CN111223507A

CN111223507A - 硫族化物存储器装置组件和组合物

Info

Publication number: CN111223507A
Application number: CN201811426027.1A
Authority: CN
Inventors: 保罗·凡蒂尼; F·丹尼尔·吉利; 恩里科·瓦雷西; 斯瓦帕尼尔·A·朗加德
Original assignee: Micron Technology Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-06-02
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: CN111223507B

Abstract

本申请涉及硫族化物存储器装置组件和组合物。描述了与硫族化物存储器组件和组合物相关或使用硫族化物存储器组件和组合物的系统、装置和方法。一种存储器装置，例如选择器装置，能够由硫族化物材料组合物制成。硫族化物材料能够具有包含来自硼族的一或多个元素的组合物，例如硼、铝、镓、铟或铊。举例来说，选择器装置能够具有硒、砷与硼、铝、镓、铟或铊中的至少一个的组合物。所述选择器装置还能够由锗或硅或这两者构成。硼、铝、镓、铟或铊的相对量能够影响存储器组件的阈值电压，且能够相应地选择相对量。举例来说，存储器组件能够具有包含硒、砷和锗、硅与硼、铝、镓、铟或铊的某一组合的组合物。

Description

硫族化物存储器装置组件和组合物

技术领域

技术领域涉及硫族化物存储器装置组件和组合物。

背景技术

下文大体上涉及存储器装置，且更具体地说，涉及硫族化物存储器装置组件和化学方法。

存储器装置广泛地用于将信息存储在例如计算机、无线通信装置、相机、数字显示器等各种电子装置中。通过编程存储器装置的不同状态来存储信息。举例来说，二进制装置具有常常由逻辑“1”或逻辑“0”表示的两种状态。在其它系统中，可存储多于两种状态。为了存取所存储信息，电子装置的组件可读取或感测存储器装置中所存储的状态。为了存储信息，电子装置的组件可写入或编程存储器装置中的状态。

存在多种类型的存储器装置，包含磁性硬盘、随机存取存储器(random accessmemory，RAM)、动态RAM(dynamic RAM，DRAM)、同步动态RAM(synchronous dynamic RAM，SDRAM)、铁电RAM(ferroelectric RAM，FeRAM)、磁性RAM(magnetic RAM，MRAM)、电阻式RAM(resistive RAM，RRAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、快闪存储器、相变存储器(phase change memory，PCM)等。存储器装置可以是易失性或非易失性的。非易失性存储器，例如FeRAM，可维持其所存储的逻辑状态很长一段时间，即使无外部电源存在也是这样。除非被外部电源定期刷新，否则易失性存储器装置，例如DRAM，可能随时间推移而丢失其存储的状态。改进存储器装置可包含增大存储器单元密度、增大读取/写入速度、提高可靠性、增强数据保持、降低功率消耗或降低制造成本等其它度量标准。

硫族化物材料组合物可用于PCM装置的组件或元件中。这些组合物可具有阈值电压，其在阈值电压下变得导电(即，其接通以允许电流流动)。阈值电压可随时间推移而改变，这可被称作漂移。具有更高电压漂移倾向的组合物可限制使用那些组合物的装置的有用性和性能。

发明内容

描述了一种物质组合物。在一些实例中，所述组合物可包含相对于所述组合物的总重量按重量计呈大于或等于40％的量的硒、相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于10％到35％的量的砷、及相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于0.15％到35％的量的选自由硼、铝、镓、铟和铊组成的群组的至少一个元素。

描述了一种设备。在一些实例中，所述设备可包含存储器元件和与所述存储器元件耦合的选择器装置，其中所述选择器装置具有包括以下各项的组合物：相对于所述组合物的总重量按重量计呈大于或等于40％的量的硒、相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于10％到35％的量的砷、和相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于0.15％到35％的量的选自由硼、铝、镓、铟和铊组成的群组的至少一个元素。

描述了一种设备。在一些实例中，所述设备可包含第一存取线、第二存取线和存储器单元，所述存储器单元包含包括硒、砷与硼、铝、镓、铟或铊中的至少一个的组合物的第一硫族化物材料，其中所述第一存取线通过所述存储器单元与所述第二存取线电子通信。

描述了一种设备。在一些实例中，所述设备可包含各自具有存储器元件和选择器装置的多个存储器单元，其中每个选择器装置包括硒、砷与硼、铝、镓、铟或铊中的至少一个的组合物的硫族化物材料，且所述设备可包含布置于三维交叉点配置中且与所述多个存储器单元电子通信的多个存取线。

附图说明

图1说明根据本公开的实施例的支持或使用硫族化物存储器装置组件的存储器阵列的实例。

图2说明根据本公开的实施例的支持或使用硫族化物存储器装置组件的实例存储器阵列。

图3说明根据本公开的实施例的硫族化物存储器装置组件和组合物的特性的曲线。

图4说明根据本公开的实施例的硫族化物存储器装置组件和组合物的特性的曲线。

图5说明根据本公开的实施例的支持或使用硫族化物存储器装置组件的包含存储器阵列的系统。

具体实施方式

可通过将提高稳定性的元素引入到选择器装置的组合物中来缓解存储器单元的选择器装置中的电压漂移的影响。举例来说，来自周期表的第III族(还被称作硼族和第13族)的元素可稳定或限制选择器装置相对于不包含此类元素的组合物的电压漂移。第III族(或硼族)元素包含硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和铊(Tl)。

