于多个存储器单元的阵列，存储器单元的字、字节、页面、块等等，可被编程或抹除以表示二进制讯息的零或一，并且藉由随时间保持这些状态以具有储存该二进制讯息的效果。在各种具体实施例中，多层级讯息(例如多个位)可被储存在这类的存储器单元中。
[0040]应理解到本文的各种具体实施例可运用各种存储器单元技术，具有不同的物理特性。举例来说，不同的电阻式切换存储器单元技术可具有不同的离散可编程电阻、不同的关联编程/抹除电压，以及其他差异特性。举例来说，本案揭露的各种具体实施例可运用双极性切换装置，其显现第一切换响应(例如，编程为编程状态组之一)至第一极性的电讯号，以及第二切换响应(例如，抹除至抹除状态)至具有第二极性的该电讯号。举例来说，该双极性切换装置与单极性装置为对比，该单极性装置同时显现该第一切换响应(例如编程)以及该第二切换响应(例如抹除)以响应具有相同极性以及不同量值的电讯号。
[0041]对于本文的各种样态与具体实施例，其中并未指定特定的存储器单元技术或编程/抹除电压，意指这类样态与具体实施例采用任何合适的存储器单元技术并且由合适于该技术的编程/抹除电压来运作，如本领域的技术人士所习知或本领域的技术人士藉由本文所提供内容而得知。应进一步理解到，其中以不同的存储器单元技术替代将需要由本领域的技术人士所知的电路修改，或变换至由本领域的技术人士所知的操作信息层级，包括替代的存储器单元技术或信息层级变换的具体实施例被认为是在本发明的范围之内。
[0042]本发明的发明人熟悉除了电阻式存储器之外的额外的非易失性、两端点存储器结构。举例来说，铁电随机存取存储器(RAM)为一范例。其他一些包括磁-电阻式RAM、有机RAM、相变RAM以及导电桥RAM等等。两端点存储器技术具有不同的优点以及缺点，并且常见于在优点以及缺点之间取舍。虽然在本文中许多的具体实施例中称作电阻式切换存储器技术，其他两端点存储器技术可运用于某些所揭露的具体实施例，其中适合于本领域之技术之一O
[0043]高密度集成的存储器通常运用阵列结构，其中多个单元沿着集成晶片的导电线连接，例如位线、字线、数据线、源线等等。然而，本发明的发明人相信，尽管连接多个单元至一般导电线可增强存储器密度，这样的配置也可能导致电气问题例如漏电流(例如，参阅下文图8)、减低感应幅度(sensing margin)、多余的电力耗损等等。这对于编程至低电阻状态的存储器单元可能特别明显。如说明性的范例，一操作电压施加至所选择的导电线，其一般连接至目标存储器单元以及数个非目标存储器单元，可能导致明显的电流于非目标存储器单元在低电阻状态下。其中大量数目的非目标存储器单元被连接至该所选择的导电线(例如，为了达成高存储器密度)，显著的电力被由此电流耗损。此外，由该操作电压所引起的在附近导电线的电容电压，可导致漏电流从该附近的导电线至该所选择的导电线。除了耗损额外的电力以外，此漏电流降低了感应幅度对于执行在该目标存储器单元上的存储器操作。
[0044]为了减少多余的电力耗损以及漏电流于存储器阵列中，一晶体管可连接至每个存储器单元，有时称作为I晶体管-1存储器单元(ltransistor - lmemory cell)架构。该晶体管可关闭以切断通过该存储器单元的电流，最小化于该存储器单元的漏电流。然而，额外的晶体管对于每一个存储器单元，可能显著的增加该存储器单元的尺寸(并且减少存储器的关联的阵列的密度)。某些存储器阵列平衡了存储器密度与漏电流，藉由实施I晶体管-η存储器单元架构，其中η为大于I的整数。在这架构中，对每个电晶体增加记忆体单元的数目η实现了于存储器密度与漏电流及电力耗损之间的折衷。因此，本案发明人了解传统上企图达成增加存储器密度可能导致增加电力耗损并伴随焦耳热、降低感应幅度以及其他问题。
[0045]本案发明的各种具体实施例提供一种选择器装置(例如易失性切换装置)，其用以提供非线性电流-电压(1-V)响响应于关联该选择器装置的存储器单元(例如非易失性切换装置)。详而言之，该非线性1-V响应可显著减低于所关联的存储器单元中的漏电流。更进一步，该选择器装置可为被制造与该所伴随的存储器单元结合的整体的固态构造，这并不实质上增加该存储器单元的尺寸。在电阻式存储器单元技术的背景下，该所揭露的选择器装置可促成具有高存储器密度的I晶体管-η电阻(ΙΤ-nR)架构。在某些具体实施例中，对每个晶体管的存储器单元的该数量，n，可为512、1024、或甚至更大，在没有显著影响的存储器阵列的漏电流下。因此，该所揭露的存储器装置可促成高存储器密度，在低漏电流、低电力耗损以及良好感应幅度之下。
