单极存储器装置的制造方法_3

文档序号:8344679阅读:来源:国知局
MnOx、Ti :Ni0、TaOx、Ta205、WO2、W0 3、W0X、ZnO、ZnOx、ZrO2、ZrOx、ZrSiO x或这 些材料的组合。在实施例中,电介质610可具有在约20 A到约30 A的范围内的厚度。
[0041] 电极620及电极625可包含但不限于Pt、Ru、Ru0x、Au、Ir或SrRuO中的一或多者。 其它贵金属或其组合可用以形成两个电极620及625中的一者或两者。
[0042] 电阻性存储器单元601可包含存取装置。氧汇615、氧源605、电介质610、电极620 及电极625可布置为耦合到电阻性存储器单元601中的存取装置的电阻性存储器元件。存 取装置及电阻性存储器元件可布置为存储器单元阵列中的存储器单元。存取装置可为晶体 管,例如图3的晶体管311、图4的晶体管411或可用作存取装置的某些其它晶体管。存取 装置也可由二极管实现,例如图5的二极管511。可使用提供可选择存取以将电压提供到电 极620或电极625以供作为单极存储器单元的电阻性存储器单元601进行操作的其它存取 装置。设备600可被结构化为存储器装置。举例来说,可使用与图1的存储器装置100、图 2的存储器装置200类似或相同的架构或者作为另一存储器装置来实现设备600。
[0043] 在各种实施例中,细丝的形成可通过在单极单元中产生场而实现,其中场强度及 电流两者均在安置于两个电极之间的氧源与氧汇之间的势皇电介质的击穿中发挥作用。作 为形成(设定)细丝的第一操作,可在高速操作中施加跨越两个电极的高电压(举例来说, 作为一短脉冲或若干短脉冲的部分),使得氧从势皇电介质移动到氧汇中,从而在势皇电介 质中形成细丝,而氧不会开始从氧源移动到势皇电介质中。氧汇可经设计以具有大数目个 空位,在所述空位中氧可从势皇电介质移动到氧汇中。在重设操作期间,流动穿过细丝的电 流及电场可足够高以产生将氧从氧源驱动到细丝中的热,借此将细丝修复。热、高电场诱发 的离子漂移或热及高电场诱发的离子漂移两者可提供用以修复细丝的机制。细丝可在重设 操作期间完全修复。在实施例中,用于细丝修复的到单极单元的所施加电压可低于用以产 生所述细丝的击穿电压,且此较低所施加电压处的较长脉冲可用以将氧驱动到细丝中。然 而,经重设所施加电压可未必低于经设定所施加电压及/或在其脉冲上较长。
[0044] 图7展示包含电阻性存储器单元701的图解说明电阻性存储器单元701的组件的 设备700的实施例的框图。电阻性存储器单元701可被结构化为场驱动单极存储器单元。 电阻性存储器单元701的组件包含氧汇715、氧源705、安置于氧汇715与氧源705之间的 电介质710及两个电极720、725,其中氧汇715、氧源705、及电介质710安置于电极720与 电极725之间。氧汇715、氧源705及电介质710可经结构化使得可通过将第一电压施加 于电极720与电极725之间而实现在电介质710中设定导电细丝以将氧源705耦合到氧汇 715,第一电压具有第一极性。氧汇715、氧源705及电介质710可经结构化使得可通过将第 二电压施加于电极720与电极725之间而实现在电介质710中重设导电细丝,第二电压具 有第二极性使得第二极性与第一极性相同。氧汇715、氧源705及电介质710可经结构化使 得与用于重设相比在两个电极之间借助量值较高的电压来实现设定。
[0045] 图7展示图解说明具有堆叠于氧源与氧汇之间的电介质的可作为可以若干个布 置实现的单极存储器装置而操作的电阻性存储器单元的实例性实施例。电介质710可跨越 氧源705的表面708-1而接触氧源705使得电介质710延伸超出表面708-1的端712-1及 712-2。氧汇715可跨越电介质710的表面708-2而接触电介质710使得氧汇715延伸超 出氧源705的表面708-1的端712-1及712-2。另外,可颠倒安置于电极720与电极725之 间的氧汇715、氧源705及电介质710的次序使得电极725安置于衬底702上且接触衬底 702,而非电极720接触衬底702,如图7中所展示。