作为实例，选择器装置(或其它存储器元件)的硫族化物材料组合物可包含硒(Se)、砷(As)和锗(Ge)。此组合或元素可被称作SAG。在可包含存储器存储元件和选择器装置的存储器单元内，硫族化物组合物或硫族化物材料可用于存储器存储元件或选择器装置或这两者。选择器装置可具有SAG组合物，其可具有稳定的阈值电压和相对合乎需要的泄漏属性。在一些状况下，可将硅(Si)引入到SAG组合物中以增强选择器装置的热稳定性而不会危害漂移和阈值电压泄漏。但是，将Si实施到SAG系统中可能不会足够地改善漂移以能够使技术缩放。

选择器装置中的更高Ge浓度会增大阈值电压并危害选择器装置稳定性。举例来说，Ge原子可从方锥形接合配置过渡到四面体接合配置。此过渡可促进带隙的扩宽并可增大选择器装置的阈值电压。

如本文所描述，第III族元素可被引入到硫族化物材料组合物中以限制选择器装置在的Ge的存在。举例来说，第III族元素可替换选择器装置的组合物中的Ge中的一些或全部。在一些状况下，第III族元素可形成具有预先存在的元素(即，Se、As和/或Si)的稳定第III族元素居中四面体接合结构。将第III族元素并入到硫族化物材料组合物中可稳定选择器装置以允许技术缩放和增加的交叉点技术开发(例如，三维交叉点架构、RAM部署、存储部署等等)。

下文在存储器阵列的上下文中进一步描述上文所介绍的特征和技术。接着针对相对于其它装置或组合物实现更低电压漂移的硫族化物存储器装置组件和组合物而描述具体实例。通过涉及读取或写入非易失性存储器单元的设备图、系统图和流程图来进一步说明并参考其描述本公开的这些和其它特征。

图1说明根据本公开的各种实施例的实例存储器阵列100。存储器阵列100还可被称作电子存储器设备。存储器阵列100包含可编程以存储不同状态的存储器单元105。每个存储器单元105可以是可编程的以存储两个状态，表示为逻辑0和逻辑1。在一些状况下，存储器单元105经配置以存储多于两种逻辑状态。存储器单元105可在电容器中存储表示可编程状态的电荷；举例来说，带电和不带电电容器可分别表示两种逻辑状态。DRAM体系结构可通常使用此设计，且所用的电容器可包含具有线性或顺电性电极化特性的介电材料作为绝缘体。相比之下，铁电存储器单元可包含具有铁电体作为绝缘材料的电容器。铁电电容器的不同电荷电平可表示不同逻辑状态。铁电材料具有非线性极化特性；在下文论述铁电存储器单元105的一些细节和优点。或在一些状况下，可使用硫族化物基和/或PCM。本文中所描述的硫族化物可用于PCM存储器存储元件或选择器装置或这两者

存储器阵列100可以是三维(three-dimensional，3D)存储器阵列，其中二维(two-dimensional，2D)存储器阵列形成于彼此的顶部上。与2D阵列相比，这可以增加可形成于于单个裸晶粒或衬底上的存储器单元的数目，这又可以降低生产成本或提高存储器阵列的性能，或这两者。根据图1中所描绘的实例，存储器阵列100包含两个层级的存储器单元105并可因此被视为三维存储器阵列；层级的数目不限于两个。每个层级可对准或定位，使得存储器单元105可跨越每个层级彼此大致对准，从而形成存储器单元145的堆叠。存储器阵列100可包含Se、As、Ge、Si、B、Al、Ga、In或Tl的组合物，或这些元素的某一组合。

存储器单元105的每个行连接到存取线110，且存储器单元105的每个列连接到位线115。存取线110还可称为字线110，且位线115还可称为数字线115。对字线和位线或其类似物的引用可互换，而不影响理解或操作。字线110与位线115可大体上彼此垂直以产生阵列。存储器单元堆叠145中的两个存储器单元105可共享例如数字线115等共同导电线。也就是说，数字线115可与上存储器单元105的底部电极和下存储器单元105的顶部电极电子通信。其它配置可以是可能的，举例来说，第三层可与下层共享字线110。

一般来说，一个存储器单元105可定位于例如字线110和位线115等两个导电线的相交点处。此相交点可被称作存储器单元的地址。目标存储器单元105可以是定位于通电字线110与位线115的相交点处的存储器单元105；也就是说，字线110和位线115可通电以便在其相交点处读取或写入存储器单元105。与相同字线110或位线115电子通信(例如，连接到字线110或位线115)的其它存储器单元105可被称作非目标存储器单元105。

如上文所论述，电极可耦合到存储器单元105和字线110或位线115。术语电极可以指电导体，并在一些状况下可用作到存储器单元105的电接点。电极可包含迹线、导线、导电线、导电层等，其提供存储器阵列100的元件或组件之间的导电路径。

可通过激活或选择字线110和位线115对存储器单元105执行例如读取和写入等操作，激活或选择可包含向相应线施加电压或电流。字线110和位线115可由导电材料制成，例如金属(例如，铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、钨(W)，钛(Ti)等)、金属合金、碳、导电掺杂半导体或其它导电材料、合金或化合物。选择存储器单元105之后，所得信号可即刻用于确定所存储逻辑状态。举例来说，可施加电压且所得电流可用以区分开相变材料的电阻状态。当选择器装置偏置时，可选择单元105。对单元105的选择可依据选择器装置的阈值电压，阈值电压又可在选择器装置具有包含第III族元素的组合物时具有更可预测的值。也就是说，相比于选择器装置具有纯SAG组合物或Si-SAG组合物的情况下，单元105的选择器装置的电压漂移可在选择器装置具有包含第III族元素的组合物的情况下更少。