[0046]现在请参照至图式，图1绘示范例选择器装置100的方块图，根据本案发明的一或多个具体实施例。选择器装置100可为用以响应合适的电讯号而可操作的两端点装置，该电讯号施加在选择器装置100的两端点的一个或多个。在各种所揭露的具体实施例中，选择器装置100可具有非线性1-V响应，其中选择器装置100显现出在第一范围中的电流以响应电压量值的第一范围，以及在第二范围(例如相当高于该第一范围的量值)中的电流以响应电压量值的第二范围(例如，参阅图5及图6，于下文)。该电压量值的第一范围以及电压量值的第二范围可为可区别的，如一范例，藉由阈电压或电压的阈值范围(例如，具有介于该电压量值的第一范围以及电压量值的第二范围之间的量值)。在进一步的具体实施例中，选择器装置100可被制造与两端点存储器装置串联(并未描绘，但参照下文图7及图8)于整体制造制程的部分(例如光刻制程、遮罩以及蚀刻制程等等)。在这些后来的具体实施例中，选择器装置100可用以提供非线性1-V响响应于该两端点存储器装置，减少漏电流以及降低电力耗损，而促进增加存储器密度以对于与选择器装置100的个别串联的这类存储器单元的阵列。举例来说，在两端点电阻式存储器单元的例子中，选择器装置100可促进具有相对高数值的η的高密度ΙΤ-nR存储器阵列，而减轻漏电流并且减低电力耗损对于该ΙΤ-nR存储器阵列。在各种具体实施例中，选择器装置100可实施为FAST?选择器装置，目前由本案专利申请的当前受让人开发当中。
[0047]绘示在图1的选择器装置100具有顶部电极102以及底部电极106。顶部电极102以及底部电极106为电导体，并且包括适合于促进电流传导的材料。在一个或更多个具体实施例中，顶部电极102以及底部电极106可包括提供或是促进提供移动的原子或离子以响应合适刺激的材料。合适刺激的范例可包括电场(例如编程电压)、焦耳热、磁场或其他适合刺激以为了定向或部分定向的粒子运动。在至少一个具体实施例中，粒子迀移率可响应非定向或部分非定向消散或类似现象。
[0048]用于顶部电极102或是底部电极106的合适材料的范例可包括惰性金属(例如Ag、Pd、Pt、Au等等)或部分包含惰性金属的金属合金(例如Ag-Al、Ag-Pd-Cu、Ag-W、Ag-T1、Ag-TiN, Ag-TaN等等)。举例来说，惰性金属或是其合金可运用以促进减轻介于顶部电极102或是底部电极106以及选择器层104之间的交互作用。作为范例，这样减轻粒子交互作用(例如，减轻或避免顶部电极102或是底部电极106的粒子与选择器层104的粒子的化学链结)可促进增强对于选择器装置的使用寿命以及可靠度，。用于顶部电极102或是底部电极106的合适材料的另一范例可包括具有相对快速扩散粒子的材料。举例来说，较快速的扩散可包括有能力在缺陷位置之间移动(例如，在分子材料的空隙或间隙)于固体内，在缺乏聚合力下促进该相对快速扩散粒子的消散，举例来说。具有相对快速扩散粒子的材料可促进选择器装置100的快速的状态切换(例如，从非导电状态至导电状态)，于低偏压数值。适合的快速扩散材料的范例可包括Ag、Cu、Au、Co、N1、Al、Fe等等，其适合的合金或前述其适合结合。
[0049]在至少一个具体实施例中，顶部电极102可包括如底部电极106的相同材料或实质上相同材料。在其他的具体实施例中，顶部电极102以及底部电极106可为不同材料。在又一其他的具体实施例中，顶部电极102以及底部电极106可为至少部分相同材料，并且部分为不同材料。举例来说，顶部电极102可包括适合的导电材料，并且底部电极106可至少部分包括该适合的导电材料的合金，或是适该合的导电材料与另外的适合导体的结合，如说明的范例。
[0050]除了以上所述，选择器装置100包括选择器层104。与顶部电极102或是底部电极106相反，选择器层104可为电性绝缘体或离子导体。更进一步来说，选择器层104可为至少对于顶部电极102或是底部电极106的粒子为弱渗透的材料(例如氧化物)。在某些具体实施例中，选择器层104可为非计量比材料(non-stoich1metric meterial)。用于选择器层104的合适材料的范例可包括S1x、T1x, AlOx, W0X、TixNyOz, HfOx, TaOx, NbOx等等，或是其适合结合，其中x、y、z可为适合的非计量比数值。在一些具体实施例中，选择器层104可为硫族化物(chalcogenide)或包含Ge、Sb、S、Te中的一或多个的固态电解质(solid-electrolyte)材料。在又一另外的具体实施例中，该选择器材料可包括多个上述所提材料的迭加(例如S1x/GeTeJ1x/AlOx)。在本案发明的至少一个具体实施例中，选择器层104可在制造期间掺杂金属，以促进金属离子从该顶部或底部电极注入。
