(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続されたメモリセルと選択デバイスとを含むメモリユニットにおける前記選択デバイスとして用いられる切り替えコンポーネントであって、
第一の電極と、
前記第一の電極の上のセレクタ領域であって、交互する第一および第二の材料の積層を含み、前記第一および第二の材料のうちの一方は、０原子百分率より大きく、約５０原子百分率までの範囲内の濃度で炭素またはゲルマニウムをドープされたシリコンを含み、前記第一および第二の材料のうちの他方は、シリコンで構成される、セレクタ領域と、
前記セレクタ領域の上の第二の電極と、
を含み、さらに、
前記第一および第二の電極間の印加電圧が閾値電圧に達すると、前記第一および第二の電極間に流れる電流がより大きな電流値へと上方にジャンプし、且つ、それと同時に前記印加電圧がより低い印加電圧へと下方にジャンプする、スナップバック電圧挙動を示すように構成される、切り替えコンポーネント。
【請求項２】
前記セレクタ領域は、前記第一および第二の電極の各々に直接接触する炭素またはゲルマニウムをドープされたシリコンを含む前記材料を含む、請求項１に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項３】
前記セレクタ領域は、前記第一および第二の電極の各々に直接接触するシリコンで構成される前記材料を含む、請求項１に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項４】
それぞれが直列に接続されたメモリセルと選択デバイスとを含む複数のメモリユニットを含むメモリアレイであって、前記複数のメモリユニットのそれぞれにおける前記選択デバイスとして、請求項１に記載の切り替えコンポーネントが用いられている、メモリアレイ。
【請求項５】
前記第一および第二の材料のうちの前記一方は、炭素をドープされたシリコンを含む、請求項１に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項６】
前記第一および第二の材料のうちの前記一方は、ゲルマニウムをドープされたシリコンを含む、請求項１に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項７】
直列に結合されたメモリセルと選択デバイスとを含むメモリユニットにおける前記選択デバイスとして用いられる切り替えコンポーネントであって、
一対の電極間にセレクタ領域を含み、前記セレクタ領域は、０原子百分率より大きく約１０原子百分率までの範囲内の総濃度で窒素をドープされたシリコンを含み、さらに、
前記一対の電極間の印加電圧が閾値電圧に達すると、前記一対の電極間に流れる電流がより大きな電流値へと上方にジャンプし、且つ、それと同時に前記印加電圧がより低い印加電圧へと下方にジャンプする、スナップバック電圧挙動を示すように構成される、切り替えコンポーネント。
【請求項８】
前記一対の電極のうちの少なくとも一つは、窒素と組み合わせて、Ｔａ、ＴｉおよびＷのうちの一つ以上を含む、請求項７に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項９】
前記一対の電極の双方は炭素を含む、請求項７に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１０】
前記一対の電極のうちの少なくとも一つは、炭素および窒素で構成される、請求項７に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１１】
前記セレクタ領域は、前記一対の電極の各電極に直接接触する単一の均質な材料である、請求項７に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１２】
前記セレクタ領域は、二つ以上の異なる材料を含む、請求項７に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１３】
前記セレクタ領域は、交互する第一および第二の材料の積層を含み、前記第一および第二の材料のうちの一方は、シリコンで構成され、前記第一および第二の材料のうちの他方は、０原子百分率より大きく約１０原子百分率までの範囲内の濃度で窒素をドープされた前記シリコンである、請求項７に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１４】
前記セレクタ領域は、前記一対の電極の各々に直接接触する前記第一および第二の材料のうちの前記他方を含む、請求項１３に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１５】
前記セレクタ領域は、前記一対の電極の各々に直接接触する前記第一および第二の材料のうちの前記一方を含む、請求項１３に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１６】