可通过行解码器120和列解码器130控制存取存储器单元105。举例来说，行解码器120可从存储器控制器140接收行地址并基于接收到的行地址激活适当字线110。类似地，列解码器130从存储器控制器140接收列地址并激活适当位线115。因此，通过激活字线110和位线115，可存取存储器单元105。

在存取之后，可由感测组件125读取或感测存储器单元105。举例来说，感测组件125可经配置以基于存取存储器单元105所产生的信号而确定存储器单元105的所存储逻辑状态。所述信号可包含电压或电流，且感测组件125可包含电压感测放大器、电流感测放大器或这两者。举例来说，电压可施加到存储器单元105(使用对应字线110和位线115)，且所得电流的量值可取决于存储器单元105的电阻。同样地，电流可施加到存储器单元105且用以产生电流的电压的量值可取决于存储器单元105的电阻。感测组件125可包含各种晶体管或放大器以便检测并放大信号，其可被称作锁存(latching)。存储器单元105的检测到的逻辑状态可接着输出为输出135。在一些状况下，感测组件125可以是列解码器130或行解码器120的部分。或者，感测组件125可连接到或与列解码器130或行解码器120电子通信。

通过类似地激活相关字线110和位线115，可设定或写入存储器单元105——也就是说，逻辑值可存储于存储器单元105中。列解码器130或行解码器120可接受待写入到存储器单元105的数据，例如输入/输出135。在相变存储器的状况下，通过加热存储器元件，例如通过使电流通过存储器元件来写入存储器单元105。下文更详细地论述此过程。

存储器单元105可各自具有存储器元件和选择器装置，其中每个选择器装置包括硒、砷与B、Al、Ga、In和Tl中的至少一个的组合物的硫族化物材料。在一些状况下，硫族化物材料的组合物包括锗或硅或这两者。

在一些存储器架构中，存取存储器单元105可降级或毁坏所存储的逻辑状态，且可执行重新写入或刷新操作以使存储器单元105返回原始逻辑状态。在例如DRAM中，逻辑存储电容器在感测操作期间可部分或完全地放电，从而破坏所存储逻辑状态。因此，可在感测操作之后重新写入逻辑状态。另外，激活单个字线110可使得所述行中的左右存储器单元放电；因此，可能需要重新写入所述行中的所有存储器单元105。但在例如硫族化物基或PCM等非易失性存储器中，存取存储器单元105可能不会破坏逻辑状态，且因此存储器单元105可能不需要在存取之后重新写入。

除非被外部电源定期刷新，否则一些存储器架构，包含DRAM，可能随时间推移而丢失其存储的状态。举例来说，带电电容器可能会随时间推移通过漏电流而放电，从而使得所存储信息丢失。这些所谓易失性存储器装置的刷新频率可以是相对高的，例如对于DRAM每秒数十个刷新操作，这会产生大量功耗。随着存储器阵列越来越大，增大的功率消耗会抑制存储器阵列的部署或操作(例如，电源、发热、材料限制等)，尤其适用于依赖于例如电池的有限电源的移动装置。如下文所论述，非易失性硫族化物基或PCM单元可具有可得到相对于其它存储器架构改进的性能的有益性质。举例来说，硫族化物基或PCM可提供与DRAM相当的读取/写入速度，但可以是非易失性的并允许增大的单元密度。

存储器控制器140可通过各种组件，例如行解码器120、列解码器130和感测组件125，控制存储器单元105的操作(读取、写入、重新写入、刷新、放电等等)。在一些状况下，行解码器120、列解码器130和感测组件125中的一或多个可与存储器控制器140共置。存储器控制器140可产生行和列地址信号，以便启动所要字线110和位线115。存储器控制器140还可产生并控制在存储器阵列100的操作期间使用的各种电压电势或电流。举例来说，其可在存取一或多个存储器单元105之后将放电电压施加到字线110或位线115。

一般来说，本文中论述的所施加电压或电流的振幅、形状或持续时间可调整或变更，并可针对在操作存储器阵列100的过程中论述的各种操作不同。此外，可同时存取存储器阵列100内的一个、多个或全部存储器单元105；例如可在重设操作期间同时存取存储器阵列100的多个或全部单元，在所述重设操作中，全部存储器单元105或一群存储器单元105经设定为单个逻辑状态。存储器控制器140可存取单元105的可靠性可随每个单元105的选择器装置的阈值电压漂移减小而提高，这是因为存取单元105所必需的电压可在单元105的寿命内保持相对恒定。

图2说明根据本公开的实施例的支持或使用硫族化物存储器装置组件和组合物的实例存储器阵列200。存储器阵列200可以是参考图1所描述的存储器阵列100的实例。

存储器阵列200包含存储器单元105-a、第一存取线110-a(例如字线110-a)和第二存取线115-a(例如位线115-a)，前述各项可以是如参考图1所描述的存储器单元105、字线110和位线115的实例。存储器单元105-a包含电极205、电极205-a和存储器元件220，所述存储器元件可以是铁电材料。存储器单元105-a的205-a可被称作中间电极205-a。存储器阵列200还可包含底部电极210和选择器装置215，所述选择器装置还可被称作选择组件。在一些状况下，可通过在彼此上堆叠多个存储器阵列200来形成三维(3D)存储器阵列。在一些实例中，两个堆叠的阵列可具有共同导电线，使得每个层级可共享如参考图1所描述的字线110或位线115。存储器单元105-a可以是目标存储器单元。