[0046] 氧汇715可结构化为在电阻性存储器单元701的初始操作之前具有足够大数目个 空位使得电阻性存储器单元701可操作达若干个循环。在实施例中,循环的数目可等于至 少一万个循环。氧汇715可包含但不限于以下各项中的一或多者:(Pr,Ca)MnO x、(La,Sr) CaOx、(La,Sr)MnOx、SrTiOx 或呈 AB03、AB03_s、AB03+s、A 2B04、Aa6B03、AhB03、A a 3B03及 A nBn03n+i 的形式的材料,其中A及B为过渡金属离子。其它基于氧的材料可用作氧汇材料。氧汇715 可为导电金属氧化物。氧源705可包含但不限于以下各项中的一或多者:(Pr,Ca)MnO x、(La, Sr) CaOx、(La,Sr) MnOx、SrTiOx 或呈 ABO3、AB03_s、ABO3+s、A 2BO4、Aa 6B03、AhBO3、Aa 3B03及 AnBn〇3n+1的形式的材料,其中A及B为过渡金属离子。具有高氧移动性及/或扩散性的其它 氧源也可用作氧源材料。氧源705可为导电金属氧化物。
[0047] 电介质710可被结构化为氧源的材料组合与氧汇的材料组合之间的势皇区域。电 介质710可包含势皇材料使得抑制氧在氧源705与氧汇715之间流动。电介质710可包含 但不限于以下各项中的一或多者:ZrO x、YSZ、TaOx、HfSiOx、A1203、A10 x、CoO、C〇0X、NiO、NiOx、 Fe2O3> Fe3O4, FeOx, Cu2O, CuO, CuOx, Zn :FeOx, HfO2, HfOx, HfSiOx, SiOx, TiO2, TiOx, MgO, MgOx, MnO2、MnOx、Ti :NiO、TaOx、Ta2O5、WO2、W0 3、WOx、ZnO、ZnOx、ZrO2、ZrOx、2610 !£或这些材料的组 合。在实施例中,电介质710可具有在约2〇A到约30 A的范围内的厚度。
[0048] 电极720及电极725可包含但不限于Pt、Ru、RuOx、Au、Ir或SrRuO中的一或多者。 其它贵金属或其组合可用于两个电极720及725中的一者或两者。电极720可安置于绝缘 区域730-1及730-2内或绝缘区域730-1与730-2之间。绝缘区域730-1及730-2可实现 为氮化硅区域。氧源705可邻近绝缘区域730-1及730-2内或绝缘区域730-1与730-2之 间的邻近电极720而安置。
[0049] 电阻性存储器单元701可包含存取装置。氧汇715、氧源705、电介质710、电极720 及电极725可布置为耦合到电阻性存储器单元701中的存取装置的电阻性存储器元件。存 取装置可耦合到电阻性存储器元件且布置为存储器单元阵列中的存储器单元。所述存取装 置可为晶体管,例如图3的晶体管311、图4的晶体管411或可用作存取装置的一些其它晶 体管。存取装置也可由二极管实现,例如图5的二极管511。可使用提供可选择存取以将电 压提供到电极720或电极725以供作为单极存储器单元的电阻性存储器单元701进行操作 的其它存取装置。设备700可被结构化为存储器装置。举例来说,可借助与图1的存储器 装置100、图2的存储器装置200类似或相同的架构或者作为另一存储器装置来实现设备 700 〇
[0050] 图8A展示其中在电介质810中产生细丝807的电阻性存储器单元801的实施例 的框图。在电介质810中产生细丝807可提供从氧源805到氧汇815的导电路径。可通过 将电压差提供于安置于衬底802上的电极825与电极820之间而产生细丝807。在施加电 压差的情况下,氧可从电介质810被驱动到氧汇815中。可借助电极820以0伏施加电压 差。可借助电极820以除0伏以外的电压施加电压差。可在短周期内施加电压使得氧不会 开始从氧源805移动到电介质810中。存储器单元801可以与存储器单元601或存储器单 元701类似或相同的方式形成。
[0051] 图8B展示其中在电介质810中重设细丝807的电阻性存储器单元801的实施例 的框图。重设细丝807可减少从氧源805到氧汇815的导电路径,从而增加电阻性存储器 单元801的电阻。导电路径可通过修复细丝807而减少。细丝807可通过将氧从氧源805 驱动到电介质810中而修复。可通过将电压差提供于安置于衬底80
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