前記積層は、第一の材料／第二の材料／第一の材料を含む、請求項１３に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１７】
前記積層は、第一の材料／第二の材料／第一の材料／第二の材料／第一の材料を含む、請求項１３に記載の切り替えコンポーネント。
【請求項１８】
それぞれが直列に接続されたメモリセルと選択デバイスとを含む複数のメモリユニットを含むメモリアレイであって、前記複数のメモリユニットのそれぞれにおける前記選択デバイスとして、請求項７に記載の切り替えコンポーネントが用いられている、メモリアレイ。
【請求項１９】
直列に接続されたメモリセルと選択デバイスとを含むメモリユニットにおける前記選択デバイスとして用いられる切り替えコンポーネントであって、
第一の電極と、
前記第一の電極の上のセレクタ領域であって、交互する第一および第二の材料の積層を含み、前記第一および第二の材料のうちの一方は、０原子百分率より大きく、約５０原子百分率までの範囲内の濃度で炭素またはゲルマニウムをドープされたシリコンを含み、前記第一および第二の材料のうちの他方は、シリコンで構成される、セレクタ領域と、
前記セレクタ領域の上の第二の電極と、
を含み、さらに、
前記切り替えコンポーネントは、
前記第一および第二の電極間の印加電圧に応じて、より大きな抵抗値を示す第一の電流対電圧特性と、より小さな抵抗値を示す第二の電流対電圧特性とを、選択的に有し得るように構成され、
前記第一の電流対電圧特性に沿って前記印加電圧が閾値電圧に達すると、前記第一および第二の電極間に流れる電流が、前記第一の電流対電圧特性上の電流値から、該電流値よりも大きな前記第二の電流対電圧特性上の電流値へジャンプし、且つ、それと同時に前記印加電圧が、前記閾値電圧よりも低い前記第二の電流対電圧特性上の電圧値へジャンプする、スナップバック電圧挙動を示すように構成される、切り替えコンポーネント。
【請求項２０】
直列に結合されたメモリセルと選択デバイスとを含むメモリユニットにおける前記選択デバイスとして用いられる切り替えコンポーネントであって、
一対の電極間にセレクタ領域を含み、前記セレクタ領域は、０原子百分率より大きく約１０原子百分率までの範囲内の総濃度で窒素をドープされたシリコンを含み、さらに、
前記切り替えコンポーネントは、
前記一対の電極間の印加電圧に応じて、より大きな抵抗値を示す第一の電流対電圧特性と、より小さな抵抗値を示す第二の電流対電圧特性とを、選択的に有し得るように構成され、
前記第一の電流対電圧特性に沿って前記印加電圧が閾値電圧に達すると、前記一対の電極間に流れる電流が、前記第一の電流対電圧特性上の電流値から、該電流値よりも大きな前記第二の電流対電圧特性上の電流値へジャンプし、且つ、それと同時に前記印加電圧が、前記閾値電圧よりも低い前記第二の電流対電圧特性上の電圧値へジャンプする、スナップバック電圧挙動を示すように構成される、切り替えコンポーネント。
【請求項２１】
直列に接続されたメモリセルと選択デバイスとを含むメモリユニットにおける前記選択デバイスとして用いられる切り替えコンポーネントであって、
第一の電極と、
前記第一の電極の上のセレクタ領域であって、交互する第一および第二の材料の積層を含み、前記第一および第二の材料のうちの一方は、０原子百分率より大きく、約５０原子百分率までの範囲内の濃度で炭素またはゲルマニウムをドープされたシリコンを含み、前記第一および第二の材料のうちの他方は、シリコンで構成される、セレクタ領域と、
前記セレクタ領域の上の第二の電極と、
を含み、さらに、
前記切り替えコンポーネントは、印加電圧に対して第一のＩ−Ｖ経路に沿った電流−電圧挙動を示すように構成されており、閾値電圧に到達すると、第一の遷移経路に沿って前記第一のＩ−Ｖ経路から第二のＩ−Ｖ経路へと遷移が起こって、電流値がより高い電流値へと上方にジャンプし且つそれと同時に前記印加電圧がより低い印加電圧へと下方にジャンプし、また、前記第一の遷移経路とは異なる第二の遷移経路に沿って前記第二のＩ−Ｖ経路から前記第一のＩ−Ｖ経路へと戻る遷移が起こる、切り替えコンポーネント。
【請求項２２】
直列に結合されたメモリセルと選択デバイスとを含むメモリユニットにおける前記選択デバイスとして用いられる切り替えコンポーネントであって、
一対の電極間にセレクタ領域を含み、前記セレクタ領域は、０原子百分率より大きく約１０原子百分率までの範囲内の総濃度で窒素をドープされたシリコンを含み、さらに、
前記切り替えコンポーネントは、印加電圧に対して第一のＩ−Ｖ経路に沿った電流−電圧挙動を示すように構成されており、閾値電圧に到達すると、第一の遷移経路に沿って前記第一のＩ−Ｖ経路から第二のＩ−Ｖ経路へと遷移が起こって、電流値がより高い電流値へと上方にジャンプし且つそれと同時に前記印加電圧がより低い印加電圧へと下方にジャンプし、また、前記第一の遷移経路とは異なる第二の遷移経路に沿って前記第二のＩ−Ｖ経路から前記第一のＩ−Ｖ経路へと戻る遷移が起こる、切り替えコンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