存储器阵列200可被称作交叉点架构。其还可被称作柱结构。举例来说，如图2中所展示，柱可与第一导电线(第一存取线110-a)和第二导电线(第二存取线115-a)接触，其中所述柱包括第一电极(底部电极210)、选择器装置215和铁电存储器单元105-a，其中铁电存储器单元105-a包含第二电极(电极205-a)、存储器元件220和第三电极(电极205)。在一些状况下，电极205-a可被称作中间电极。在一些状况下，第一存取线110-a可通过存储器单元105-a与第二存取线115-a电子通信。第一存取线110-a和第二存取线115-a可布置于三维交叉点配置中，并可与多个存储器单元105-a电子通信。

此柱架构可相比于其它存储器架构以更低的生产成本提供相对高密度的数据存储。举例来说，交叉点架构可具有具有减小的面积并因而相比于其它架构具有增大的存储器单元密度的存储器单元。举例来说，相比于具有6F²存储器单元区域的其它架构，例如具有三端选择的架构，所述架构可具有4F²存储器单元，其中F是最小特征大小。举例来说，DRAM可将是三端装置的晶体管用作用于每个存储器单元的选择组件，并可相比于柱架构具有更大的存储器单元面积。

在一些状况下，选择器装置215可串联连接于存储器单元105与导电线之间，例如存储器单元105-a与第一存取线110-a或第二存取线115-a中的至少一个之间。举例来说，如图2中所描绘，选择器装置215可定位于电极205-a与底部电极210之间；因此，选择器装置215在存储器单元105-a与第一存取线110-a之间串联地定位。其它配置是可能的。举例来说，选择器装置215可在存储器单元105-a与第二存取线115-a之间串联地定位。选择组件可有助于选择特定存储器单元105-a或可有助于防止杂散电流流经邻近选定存储器单元105-a的未选定存储器单元105-a。举例来说，选择器装置215可具有使得电流在满足或超出阈值电压时流经选择器装置215。

选择器装置215可与存储器元件220耦合。选择器装置215与存储器元件220可在第一存取线110-a与第二存取线115-a之间布置于串联配置中。选择器装置215可包含包括Se、As和B、Al、Ga、In和Tl中的至少一个的组合物的第一硫族化物材料。在一些状况下，选择器装置215可包括第一硫族化物材料，且存储器元件220可包括与选择器装置215不同的组合物(例如，第二硫族化物材料)。虽然未展示，但是在一些状况下，单元105可以是使用单独的存储器元件和选择器装置。此类型的存储器架构可被称作自选择存储器(self-selectingmemory，SSM)，且选择器装置215可充当存储器存储元件。存储器装置可因此包含包括存储器装置的存储器单元。举例来说，包含硫族化物材料的单个元件可充当存储器元件和选择器装置两者，使得单独的选择器装置可以是不必要的。在一些状况下，存储器元件220可包括铁电电容器或忆阻器而非相变材料。

选择器装置215可通过中间电极205-a与存储器元件220分离。因而，中间电极205-a可以电气方式浮动——也就是说，电荷可累积，这是因为其可不直接连接到电气接或能够电接地的组件。可通过选择器装置215存取存储器元件220。举例来说，当跨越选择器装置215的电压到达阈值时，电流可穿过存储器元件220在存取线110-a与115-a之间流动。此电流流动可用以读取存储器元件220处存储的逻辑值。跨越电流开始流动的选择器装置215的阈值电压可依据选择器装置215的组合物。同样地，选择器装置215的组合物会影响选择器装置215的阈值电压是否可随时间推移改变和改变的程度。

如在本文中其它处所论述，随时间推移的阈值电压的变化可被称作阈值电压漂移。阈值电压漂移可以是不合需要的，这是因为当选择器装置的阈值电压改变时，操作(例如，施加致使电流流经选择器装置所必需的电压)可改变。这会复杂化装置的读取或写入，会引起不准确的读取或写入，可会致使读取或写入存储器元件所必需的功率增加等等。因此，如本文所描述，将限制阈值电压漂移的可能性或程度的物质组合物用于选择器装置215可用以提高装置性能。选择器装置215可因此包括包含如下文所论述的可限制阈值电压漂移的一或多个第III族元素的组合物。

可通过材料和移除的各种组合制造存储器阵列200。举例来说，可沉积对应于第一存取线110-a、底部电极210、选择器装置215、电极205-a、存储器元件220和电极205的材料层。可选择性地移除材料图接着产生所要特征，例如图2中所描绘的柱结构。举例来说，可使用光刻以定义特征来图案化光阻剂，且接着可通过例如蚀刻等技术移除材料。举例来说，可接着通过沉积一层材料并选择性地蚀刻以形成图2中所描绘的线结构来形成第二存取线115-a。在一些状况下，可形成或沉积电绝缘区域或层。电绝缘区域可包含氧化物或氮化物材料，例如氧化硅、氮化硅或其它电绝缘材料。

各种技术可用以形成存储器阵列200的材料或组件。这些技术可包含例如化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、金属有机化学气相沉积(metal-organicchemical vapor deposition，MOCVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)、溅镀沉积、原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)、分子束外延法(molecular beamepitaxy，MBE)、以及其它薄膜生长技术。可使用数种技术来移除材料，所述技术可包含例如化学蚀刻(还被称作“湿式蚀刻”)、等离子蚀刻(还被称作“干式蚀刻”)或化学机械平坦化。

图3说明根据本公开的实施例的硫族化物存储器装置组件和组合物的特性的曲线300。如本文所描述，图3描绘硫族化物材料组合物的比较，包含包含第III族元素的组合物。图3因此说明Se、As与第III族元素的组合物的相对较低电压漂移，所述组合物描绘为组合物3(Comp.3)。

作为实例，相对于组合物的总重量，组合物3可按重量计大致53％的Se、按重量计大致23％的As、按重量计大致13％的Ge和按重量计大致11％的In。点305处的组合物3可在90摄氏度下在3天后具有小于250毫伏的电压漂移。

