电阻式内存的制作方法

本发明关于一种电阻式内存；特别是关于一种在电极掺杂重金属元素的电阻式内存。

背景技术：

内存(memory)广泛的使用在各种电子产品上，随着数据储存需求与日俱增，对于内存容量以及性能的要求也越来越高，在各种内存组件中，电阻式内存(rram)具有极低的操作电压、极快的读写速度以及高度的组件尺寸可微缩性等优点，有机会取代传统的闪存(flashmemory)以及动态随机存取内存(dram)，成为下个时代的内存组件主流。

现有技术中电阻式内存具有两个电极层及一个电阻切换层，该电阻切换层设置于该两个电极层之间，以形成金属/介电/金属(mim)结构，该电阻切换层内部金属丝可由电场控制氧化(oxidation)/还原(reduction)反应过程，切换该电阻切换层为低阻态(lrs)/高阻态(hrs)，用以储存两种逻辑状态(如：0或1)。

但是，现有技术的电阻式内存在操作过程中，该电阻切换层的氧离子会移动，随着操作次数增加，移动后的氧离子会逐渐对内存组件结构造成破坏，导致电阻式内存组件的可靠度不佳。

有鉴于此，上述先前技术在实际使用时确有不便之处，亟需进一步改良，以提升其实用性。

技术实现要素：

本发明提供一种可提升组件可靠度的电阻式内存。

本发明公开一种电阻式内存，可包括：一个变阻层；及两个电极层，分别结合于该变阻层，各电极层设有一个掺杂区域，该掺杂区域含有重金属元素。

所述掺杂区域可邻近该电极层与该变阻层的界面；所述该掺杂区域形成层状；所述重金属元素可为镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钷(pm)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)、铪(hf)、钽(ta)、钨(w)、铼(re)、锇(os)、铱(ir)、铂(pt)、金(au)、汞(hg)、铊(tl)、铅(pb)或其组合的群组；所述电极层可形成一个多层结构。借此，可利用该掺杂区域中的重金属元素防范该变阻层中的氧离子破坏组件结构，以提高组件可靠度及延长使用寿命。

上述电阻式内存的电极层含有重金属元素构成的掺杂区域，用以防范该变阻层中的氧离子破坏组件结构，可确保阻态判读正确，达到“提升组件可靠度”的目的，可以改善现有技术电阻式内存的可靠度不佳的问题。

附图说明

图1：本发明的电阻式内存实施例的组合剖视图；

图2：本发明的电阻式内存实施例与现有技术电阻式内存的电性曲线比较图。

附图标记说明

1变阻层2电极层

21掺杂区域

c1现有技术电阻式内存的电性曲线

c2本发明电阻式内存的电性曲线

具体实施方式

为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据本发明的较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

本发明全文所述的方向性用语，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上(顶)”、“下(底”、“内”、“外”、“侧”等，主要参考附加附图的方向，各方向性用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，并非用以限制本发明。

本发明全文所述的“重金属元素”，是指原子序大于镧(la，原子序数为57)的元素，是本发明所属技术领域中的技术人员可以理解的。

请参阅图1所示，其是本发明电阻式内存实施例的立体组合图。其中，该电阻式内存实施例可包括一个变阻层1及两个电极层2，该两个电极层2分别结合于该变阻层1。

在此实施例中，该变阻层1可由二氧化硅(sio2)或氧化铪(hfo)等含氧绝缘材料构成，但是不以此为限；各电极层2可由导电材料制成，如：铟锡氧化物(ito)或氮化钛(tin)等，各电极层2可构成单层或多层构造，各电极层2可设一个掺杂区域21，该掺杂区域21可含有重金属元素，如：镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钷(pm)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)、铪(hf)、钽(ta)、钨(w)、铼(re)、锇(os)、铱(ir)、铂(pt)、金(au)、汞(hg)、铊(tl)、铅(pb)或其组合的群组，使该电极层2形成布置有重金属元素的三维空间范围，用以防范该变阻层1中的氧离子破坏组件结构，该掺杂区域21可邻近该电极层2与该变阻层1的接口，该掺杂区域21的重金属元素更可集中形成层状，以提高阻隔氧离子的效果，以下仅以该掺杂区域21含有钆(gd)为例说明，但是不以此为限。

请再参阅图1所示，本发明的电阻式内存实施例使用时，可于该两个电极层2施加一个外在电场(图未绘示)，用以驱动该变阻层1中的氧离子产生氧化/还原反应，使该变阻层1切换成不同阻态，如：高阻态(hrs)及低阻态(lrs)。值得注意的是，由于各电极层2含有重金属元素构成的掺杂区域21，随着操作次数增加，若该变阻层1中的氧离子朝向该电极层2移动，则可通过该掺杂区域21所含重金属元素的质量远大于氧离子的质量的特性，利用完全非弹性碰撞的原理，若被碰撞元素(重金属元素)的质量远大于碰撞元素(氧离子)的质量，则重金属元素可吸收氧离子的动能，使电阻式内存组件结构不因氧离子的长期碰撞而损坏，进而提升组件可靠度及延长使用寿命。

请参阅图2所示，其是本发明电阻式内存实施例与现有技术电阻式内存的电性曲线比较图。其中，现有技术电阻式内存(变阻层仅含氧化物)的电性曲线为c1，本发明电阻式内存实施例(变阻层1含氧化物，电极层含重金属元素gd)的电性曲线为c2，参酌曲线c1、c2可知，经过一定次数操作后，现有技术电阻式内存的c1曲线的高、低阻态的电流值过于接近，容易造成阻态判读错误，导致可靠度不佳；相比较之下，本发明电阻式内存实施例的c2曲线的高、低阻态的电流值大幅分开，可确保阻态判读正确，达到“提升组件可靠度”及“延长使用寿命”等目的，可以改善现有技术电阻式内存的可靠度不佳问题。

并且，本发明电阻式内存实施例的电极层含有重金属元素构成的掺杂区域，用以防范该变阻层中的氧离子破坏组件结构，可确保阻态判读正确，达到“提升组件可靠度”的目的，可以改善现有技术电阻式内存的可靠度不佳问题。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种电阻式内存，用于解决现有技术中电阻式内存的可靠度不佳的问题，本发明的电阻式内存包括：一个变阻层；及两个电极层，分别结合于该变阻层，各电极层设有一个掺杂区域，该掺杂区域含有重金属元素。借此，可确实解决上述问题。

技术研发人员：张鼎张;张冠张;蔡宗鸣;潘致宏;陈柏勋
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2017.02.20
技术公布日：2017.12.05