据。这样的半导体器件可以包括例如电阻随机存取存储器(RRAM)、相变随机存取存储器
[0005](PRAM)、铁电随机存取存储器(FRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、电熔丝等。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例的目的在于提供一种具有改善的开关特性和改善的可靠性的开关器件以及提供一种采用该开关器件的电子器件。
[0007]在本发明的实施例中，电子器件可以包括半导体存储器。半导体存储器可以包括:第一电极；第二电极；开关层，设置在第一电极和第二电极之间；第三电极；以及可变电阻层，包括氮化物并设置在第二电极和第三电极之间，其中，第一电极和第二电极均包括碳。
[0008]上述电子器件的实施方式可以包括一个或更多个以下内容。
[0009]可变电阻层包括金属氮化物层，其中，金属氮化物层包括氮空位。可变电阻层包括金属氮化物层和金属层的堆叠。金属氮化物层包括氮化钽或氮化钛。金属层选自于由钽(Ta)层、钛(Ti)层、铪(Hf)层和它们的组合组成的组。开关层选自于由二极管、晶体管、由绝缘材料形成的隧道势皇、金属绝缘体转变(MIT)层、变阻器和双向阈值切换(OTS)层组成的组。开关层包括硫族化物层，其中，硫族化物层由Te、Se、Ge、S1、As、T1、S和Sb的组合形成。
[0010]电子器件还可以包括微处理器，微处理器包括:控制单元，被配置成从微处理器的外部接收包括命令的信号，并执行提取、命令的译码或者对微处理器的信号的输入或输出的控制；操作单元，被配置成基于控制单元对命令进行译码的结果来执行操作；以及存储单元，被配置成存储用于执行操作的数据、与执行操作的结果对应的数据或者用于执行操作的数据的地址，其中，包括可变电阻元件的半导体存储单元是微处理器中的存储单元的部分。
[0011]电子器件还可以包括处理器，处理器包括:核单元，被配置成通过使用数据，基于从处理器外部输入的命令来执行与命令对应的操作；高速缓冲存储单元，被配置成存储用于执行操作的数据、与执行操作的结果对应的数据、或者用于执行操作的数据的地址；以及总线接口，连接在核单元和高速缓冲存储单元之间，并且被配置成在核单元和高速缓冲存储单元之间传输数据，其中，包括可变电阻元件的半导体存储单元是处理器中的高速缓冲存储单元的部分。
[0012]电子器件还可以包括处理系统，处理系统包括:处理器，被配置成对通过处理器接收的命令进行译码，并且基于对命令进行译码的结果来控制对信息的操作；辅助存储器件，被配置成存储用于对命令进行的程序和信息；主存储器件，被配置成调用并存储来自辅助存储器件的程序和信息，使得处理器在执行程序时可以利用程序和信息来执行操作；以及接口器件，被配置成执行在处理器、辅助存储器件和主存储器件中的至少一个与外部之间的通信，其中，包括可变电阻元件的半导体存储单元是处理系统中的主存储器件或辅助存储器件的部分。
[0013]电子器件还可以包括数据储存系统，数据储存系统包括:储存器件，被配置成存储数据并保存所存储的数据而与电源无关；控制器，被配置成根据从外部输入的命令来控制数据输入至储存器件和从储存器件输出；暂时储存器件，被配置成暂时地存储在储存器件和外部之间交换的数据；以及接口，被配置成执行储存器件、控制器和暂时储存器件中的至少一个与外部之间的通信，其中，包括可变电阻元件的半导体存储单元是数据储存系统中的暂时储存器件或储存器件的部分。
[0014]电子器件还可以包括存储系统，存储系统包括:存储器，被配置成存储数据并保存所存储的数据而与电源无关；存储器控制器，被配置成根据从外部输入的命令来控制数据输入至存储器和从存储器输出；缓冲存储器，被配置成缓冲在存储器和外部之间交换的数据；以及接口，被配置成执行存储器、存储器控制器和缓冲存储器中的至少一个与外部之间的通信，其中，包括可变电阻元件的半导体存储单元是存储系统中的缓冲存储器或存储器的部分。
[0015]根据本发明实施例的开关器件可以具有改善的开关特性和改善的可靠性。