组合物3的电压漂移可允许提高选择器装置的性能，这是因为在一段时间内可能存在更少的总电压漂移。因此，当相比于其它硫族化物材料组合物时，将In(或另一第III族元素)添加到硫族化物混合物中可致使最小化电压漂移。举例来说，组合物1和2可以是纯SAG组合物(即，仅包含Se、As、Ge)。组合物4和5可以是纯Si-SAG合金(即，仅包含Se、As、Ge、Si)。在一些实例中，相对于组合物的总重量，组合物4和5可具有按重量计大致30％的As、按重量计大致12％的Ge和按重量计大致8％的Si。在一些状况下，硫族化物材料组合物(即，点310处的组合物1、点315处的组合物2、点320处的组合物4、点325处的组合物5)可在90摄氏度下在3天后漂移大于500毫伏。

如本文所描述，将In(或另一第III族元素)添加到硫族化物混合物中可提高选择器装置的稳定性。硫族化物材料组合物(例如组合物3)可得到在表1中标识的结果。

表1

如表1中所展示，Vth_FF和Vth_SF列标题可分别表示具有组合物3的选择器装置的第一激活(即，“第一起动”)和后续激活(即，“第二起动”)处读取的阈值电压。Vform列标题可表示第一起动与第二起动之间的阈值电压差。在一些实例中，Vth_1000列标题可表示1000次循环之后的阈值电压。I@0.84Vt列标题可表示选择器装置中的子阈值电压泄漏电流。STDrift列标题可表示选择器装置的漂移。因此，如表1中所展示，包含In或另一第III族元素的硫族化物组合物(例如组合物3)可在循环期间产生稳定阈值电压并在一段时间内低漂移。

图4说明根据本公开的实施例的硫族化物存储器装置组件和组合物的特性的曲线400。举例来说，区域405说明Se、As与Ge的可掺杂有第III族元素的组合物。点虚线410说明As₂Se₃-GeSe₂组合物线。

如本文所描述，具有低电压漂移的组合物可适用于选择器装置或其它存储单元，并可包含Se、As、Ge、Si或第III族元素的某一组合。硫族化物材料组合物可产生通式Se_xAs_yGe_zSi_wX_u，其中X是第III族元素中的一个。举例来说，硫族化物材料组合物可产生式Se₄As₂GeSiIn，其中In是第III族元素中的一个。在其它实例中，硫族化物材料组合物可产生通式Se₃As₂GeSi₂B，其中B是第III族元素中的一个。硫族化物材料组合物可由表2中标识的组合物组成，表2可按Se、As、Ge、Si和第III族元素的重量计百分比提供组合物范围。

	Se	As	Ge	Si	第III族元素
						第一(％)	>40	10-35	1-20	1-15	0.15-35
第二(％)	>45	12-32	1-20	1-15	0.15-24

表2

在一些状况下，Se可相对于组合物的总重量按重量计呈大于或等于40％的量。在一些状况下，相对于组合物的总重量，Se的量可按重量计大于或等于45％。砷可相对于组合物的总重量按重量计呈范围介于10％到35％的量。在一些状况下，As的量相对于组合物的总重量按重量计范围介于12％到32％。在一些实例中，Ge可相对于组合物的总重量按重量计呈范围介于1％到20％的量。

在一些实例中，Si可相对于组合物的总重量按重量计呈范围介于1％到15％的量。Si、Ge与选自由B、Al、Ga、In和Tl组成的群组的至少一个元素的组合可相对于组合物的总重量按重量计呈大于或等于20％的量。

第III族元素可以是相对于组合物的总重量按重量计呈范围介于0.15％到35％的量的选自由B、Al、Ga、In和Tl组成的群组的至少一个元素。在一些状况下，选自由B、Al、Ga、In和Tl组成的群组的至少一个元素相对于组合物的总重量按重量计呈范围介于0.15％到24％的量。

表2的硫族化物材料组合物可具有在90摄氏度的温度下在三天之后小于或等于250毫伏的阈值电压漂移。在一些实例中，表2的硫族化物材料组合物可具有大于280摄氏度的玻璃转变温度。玻璃转变温度和玻璃处理条件可对由表2提供的范围内的组合物选择具有影响。

如本文所描述，第III族元素可并入到物质组合物中，例如Se与As或SAG或Si-SAG的组合物以缓解与具有纯SAG或Si-SAG组合物的选择器装置相关联的各种问题。在一些状况下，过少的Ge会危害硫族化物材料组合物的热稳定性。另一方面，具有大于15％的Ge组合物的SAG系统会过于热不稳定而不能集成到交叉点阵列中。在一些实例中，Se的高组合物可产生可维持高阈值电压和泄漏权衡的高带隙能量。

如上文提到，第III族元素可通过形成强且稳定的接合来提高选择器装置稳定性。在一些实例中，第III族元素可形成可能不减少漂移的四面体接合。如图3中所描绘的更低电压漂移可直接与接合结构相关。举例来说，Al-Se键解离能可以是318kJ mol-1，且In-Se键解离能可以是245kJ mol-1。更高键解离能可与更强且更稳定的接合相关。

第III族元素还可提供选择器装置中的提高的热稳定性。举例来说，Al₂Se₃可具有3.1eV的带隙能量，且In₂Se₃可具有2.1eV的带隙能量。更宽的带隙可随时间推移而增大阈值电压，并可允许选择器装置在更高温度下操作。举例来说，Al₂Se₃可具有1220K的熔化温度，且In₂Se₃可具有933K的熔化温度。高熔化温度可提高选择器装置的热稳定性。在一些实例中，硫族化物材料组合物的转变温度也可提高。

如本文所描述，将第III族元素添加到选择器装置中的硫族化物材料组合物可提供额外的益处。举例来说，将B引入到选择器装置中可充当绝缘体。因此，包括B-SAG系统的选择器装置可防止泄漏问题。在一些实例中，引入Al可便于集成到交叉点阵列中。在其它实例中，引入In可最小化电压漂移。将第III族元素(例如B、Al、Ga、In、Tl)引入到硫族化物材料组合物中可提高选择器装置稳定性。

图5说明根据本公开的实施例的支持或使用硫族化物存储器装置组件的包含存储器阵列的系统500。系统500可包含装置505，所述装置可以是或包含印刷电路板以连接或物理地支撑各种组件。装置505可包含存储器阵列100-a，所述存储器阵列可以是在图1中描述的存储器阵列100的实例。存储器阵列100-a可含有可以是参考图1所描述的存储器控制器140和参考图1到2所描述的存储器单元105的实例的存储器控制器140-a和一或多个存储器单元105-b。

存储器阵列100-a可包含各自具有存储器元件和选择器装置的多个存储器单元105-a，且每个选择器装置可包括硒、砷与硼、铝、镓、铟或铊中的至少一个的组合物的硫族化物材料。在一些实例中，硫族化物材料的组合物包括锗或硅或这两者。在一些状况下，硫族化物材料的组合物包括相对于组合物的总重量按重量计呈大于或等于20％的量的硅、锗与硼、铝、镓、铟或铊中的至少一个的组合。存储器阵列100-a还可包含布置于三维交叉点配置中且与多个存储器单元电子通信105-a的多个存取线。

装置505还可包含处理器510、BIOS组件515、外围组件520和输入/输出控制组件525。装置505的组件可通过总线530彼此电子通信。

处理器510可经配置以通过存储器控制器140-b操作存储器阵列100-a。在一些状况下，处理器510执行参考图1描述的存储器控制器140的功能。在其它状况下，存储器控制器140-a可集成到处理器510中。处理器510可以是通用处理器、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或其它可程式化逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其可以是这些类型的组件的组合，且处理器510可执行本文中所描述的各种功能。举例来说，处理器510可经配置以执行存储在存储器阵列100-a中的计算机可读指令以使得装置505执行各种功能或任务。

BIOS组件515可以是包含操作为固件的基本输入/输出系统(basic input/outputsystem，BIOS)的软件组件，其可初始化并运行系统500的各种硬件组件。BIOS组件515还可管理处理器510与例如外围组件520、输入/输出控制组件525等的各种组件之间的数据流动。BIOS组件515可包含存储于只读存储器(read-only memory，ROM)、快闪存储器或任何其它非易失性存储器中的程序或软件。

一或多个外围组件520可以是任何输入或输出装置，或用于此类装置的接口，所述接口集成到装置505中。实例可包含磁盘控制器、声音控制器、图形控制器、以太网控制器、调制解调器、通用串行总线(universal serial bus，USB)控制器、串行或并行端口，或外围装置卡槽(如外围装置组件互连(peripheral component interconnect，PCI)或加速图形端口(accelerated graphics port，AGP)卡槽)。

输入/输出控制组件525可管理处理器510与外围组件520、输入装置535或输出装置540之间的数据通信。输入/输出控制组件525还可管理未集成到装置505中的外围装置。在一些状况下，输入/输出控制组件525可表示到外部外围设备的物理连接或端口。

输入535可表示将输入提供到装置505或其组件的在装置505外部的装置或信号。这可包含用户接口或与其它装置接口或在其它装置之间。在一些状况下，输入535可以是通过外围组件520与装置505介接的外围装置，或可由输入/输出控制组件525管理。

输出540可表示在经配置以从装置505或其组件中的任一个接收输出的装置505外部的装置或信号。输出540的实例可包含发送到显示器、音频扬声器、打印装置、另一处理器或印刷电路板等等的数据或信号。在一些状况下，输入540可以是通过外围组件520与装置505介接的外围装置，或可由输入/输出控制组件525管理。

存储器控制器140-a、装置505和存储器阵列100-a的组件可由经设计以执行其功能的电路构成。此可包含经配置以执行本文中所描述的功能的各种电路元件，例如，导线、晶体管、电容器、电感器、电阻器、放大器或其它作用中或非作用中元件。

本文中的描述提供实例且并不限制在权利要求书中所阐述的范围、适用性或实例。可在不脱离本公开的范围的情况下对所论述元件的功能和布置作出改变。各种实例可在适当时省略、替代或添加各种程序或组件。而且，可在其它实例中组合关于一些实例描述之特征。

本文结合附图阐述的实施方式描述实例配置，且并不表示可实施或在权利要求书的范围内的所有实例。如本文中所使用的术语“实例”、“示范性”和“实施例”意指“充当实例、例子或说明”，且不“优选”或“有利于其它实例”。出于提供对所描述的技术的理解的目的，具体实施方式包含特定细节。然而，可在没有这些具体细节的情况下实践这些技术。在一些状况下，以框图的形式展示众所周知的结构和装置以便避免混淆所描述实例的概念。

在附图中，类似组件或特征可以具有相同参考标记。此外，通过遵循虚线和第二标记的参考标记可以区分相同类型的各种组件，这些虚线和第二标记在相似组件当中予以区分。当在本说明书中使用第一附图标记时，不论第二附图标记如何，所述描述都适用于具有相同第一附图标记的类似组件中的任一个。