[0051]在操作中，适合的电子讯号可施加至顶部电极102或是底部电极106以诱导选择器装置100的状态转换。状态转换可为在电阻或是导电性上的转换，举例来说。如一说明性的范例，电压、场、电流等等，可施加在顶部电极102或是底部电极106，具有至少关联于诱导选择器装置100的该状态转换的阈值强度。响应这样的于该阈值强度的讯号，选择器装置100可从具有高电阻以及第一电流(或电流的第一范围)的非导电状态转换至具有低电阻以及第二电流(或电流的第二范围)的相对导电状态。在各种具体实施例中，该第一电流对该第二电流的电流比例可为至少大约1，000或是更大。举例来说，在一具体实施例中，该电流比例可选自约1，000至约10，000的电流比例的范围。在另一具体实施例中，该电流比例可选自约10，000至约100，000的电流比例的范围。在又另一具体实施例中，该电流比例可选自约100，000至约1，000，000的电流比例的范围。在还有其他的具体实施例中，该电流比例可选自约1，000，000至约10，000，000或更大的电流比例的范围。可提供对于选择器装置100的其他合适电流比例于各种其他适合的具体实施例中。
[0052]图2为根据本案发明其他的具体实施例绘示描述选择器装置200响应施加讯号的操作行为的方块图。举例来说，选择器装置200包括顶部电极202、选择器层204以及底部电极206，如图示。在至少一些具体实施例中，选择器装置200可实质上类似于图1的选择器装置100，于下文，尽管本发明并未如此限制。
[0053]于图2的顶部，绘示具有施加至选择器装置200的第一讯号202A的选择器装置200。第一讯号202A大于关联选择器装置200的非线性1-V响应的阈值量值。在各种具体实施例中，该阈值强度可实施为阈值量值的狭窄范围(例如，参阅下文)。应理解到，本文所称关联选择器装置的非线性1-V响应的阈值量值(例如电压量值)可包括阈值量值的狭窄范围(例如电压数值的范围)，在其中1-V响应从线性(或近似线性)行为转换至非线性行为。对于选为该选择器装置的组件的材料、这类材料的配置、这类材料的特性(例如，厚度、面积、导电率等等)或是其它等的不同组合，该量值的范围可变化以适用之。
[0054]尽管第一讯号202A被描述为电压，例如，其中顶部电极电压Vte大于选择器装置200的第一阈电压VTH1，在其他的具体实施例中，第一讯号202A可包括诱导顶部电极202或底部电极206的粒子的粒子迀移的其他讯号，例如电场、电流、或甚至关联于焦耳热的温度。除了前述以外，第一讯号202A可为第一极性(例如，至少在电性意义上)。举例来说，第一讯号202A可具有从顶部电极202至底部电极206被施加的正梯度(例如，正电压或电场于顶部电极202并且接地或负电压或电场于206、电流从顶部电极202至底部电极206，以及等等)O
[0055]为响应第一讯号202A (相对底部电极206的顶部电极202)，顶部电极202 (或是底部电极206)的粒子可形成导电路径、或细丝于选择器层204内，如图示。在一些具体实施例中，该粒子可从顶部电极202 (或是底部电极206)迀移进入选择器层204以响应第一讯号202A。在其他的具体实施例中-以其中选择器层204掺杂金属粒子的例子来说-在选择器层204内的粒子可被离子化或是对齐(例如，沿着该导电路径空间地组织化)以响应第一讯号202A。在还有其他的具体实施例中，粒子可从顶部电极202 (或是底部电极206)迀移并结合在选择器层204内正被离子化或是对齐的现存粒子以响应第一讯号202A，以形成该导电路径，如果该选择器层掺杂金属粒子。该导电路径的形成可促进从非导电状态转换至导电状态，关联于选择器装置200的非线性1-V响应。更进一步来说，该适合的导电路径成形可为响应第一讯号202A的量值符合或超过第一阈值的量值的第一讯号202A的量值。因此，该第一阈值量值与导致该导电状态的转换有关。