切り替えコンポーネントおよびメモリユニット。
【背景技術】
【０００２】
メモリは、集積回路の一種であって、データを格納するためにシステムで用いられる。メモリは、個々のメモリセルの一つ以上のアレイで通常製造される。メモリセルは、少なくとも二つの異なる選択可能な状態で情報を保持または格納するように構成される。二進法においては、状態は、“０”か“１”かのいずれかと考えられる。他の進法においては、少なくとも幾つかの個々のメモリセルは、二つ以上のレベルまたは状態の情報を格納するように構成されてもよい。
【０００３】
集積回路製造は、より小さく、より高密度の集積回路を作成することを目指し続けている。したがって、一対の電極間にプログラマブル材料を有する構造において使用することができるメモリセルに、かなりの関心が寄せられてきた。プログラマブル材料は、情報を格納することを可能にするために、二つ以上の選択可能な抵抗状態を有する。このようなメモリセルの例は、抵抗性ＲＡＭ（ＲＲＡＭ）セル、相変化ＲＡＭ（ＰＣＲＡＭ）セルおよびプログラマブルメタライゼーションセル（ＰＭＣ）であり、これらは、代替的に、導電性ブリッジＲＡＭ（ＣＢＲＡＭ）セル、ナノブリッジメモリセルまたは電解質メモリセルと称されてもよい。それらのメモリセルの種類は、相互排他的ではない。例えば、ＲＲＡＭは、ＰＣＲＡＭおよびＰＭＣを包含すると考えられてもよい。さらなる例示的メモリは、強誘電性メモリ、磁気ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）およびスピントルクＲＡＭを含む。
【０００４】
上述された種類のプログラマブルメモリセルは、非常にスケーラブルであり、したがって、次世代のメモリで使用するために適切な場合がある。しかしながら、このようなメモリセルを使用しようとすると、問題点に遭遇する。例えば、メモリセルは“リークがある”ことがあり得る。したがって、メモリセルへの、そしてメモリセルからの電流の流れをより良く制御するために、メモリセルを選択デバイスと組み合わせてもよい。
【０００５】
例示的な従来技術のメモリアレイ１が図１に図示される。メモリアレイ１は、複数のメモリユニット２を含み、各メモリユニット２は、メモリセル３と選択デバイス４とを含む。メモリセル２は、行６（ワード線またはアクセス線とも呼ばれる）と列５（ビット線またはセンス線とも呼ばれる）との間の交差する場所に配置される。各メモリユニット２においては、メモリセル３は、ワード線６に接続された第一の端子と、選択デバイス４に接続された第二の端子とを有する。選択デバイス４は、ビット線５に接続された第二の端子を有する。
【０００６】
選択デバイスは、それらが“オープン”構成から“クローズ”構成に回路を切り替えることができるという点で、切り替え可能なコンポーネント（または、切り替えコンポーネント）と考えられてもよい。個々のメモリセルは、ワード線とビット線との間に電圧差を生成する間、隣接する切り替えコンポーネントを閉じることによって選択されてもよい。
【０００７】
改良された切り替えコンポーネントを開発することが望まれ、幾つかの態様においては、選択デバイスとして使用するために適切な改良された切り替えコンポーネントを開発することが望まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な従来技術のメモリアレイを概略的に示す。
【図２】スナップバック特性を有する例示的な実施形態のコンポーネントに対する電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）との間の関係を、グラフを用いて図示する。
【図２Ａ】図２のグラフから拡大された領域を示す。
【図３】メモリユニットに組み込まれた例示的な一実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図４】メモリユニットに組み込まれた別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図５】メモリユニットに組み込まれた別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図６Ａ】例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図６Ｂ】例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図６Ｃ】例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図６Ｄ】例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図６Ｅ】例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図７Ａ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図７Ｂ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図７Ｃ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図７Ｄ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図７Ｅ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図８Ａ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図８Ｂ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図８Ｃ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図８Ｄ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図８Ｅ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図９Ａ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図９Ｂ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図９Ｃ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図９Ｄ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図９Ｅ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図１０Ａ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図１０Ｂ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図１０Ｃ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図１０Ｄ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図１０Ｅ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図１１Ａ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【図１１Ｂ】別の例示的な実施形態の切り替えコンポーネントを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
幾つかの実施形態は、一対の電極の間に半導体材料を含む切り替えコンポーネントを含む。半導体材料は、例えばシリコンであってもよく、幾つかの実施形態においては、窒素、酸素、ゲルマニウムおよび炭素のうちの一つ以上をドープされてもよい。本明細書で記述された切り替えコンポーネントの利点は、これらがスナップバック電圧挙動を含む電流対電圧特性を有し得るということである。
【００１０】
図２は、スナップバック電圧挙動を示す例示的一実施形態のデバイスの電流（Ｉ）対電圧（Ｖ）を、グラフを用いて図示する。具体的には、デバイスを通る正の電流は、十分な電圧が達成されてデバイスの状態が第二の経路１２へとジャンプする（大きく変化する）まで、第一の経路１０に沿って正の電圧の増加と共に増加する。図示されたデバイスは対称的であるため、経路１０および１２は、負の電圧および負の電流を利用して互いに交差もする。スナップバック電圧形態は、両方向の矢印１４によって概略的に図示される。
【００１１】
図２のデバイスが経路１２から経路１０に移る電圧は、図２Ａに図示されるように、経路１０から経路１２にデバイスが遷移する電圧とは異なっていてもよい。具体的には、図２Ａは、例示的デバイスの電流対電圧挙動を概略的に図示するために破線の軌跡１５を用いる。この軌跡は、第一の経路１０に沿った領域１６を含み、その後、閾値電圧１７において第二の経路１２へとジャンプする。その後、軌跡は、電圧が低下する間、下方に向かって第二の経路１２に沿って進み、それから、保持電圧１８に達すると、軌跡は第一の経路へとジャンプして戻る。スナップバック電圧は、保持電圧１８と閾値電圧１７との間の電圧差として定義されてもよい。
【００１２】
図２および図２Ａのスナップバック挙動を示す切り替えコンポーネントは、メモリユニット内で選択デバイスとして使用するために有利であり得る。具体的には、切り替えコンポーネントは、選択されたメモリセルが、隣接する非選択メモリセルよりもかなり高い電流を有するような挙動を示してもよく、従来のシステムと比較して、アクセス時間の改善、および／または信頼性の改善が行われ得る。
【００１３】
幾つかの例示的実施形態の切り替えコンポーネントは、図３−図１１を参照して記述される。
【００１４】