如本文所使用，‘耦合到’指示大体上彼此接触的组件。在一些状况下，即使第三材料或组件物理上分离两个组件，这两个组件也可耦合。此第三组件可能不会大体上变更两个组件或其功能。替代地，此第三组件可辅助或实现前两个组件的连接。举例来说，当沉积在衬底材料上时，一些材料可能不会强有力地粘着。可在两个材料之间使用薄层(例如，约数纳米或更小)，例如薄层，以增强其形成或连接。在其它状况下，第三材料可充当缓冲剂以化学上隔离两个组件。

本文中所使用的术语“层”是指几何结构的分层或薄片。每个层可具有三个尺寸(例如，高度、宽度和深度)并可覆盖表面的部分或全部。举例来说，层可以是两个维度大于第三个维度的三维结构，例如薄膜。层可包含不同元件、组件和/或材料。在一些状况下，单层可由两个或更多个子层构成。在附图中的一些中，出于说明的目的而描绘三维层的两个维度。然而，所属领域的技术人员将认识到，层在性质上为三维的。

如本文中所使用，术语“基本上”是指经修饰特征(例如由术语基本上修饰的动词或形容词)不必绝对但足够接近以便获得特性的优点。

如本文中所使用，术语“电极”可指电导体，且在一些状况下，可用作到存储器单元或存储器阵列的其它组件的电接点。电极可包含迹线、导线、导电线、导电层等，其提供存储器阵列100的元件或组件之间的导电路径。

如本文所使用的术语“光刻”可以指使用光阻剂材料进行图案化并使用电磁辐射来暴露此类材料的工艺。举例来说，可通过例如在基底材料上旋转涂布光阻剂来在基底材料上形成光阻材料。可通过使光阻剂暴露于辐射来在光阻剂中产生图案。举例来说，图案可由在空间上描绘辐射在何处暴露光阻剂的光掩模界定。举例来说，可接着通过化学处理移除暴露的光阻剂区域，从而留下期望的图案。在一些状况下，暴露的区域可保留且未暴露的区域可被移除。

可使用多种不同技术和技艺中的任一个来表示本文中所描述的信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在整个上文描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。一些图式可将信号说明为单个信号；然而，所属领域的一般技术人员将理解，所述信号可表示信号总线，其中总线可具有多种位宽度。

术语“电子通信”是指支持组件之间的电子流动的组件之间的关系。此可包含组件之间的直接连接或可包含中间组件。在电子通信中组件可(例如，在带电电路中)主动地交换电子或信号或(例如，在断电电路中)可不主动地交换电子或信号，但可经配置且可操作以在电路通电后交换电子或信号。作为实例，通过开关(例如，晶体管)物理连接的两个组件电子通信，而不论开关的状态(即，打开或关闭)。

本文中论述的装置，包含存储器阵列100，可形成于例如硅(Si)、锗、硅锗合金、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等半导体衬底上。在一些状况下，衬底是半导体晶圆。在其它状况下，衬底可以是绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)衬底，例如玻璃上硅(silicon-on-glass，SOG)或蓝宝石上硅(silicon-on-sapphire，SOP)，或另一衬底上的半导体材料的外延层。可通过使用包含但不限于磷、硼或砷的各种化学物质的掺杂来控制衬底或衬底的子区的导电性。可在衬底的初始形成或生长期间，通过离子植入或通过任何其它掺杂方法执行掺杂。衬底的含有存储器阵列或电路的部分或切分可被称作晶粒。

硫族化物材料可以是包含元素S、Se和Te中的至少一个的材料或合金。本文中论述的相变材料可以是硫族化物材料。硫族化物材料可包含S、Se、Te、Ge、As、Al、Sb、Au、铟(In)、镓(Ga)、锡(Sn)、铋(Bi)、钯(Pd)、钴(Co)、氧(O)、银(Ag)、镍(Ni)、铂(Pt)的合金。实例硫族化物材料和合金可包含但不限于Ge-Te、In-Se、Sb-Te、Ga-Sb、In-Sb、As-Te、Al-Te、Ge-Sb-Te、Te-Ge-As、In-Sb-Te、Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、Bi-Se-Sb、Ga-Se-Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-O、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-Ti-Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co、Sb-Te-Bi-Se、Ag-In-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Te-Sn-Ni、Ge-Te-Sn-Pd或Ge-Te-Sn-Pt。

如本文所使用的加连字符的化学组合物符号指示特定化合物或合金中包含的元素，并且意图表示涉及所指示元素的所有化学计算量。举例来说，Ge-Te可包含Ge_xTe_y，其中x和y可以是任何正整数。可变电阻材料的其它实例可包含二元金属氧化物材料或混合价氧化物，包含两种或更多种金属，例如过渡金属、碱土金属和/或稀土金属。实施例不限于与存储器单元的存储元件相关联的一或多种特定可变电阻材料。举例来说，可变电阻材料的其它实例可用以形成存储单元并可包含硫族化物材料、庞磁阻材料、或聚合物基材料等等。

本文中论述的晶体管可表示场效应晶体管(field-effect transistor，FET)并包括包含源极、漏极和栅极的三端装置。所述端可通过导电材料，例如金属，连接到其它电子元件。源极和漏极可以是导电的，且可包括经重掺杂，例如简并，半导体区域。源极与漏极可通过经轻掺杂半导体区域或沟道分隔开。如果沟道是n型(即，大部分载体为电子)，则FET可称为n型FET。同样地，如果沟道是p型(即，大部分载体为电洞)，那么FET可以被称作p型FET。沟道可由绝缘栅极氧化物端封。可通过将电压施加到栅极来控制沟道导电性。举例来说，将正电压或负电压分别施加到n型FET或p型FET可导致沟道变得导电。当大于或等于晶体管的阈值电压的电压被施加到晶体管栅极时，晶体管可“接通”或“激活”。当小于晶体管的阈值电压的电压施加到晶体管栅极时，晶体管可“断开”或“解除激活”。