[0056]在图2的底部，选择器装置200观察到第二讯号202B施加至顶部电极202 (相对于底部电极206)。第二讯号202B可具有小于该第一阈值强度的量值(例如，VTE〈VTH1例如，Vte^ 0V)，并且响应，选择器装置200可从该(高)导电状态转换至该(相对上)非导电状态。再次，在各种具体实施例中，该第一阈值量值可横跨量值的狭窄范围。响应第一讯号202A而形成的导电路径可消散，于至少一部分，以响应第二讯号202B，如描绘在图2底部的选择器层204内，或是响应第一讯号202A的移除。当外部力量(例如，第二讯号202B)强度不足以将该粒子保持在从顶部电极202至底部电极206通过选择器204的导电路径中时、，由于粒子倾向迀移进入或外出选择器层204，则可能发生消散。因此，在一具体实施例中，低于量值的狭窄范围的最低阈值量值，该导电路径至少一部份解形成，反之，量值的狭窄范围的最高阈值量值或是之上，该导电路径可形成充分足够以导致选择器装置200的导电状态。重申以上所述，在本文各种具体实施例中，应理解到所称阈电压可实际上是指阈电压组(例如在电压的狭窄范围之内)，其关联导电路径的形成与解形成。
[0057]如以上所述，选择器装200可以易失性的方法从该非导电状态转换至该导电状态，并且返回该非导电状态。换句话说，选择器装置200可处于该导电状态以响应施加在选择器装置200的具有该第一阈值量值的第一讯号202A。选择器装置200可处于该非导电状态以响应施加在选择器装置200的具有小于该第一阈值强度的第二讯号202B。
[0058]在一些具体实施例中，选择器装置200可以电气串联方式与两端点存储器单元(例如，电阻式切换存储器等等)结合。当被提供以串联在一起时，选择器装置200可对两端点存储器单元提供非线性1-V特性。更进一步来说无论当该两端点存储器单元是在导电状态或是非导电状态，可提供该非线性1-V特性。举例来说，低于该第一阈值量值的讯号将导致选择器装置200处于该非导电状态。在该非导电状态，当该讯号低于该第一阈值时，选择器装置200将抵抗电流通过选择器装置200与该两端点存储器单元的串联结合。当该讯号等于或是在该阈值量值之上时，选择器装置200将为导电性，并且该两端点存储器单元的状态可判定“选择器装置200与该两端点存储器单元”的串联结合的电性特征。因此，启动选择器装置200将促进该两端点存储器单元的操作存取。停用选择器装置200将抵抗该两端点存储器单元的操作存取(例如，藉由抵抗电流通过该串联结合，以及藉由下降施加在跨过该串联结合的大部分电压，等等)。因为选择器装置200为易失性，并且在缺乏具有该第一阈值量值的讯号时处于该非导电状态，该两端点存储器单元为不可存取并且维持讯息(例如，维持电流状态于其中)。在另一方面，选择器装置200提供非线性1-V响响应于该串联结合，抵抗漏电流并且促进存储器阵列具有高密度。
[0059]图3绘示描述范例选择器装置300的操作行为的方块图，根据本案发明的进一步样态。选择器装置300可实质上类似于选择器装置100或是选择器装置200，在一或多个具体实施例中。然而，本发明并未如此限制。
[0060]说明选择器装置300的操作行为以响应第二极性的讯号，不同于第一讯号202A以及第二讯号202B的第一极性，参考上文关于图2的描述。举例来说，该第二极性可为相反或近似相反于该第一极性，于各种具体实施例中。如说明性的范例，该第二极性可包括讯号梯度(例如，电压梯度、电流梯度、焦耳热梯度等等)其从底部电极306测量为较大的数值并且从顶部电极302测量为较小的数值。
[0061]在图3顶部，具有量值等于或大于第二阈值量值(或是阈值量值的第二范围，如果适合的话)的第一讯号302A被施加在底部电极306相对于顶部电极302。底部电极306的粒子迀移进入并且通过选择器层304以响应第一讯号302A。该第二阈值量值与导电路径的合适形成有关，该导电路径从底部电极306至顶部电极302跨过选择器层304，以诱导选择器装置300的导电状态。请注意在一些具体实施例中，该第二阈值量值(或是量值的范围)可与该第一阈值量值(或是量值的范围)不同(不同数值)，该第一阈值量值与从顶部电极202相对于底部电极206的导电路径的成形有关，如于上文图2所描述。可能发生量值上的差异，举例来说，其中该顶部电极以及底部电极由具有不同粒子迀移率、不同离子强度、不同尺寸、不同形状等等的不同材料所形成。换句话说，对于顶部电极