図３を参照すると、メモリアレイ２０の領域は、ビット線５およびメモリセル３に電気的に結合された切り替えコンポーネント２２を含むように示される。切り替えコンポーネントは、このように、図１を参照して上述された種類の選択デバイス４として使用するように構成される。
【００１５】
切り替えコンポーネント２２は、一対の電極３０および３２と、電極間のセレクタ領域３４とを含む。
【００１６】
電極３０および３２は、其々第一の電極および第二の電極と称されてもよい。電極３０および３２は、其々電極組成３１および３３を含む。このような電極組成は、互いに同一であってもよいし、または互いに異なっていてもよい。
【００１７】
幾つかの実施形態においては、電極のうちの一方またはその双方は、単独もしくは窒素との組み合わせのいずれかで、炭素を含むか、実質的に炭素を含むか、または炭素で構成されてもよい。窒素が存在する場合には、窒素は、約７５原子百分率以下で存在し得る。
【００１８】
幾つかの実施形態においては、電極のうちの一方またはその双方は、Ｔａ、ＴｉおよびＷのうちの一つ以上を、窒素と組み合わせて含んでもよい。窒素は、約７５原子百分率以下で存在し得る。幾つかの実施形態においては、電極のうちの一方またはその双方は、Ｏ、ＣおよびＡｌのうちの一つ以上と組み合わせて、ＴａＮ、ＴｉＮおよびＷＮのうちの一つ以上を含むか、実質的にそれらを含むか、またはそれらで構成されてもよい。ＴａＮ、ＴｉＮおよびＷＮの化学式は、如何なる特定の化学量論を示すのではなく、元素成分を示すために用いられる。
【００１９】
セレクタ領域３４は、セレクタ材料３５を含む。このような材料は半導体を含み、幾つかの実施形態においては、窒素、酸素、ゲルマニウムおよび炭素のうちの一つ以上をドープされたシリコンを含むか、実質的にそれらを含むか、またはそれらで構成されてもよい。セレクタ材料が窒素および／または酸素をドープされたシリコンを含む実施形態においては、ドーパントの総濃度は、０原子百分率より大きく約１０原子百分率までの範囲内にあってもよい。セレクタ材料が炭素およびゲルマニウムのうちの一方またはその双方をドープされたシリコンを含む実施形態においては、ドーパントは、０原子百分率より大きく、約５０原子百分率までの範囲内の総濃度で存在してもよい（幾つかの実施形態においては、約１原子百分率より大きく、約５０原子百分率までの範囲内で存在してもよい）。
【００２０】
セレクタ材料３５は、厚さ“Ｔ”を含み、幾つかの実施形態においては、“Ｔ”は、約２０Åから約３５０Åの範囲内であってもよい。材料３５は、所望の切り替え特性のために、その材料が十分に存在する場合に、比較的薄く維持されることが望ましいことがある。切り替えコンポーネント２２は、デバイスが小型に維持される場合には、より高い集積レベルに対してより良好なスケーラビリティを有し得、さらに、切り替えコンポーネントは、それが小型に維持されると、より良好な耐久性（例えば、チッピングに対して影響を受けにくい）を有し得る。幾つかの実施形態においては、比較的薄い、ドープされたシリコンの層（例えば、窒素、ならびに／または酸素、炭素およびゲルマニウムのうちの一つ以上をドープされたシリコン）は、本明細書で記述された切り替えデバイスにおいて、より厚い、ドープされていないシリコンの層の性能特性に適合することができる、ということが分かる。
【００２１】
図示された実施形態においては、セレクタ領域３４は、電極３０および３２の各々と直接接触する単一で均質なセレクタ材料３５を含む。他の実施形態（例えば、図４および図５を参照して以下に記述される実施形態）においては、セレクタ領域は二つ以上の異なる材料を含んでもよい。
【００２２】
単一で均質なセレクタ材料３５のみを有する幾つかの例示的切り替えコンポーネント２２は、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａおよび図１０Ａに図示される。このような実施形態に図示される電極３０および３２は、上述された電極組成のいずれかを含んでもよい。例えば、幾つかの例示的実施形態においては、電極は炭素を含むか、実質的に炭素を含むか、または炭素で構成されてもよい。
【００２３】
図４を参照すると、メモリアレイ２０ａの領域は、ビット線５およびメモリセル３に電気的に結合された切り替えコンポーネント２２ａを含むように図示される。切り替えコンポーネントは、このように、図１を参照して上述された種類の選択デバイス４として用いるように構成される。
【００２４】
切り替えコンポーネント２２ａは、電極３０および３２を含み、電極間のセレクタ領域３４ａを含む。
【００２５】
電極３０および３２は、図３を参照して上述されたものと同一の電極組成を含んでもよい。
【００２６】
セレクタ領域３４ａは、交互する材料４０および４２を含む。幾つかの実施形態においては、材料４０および４２は、其々、第一および第二の材料と称されてもよい。材料のうちの少なくとも一つは半導体を含み、これらの材料は、図３の材料３５に関して上述された組成のうちの任意の組成を含んでもよい。
【００２７】