结合本文中的公开内容所描述的各种说明性块、组件和模块可使用经设计以执行本文中所描述的功能的通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实施为计算装置的组合(例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器结合DSP核心，或任何其它此类配置)。

本文中所描述的功能可以硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合来实施。如果以由处理器执行的软件来实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或通过计算机可读媒体予以传输。其它实例和实施处于本公开和所附权利要求书的范围内。举例来说，由于软件的本质，上文所描述的功能可使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬连线或这些中的任一个的组合来实施。实施功能的特征也可在物理上位于各个位置处，包含分布以使得功能的部分在不同物理位置处实施。并且，如本文中所使用，包含在权利要求书中，项目的列表(例如，以例如“中的至少一个”或“中的一或多个”的短语开始的项目的列表)中所使用的“或”指示包含性列表，使得例如A、B或C中的至少一者的列表意指A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)。

计算机可读媒体包含非暂时性计算机存储媒体以及包含促进将计算机程序从一处传递到另一处的任何媒体的通信媒体两者。非暂时性存储媒体可以是可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。借助于实例而非限制，非暂时性计算机可读媒体可包括RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read onlymemory，EEPROM)、光盘(compact disk，CD)ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以携载或存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码装置且可由通用或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它非暂时性媒体。

并且，适当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(digital subscriber line，DSL)或例如红外线、无线电和微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么所述同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波的无线技术包含在媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包含CD、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(digitalversatile disc，DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也包含于计算机可读媒体的范围内。

提供本文中的描述使得所属领域的技术人员能够进行或使用本公开。所属领域的技术人员将易于显而易见对本公开的各种修改，且本文中所定义的一般原理可应用于其它变化形式而不会脱离本公开的精神或范围。因此，本公开并不限于本文中所描述的实例和设计，而是应符合与本文中所公开的原理和新颖特征相一致的最广范围。

Claims

1.一种物质组合物，其包括：

相对于所述组合物的总重量按重量计呈大于或等于40％的量的硒；

相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于10％到35％的量的砷；以及

相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于0.15％到35％的量的选自由硼、铝、镓、铟和铊组成的群组的至少一个元素。

2.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包括：

相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于1％到20％的量的锗。

3.根据权利要求2所述的组合物，其进一步包括：

硅，其中所述硅、所述锗与选自由硼、铝、镓、铟和铊组成的所述群组的所述至少一个元素的组合相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈大于或等于20％的量。

4.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包括：

相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于1％到15％的量的硅。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中硒的所述量相对于所述组合物的所述总重量按重量计大于或等于45％。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中砷的所述量相对于所述组合物的所述总重量按重量计范围介于12％到32％。

7.根据权利要求1所述的组合物，其中选自由硼、铝、镓、铟和铊组成的所述群组的所述至少一个元素相对于所述组合物的所述总重量按重量计范围介于0.15％到24％。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的阈值电压漂移在90摄氏度的温度下在三天之后小于或等于250毫伏。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的玻璃转变温度大于280摄氏度。

10.一种设备，其包括：

存储器元件；以及

选择器装置，其与所述存储器元件耦合，其中所述选择器装置具有包括以下各项的组合物：

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述选择器装置的所述组合物包括：

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述选择器装置的所述组合物包括：

13.根据权利要求10所述的设备，其中所述选择器装置的所述组合物包括：

14.一种设备，其包括：

第一存取线；

第二存取线；以及

存储器单元，其包含包括硒、砷与硼、铝、镓、铟或铊中的至少一个的组合物的第一硫族化物材料，其中所述第一存取线通过所述存储器单元与所述第二存取线电子通信。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述第一硫族化物材料的所述组合物包括：

相对于所述组合物的总重量按重量计呈大于或等于40％的量的所述硒；

相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于10％到35％的量的所述砷；以及

相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈范围介于0.15％到35％的量的硼、铝、镓、铟或铊中的所述至少一个。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一硫族化物材料的所述组合物包括：

17.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一硫族化物材料的所述组合物包括：

18.根据权利要求14所述的设备，其中所述存储器单元包括自选择存储器装置。

19.根据权利要求14所述的设备，其中所述存储器单元包括：

选择器装置，其包括所述第一硫族化物材料；以及

存储器元件，其包括与所述选择器装置不同的组合物。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述选择器装置与所述存储器元件在所述第一存取线与所述第二存取线之间布置于串联配置中。

21.根据权利要求19所述的设备，其中所述存储器元件包括具有与所述第一硫族化物材料不同的组合物的第二硫族化物材料。

22.根据权利要求19所述的设备，所述所述存储器元件包括铁电电容器。

23.根据权利要求19所述的设备，其中所述存储器元件包括忆阻器。

24.一种设备，其包括：

多个存储器单元，其各自具有存储器元件和选择器装置，其中每个选择器装置包括硒、砷与硼、铝、镓、铟或铊中的至少一个的组合物的硫族化物材料；以及

多个存取线，其布置于三维交叉点配置中且与所述多个存储器单元电子通信。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述硫族化物材料的所述组合物包括锗或硅或这两者。

26.根据权利要求25所述的设备，其中所述硫族化物材料的所述组合物包括相对于所述组合物的所述总重量按重量计呈大于或等于20％的量的所述硅、所述锗与所述硼、铝、镓、铟或铊中的所述至少一个的组合。