【附图说明】
[0016]图1是示出根据本公开实施例的存储单元的截面图。
[0017]图2是示出根据本公开另一实施例的存储单元的截面图。
[0018]图3是示出根据本公开实施例的单元阵列的透视图。
[0019]图4是基于所公开技术来实施存储电路的微处理器的配置图的示例。
[0020]图5是基于所公开技术来实施存储电路的处理器的配置图的示例。
[0021]图6是基于所公开技术来实施存储电路的系统的配置图的示例。
[0022]图7是基于所公开技术来实施存储电路的数据储存系统的配置图的示例。
[0023]图8是基于所公开技术来实施存储电路的存储系统的配置图的示例。
【具体实施方式】
[0024]下面将参照附图更详细地描述各个实施例。然而，本发明可以以不同的形式来实施，且不应被解释为限制于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，这些实施例将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在本公开中，相同的附图标记在本发明的各个附图和实施例中始终表示相同的部件。
[0025]附图未必按比例绘制，并且在一些情况下，为了清楚地示出实施例的特征，可以夸大比例。当第一层被称为“在”第二层“上”或者“在”衬底“上”时，这不仅指第一层直接形成在第二层上或者衬底上的情况，也指第三层存在于第一层和第二层之间或者第一层和衬底之间的情况。
[0026]以下将简要描述开关器件和存储器件的操作。开关器件允许电流在接通状态流动，且在关断状态阻断电流流动。开关器件可以包括二极管、晶体管、由绝缘材料形成的隧道势皇(tunnel barrier)、金属绝缘体转变(MIT)器件、变阻器、双向阈值开关(OTS)器件等。开关器件可以连接到存储器件的端子，且可以用作控制对存储器件的存取的选择器件。
[0027]通过利用基于提供至其的输入电压或输入电流来在不同的电阻状态之间切换的可变电阻特性，存储器件可以存储数据。存储器件可以包括被提供电压或电流的两个电极以及设置在电极之间的可变电阻材料层。
[0028]可变电阻材料层可以包括适用于RRAM、PRAM, FRAM、MARM等的多种材料层中的任何材料。例如，可变电阻材料层可以包括过渡金属氮化物层、过渡金属氧化物层、诸如钙钛矿材料层的金属氧化物层、诸如硫族化物材料层的相变材料层、铁电材料层、铁磁材料层或它们的多层。
[0029]相互连接的开关器件和存储器件可以形成单位单元。多个存储单元可以以各种方式布置来形成单元阵列。多个存储单元可以位于多个第一线(例如，源极线)和多个第二线(例如，位线)的交叉点处，以形成交叉点单元阵列。
[0030]参见图1和图2，以下将描述根据本发明实施例的存储单元。参见图3，也将描述根据本发明实施例的单元阵列。
[0031]图1是示出根据本公开实施例的存储单元10的截面图。图2是示出根据本公开另一实施例的存储单元20的截面图。
[0032]如图1中所示，存储单元10可以包括相互连续连接的开关器件SE和存储器件ME。开关器件SE可以通过顺序层叠第一电极11、选择器元件12和第二电极13来形成。
[0033]选择器元件12可以基于经由电极11和13提供的电压或电流的变化来接通或关断，其中，电极11和13分别设置在选择器元件12的第一端和第二端。在实施例中，选择器元件12可以包括OTS层。OTS层具有开关特性。例如，假设在未被施加脉冲时，OTS层处于第一相(例如，非晶相)，在应用脉冲时，OTS层可以将其电结构从第一相的绝缘体改变成第二相(例如，晶体相)的导体，并且在去除所施加的脉冲时，OTS层可以恢复回绝缘体。OTS层可以包括硫族化物材料，硫族化物材料包括Te、Se、Ge、S1、As、T1、S和Sb或它们的组合。在另一实施例中，选择器元件12可以包括二极管、晶体管、由绝缘材料形成的隧道势皇、金属绝缘体转变(MIT)层、变阻器等。
[0034]在实施例中，电极11和13均可以包括碳层，且可以向