交互する第一および第二の材料４０および４２を有するセレクタ領域３４ａを有する切り替えコンポーネント２２ａの幾つかの例示的実施形態は、図６Ｂ、図６Ｃ、図７Ｂ、図７Ｃ、図８Ｂ、図８Ｃ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ｂおよび図１０Ｃに図示される。
【００２８】
図６Ｂおよび図６Ｃの実施形態は、幾つかの実施形態において、材料４０および４２のうちの一方はシリコンで構成されるか、シリコンを実質的に含み、他方は窒素をドープされたシリコンを含む、ということを図示する。シリコンは、幾つかの実施形態においては電極に直接接触してもよく、窒素をドープされたシリコンは、他の実施形態においては、電極に直接接触してもよい。幾つかの実施形態においては、窒素をドープされたシリコンは、０原子百分率より大きく、約１０原子百分率以下の範囲内の濃度で窒素を含んでもよい。
【００２９】
図７Ｂおよび図７Ｃの実施形態は、幾つかの実施形態において、材料４０および４２のうちの一方はシリコンで構成されるか、シリコンを実質的に含み、他方は、酸素をドープされたシリコンを含む、ということを図示する。シリコンは、幾つかの実施形態においては、電極に直接接触してもよく、酸素をドープされたシリコンは、他の実施形態において、電極に直接接触してもよい。幾つかの実施形態においては、酸素をドープされたシリコンは、０原子百分率より大きく、約１０原子百分率以下の範囲内の濃度で酸素を含んでもよい。
【００３０】
図８Ｂおよび図８Ｃの実施形態は、幾つかの実施形態においては、材料４０および４２のうちの一方はシリコンで構成されるか、シリコンを実質的に含み、他方は、ゲルマニウムをドープされたシリコンを含む、ということを図示する。シリコンは、幾つかの実施形態においては、電極に直接接触してもよく、ゲルマニウムをドープされたシリコンは、他の実施形態において、電極に直接接触してもよい。幾つかの実施形態においては、ゲルマニウムをドープされたシリコンは、１原子百分率より大きく、約５０原子百分率以下の範囲内の濃度でゲルマニウムを含んでもよい。
【００３１】
図９Ｂおよび図９Ｃの実施形態は、幾つかの実施形態においては、材料４０および４２のうちの一方はシリコンで構成されるか、シリコンを実質的に含み、他方は、炭素をドープされたシリコンを含む、ということを図示する。シリコンは、幾つかの実施形態においては、電極に直接接触してもよく、炭素をドープされたシリコンは、他の実施形態において、電極に直接接触してもよい。幾つかの実施形態においては、炭素をドープされたシリコンは、１原子百分率より大きく、約５０原子百分率以下の範囲内の濃度で炭素を含んでもよい。
【００３２】
図１０Ｂおよび図１０Ｃの実施形態は、幾つかの実施形態においては、材料４０および４２のうちの一方はシリコン（窒素、酸素、ゲルマニウムおよび炭素のうちの一つ以上をドープされていてもよいし、ドープされていなくてもよい）を含む場合があり、他方は、酸化物を含む（酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化ストロンチウム、酸化チタンおよび酸化ランタンで構成される群から選択された一つ以上の酸化物を含んでもよい）、ということを図示する。シリコンは、幾つかの実施形態においては、電極に直接接触してもよく、酸化物は、他の実施形態において、電極に直接接触してもよい。
【００３３】
図４のセレクタ材料４０および４２は、厚さＴ１およびＴ２を含むように図示され、厚さＴ１およびＴ２は、幾つかの実施形態においては、約３Åから約３５０Åの範囲内であってもよい。幾つかの実施形態においては、図１０Ｂおよび図１０Ｃの酸化物に対応する材料は、約３Åから約２０Åの厚さを有してもよく、図６−図９の他の材料は、約２０Åから約３５０Åの厚さを有してもよい。材料４０の双方の部分は、互いに同一の厚さを有するように図示されるが、他の実施形態においては、それらの部分のうちの一方は、他方とは異なる厚さを有してもよい。さらに、材料４２は、材料４０とは異なる厚さを有するものとして図示されるが、他の実施形態においては、材料４２は、材料４０とほぼ同一の厚さを有してもよい。
【００３４】
図４の実施形態は、セレクタ領域が、第一の材料／第二の材料／第一の材料の構成で配置された第一および第二の材料の積層を含む構造の一例と考えられてもよい。対照的に、図５は、第一の材料／第二の材料／第一の材料／第二の材料／第一の材料を含むより大きい積層を有するセレクタ領域３４ｂを有する切り替えコンポーネント２０ｂを図示する。他の実施形態においては、図４および図５に図示された以外の他の積層が用いられてもよい。
【００３５】
図５の材料４０および４２は、図４を参照して上述された材料と同一であってもよい。図６Ｄ、図６Ｅ、図７Ｄ、図７Ｅ、図８Ｄ、図８Ｅ、図９Ｄ、図９Ｅ、図１０Ｄおよび図１０Ｅは、図５のセレクタ領域３４ｂに対する幾つかの例示的構成を図示する。
【００３６】
