[发明专利]具有双向开关特性的双端子开关元件和电阻存储交叉点阵列

说明书

所提供的是具有双向开关特性的双端子开关元件、包括其的电阻存储交叉点阵列、及制造该双端子开关元件和交叉点电阻存储阵列的方法。所述双端子开关元件包括第一电极和第二电极。提供了分别与第一电极和第二电极电连接的一对第一导电型金属氧化物半导体层。第二导电型金属氧化物半导体层被布置在第一导电型金属氧化物半导体层之间。因此，所述双端子开关元件能够显示对称的和双向的开关特性。

【技术领域】

本发明涉及一种开关元件，更具体而言，涉及一种具有双向开关特性的双端子型开关元件。

【技术背景】

当前，在商业化的电阻随机存取存储器(resistive random access memories,RRAM)闪存中，使用了基于电荷在电荷存储层内储存或电荷从该电荷存储层去除的阈值电压变化。电荷存储层可以是作为多晶硅层的浮置栅极(floating gate)或作为氮化硅层的电荷捕获层。近来，已经研究比闪存具有更低功耗和更高集成度的新一代电阻存储元件。例如，所述新一代电阻存储元件包括相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻RAM (MRAM)、和电阻变RAM(resistance change RAM，ReRAM)。

为了实现电阻存储元件作为阵列(array)，通常提供了具有存储特性的电阻元件和电连接到该电阻元件上的选择性元件。该选择性元件可以是晶体管或二极管。然而，晶体管的限制是该元件的尺寸由于短沟道效应如穿通而减小。此外，由于一般的二极管使得电流在一个方向流动，因此有一个二极管不适合用于在正极性有电阻变化特性的双极元件如电阻元件的缺点。此外，在晶体管中，由于形成栅电极、源/漏区域、源/漏电极，因此有一个晶体管不适合于高度集成的缺点。

为了解决这些问题，韩国专利申请公开号2011-0074353公开了有一对 PN二极管形成在双极存储元件两端的存储元件。然而，在这种情况下，形成在所述双极存储元件下端的PN二极管的特性与形成在所述双极存储元件上端的PN二极管的特性可能难以对称。此外，当正向电场施加在两个PN二极管中的任何一个时，反向电场就施加在另外一个上。因反向电流密度降低正向电流密度，所以正常存储操作可能是困难的。

【信息公开】

【技术问题】

本发明旨在提供具有双向开关特性和对称元件操作特性的双端子开关元件、电阻存储交叉点阵列，及制造它们的方法，其中一个双端子开关元件被包括在一单元区内以提高集成度。

【技术方案】

本发明的一方面提供了双端子开关元件。提供了第一电极和第二电极。布置了电连接至第一电极和第二电极上的一对第一导电型金属氧化物半导体层。所布置的第二导电型金属氧化物半导体层被布置在所述第一导电型金属氧化物半导体层之间。

所述第一导电型金属氧化物半导体层可以是相同的材料层。