幾つかの実施形態においては、切り替えコンポーネントは、図３−図１０で上述された種類の複数の構造を含んで形成されてもよく、構造は、互いの上に積層される。例えば、図１１Ａおよび図１１Ｂは、電極５０−５２および６０−６３を有する例示的な切り替えコンポーネント２２ｃおよび２２ｄを図示し、電極間に半導体材料３４を含む。図示された構成においては、半導体材料は、窒素、酸素、ゲルマニウムおよび炭素のうちの一つ以上をドープされたシリコンを含む。同一の半導体材料３４は、構造全体を通して使用されるものとして図示されるが、他の実施形態においては、異なる半導体材料が用いられてもよい。電極５０−５２および６０−６３は、図３の電極３０および３２に対して上述された組成のいずれかを含んでもよい。
【００３７】
上述された電子デバイスは、電子システムに組み込まれてもよい。このような電子システムは、例えば、メモリモジュール、デバイスドライバ、電力モジュール、通信モデム、プロセッサモジュールおよび特定用途モジュールで使用されてもよく、マルチレイヤ、マルチチップモジュールを含んでもよい。電子システムは、例えば、時計、テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、乗用車、産業制御システム、航空機などの広範囲のシステムのいずれかであってもよい。
【００３８】
他に特に示されない限りは、本明細書に記述された種々の材料、物質、組成などは、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）などを含む、現在既知か、または未開発のいずれかの、任意の適切な方法で形成されてもよい。
【００３９】
図面における種々の実施形態の特定の方向は、例示する目的のためだけのものであって、実施形態は、幾つかの用途においては、図示された方向に対して回転されてもよい。本明細書に提供された記述およびそれに続く請求項は、構造が図面の特定の方向にあるか否か、またはこの方向に対して回転されているか否かに関わらず、種々のフィーチャ間の記述された関係を有する任意の構造に関連する。
【００４０】
添付の図面の断面図は、断面平面内のフィーチャのみを図示し、図面を簡略化するために、断面平面より後ろの材料は図示していない。
【００４１】
或る構造が、別の構造の“上に（ｏｎ）”ある、または別の構造に“接触して（ａｇａｉｎｓｔ）”いる、と上記で言及されるときには、当該別の構造の上に直接存在してもよいし、または、中間構造が存在してもよい。対照的に、或る構造が別の構造の“直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）”ある、または、別の構造に“直接接触して（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｇａｉｎｓｔ）”いる、と言及される場合には、中間構造は存在しない。或る構造が別の構造に対して“接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）”か“結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）”と言及されるとき、当該別の構造に対して直接接続、もしくは結合されてもよいし、または中間構造が存在してもよい。対照的に、或る構造が別の構造に対して“直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）”か、または“直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）”と言及されるときには、中間構造は存在しない。
【００４２】
幾つかの実施形態は、一対の電極間にセレクタ領域を含む切り替えコンポーネントを含む。セレクタ領域は、窒素、酸素、ゲルマニウムおよび炭素のうちの一つ以上をドープされたシリコンを含む。
【００４３】
幾つかの実施形態は、第一の電極と、第一の電極の上のセレクタ領域と、セレクタ領域の上の第二の電極とを含む切り替えコンポーネントを含む。セレクタ領域は、交互する第一および第二の材料の積層を含み、第一および第二の材料のうちの少なくとも一つは、半導体を含む。
【００４４】
幾つかの実施形態は、メモリセルと、メモリセルに電気的に結合された選択デバイスとを含むメモリユニットを含む。選択デバイスは、一対の電極間にセレクタ領域を含む。セレクタ領域は、窒素、酸素、ゲルマニウムおよび炭素のうちの一つ以上をドープされた半導体を含む。選択デバイスは、スナップバック電圧挙動を含む電流対電圧特性を有する。
【００４５】
法律に従い、本明細書に開示された本発明の主題は、構造的および方法的特徴に関して多かれ少なかれ特定の表現で記述されてきた。しかしながら、請求項は、図示され、記述された特定の特徴に限定されることはないことを理解されたい。なぜなら、本明細書に開示された手段は例示的実施形態を含むからである。したがって、請求項は、文言上表現された全範囲を与えられるべきであって、均等論に従って適切に解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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