[發明專利]電子元件、存儲裝置及半導體集成電路

無效

• 申請號: 200580049548.4
• 申請日: 2005-09-09
• 公開（公告）號: CN101167138A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 村岡俊作;小佐野浩一;三谷覺;關博司
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: G11C16/02
• 分類號: G11C16/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及一種使用了電阻值根據被施加的脈沖電壓而變化的狀態可變材料的電子元件、存儲裝置及半導體集成電路。

背景技術

近年來，隨著電子機器中的數字技術的發展，為了存儲圖像等數據，對非易失性存儲器件的要求越來越多。而且，對增加存儲器件的容量、減低為寫入工作所需的功率、縮短讀出及寫入時間、以及延長器件使用期限這些技術的要求越來越高。為了滿足這些要求，在美國專利第6,204,139號公報中，有人公開了一種使用電阻值根據被施加的電脈沖而變化的鈣鈦礦材料(例如，Pr_(1-X)Ca_XMnO₃(PCMO)、LaSrMnO₃(LSMO)、GdBaCo_XO_Y(GBCO)等等)的非易失性存儲器件的形成技術。根據該專利文獻所公開的技術，在所述材料(以下，通常將該材料稱為“可變電阻材料”)上施加規定電脈沖，以增加或減少所述材料的電阻值。由于該脈沖的施加而變化了的電阻值，是為了儲存相互不同的值使用。基于該技術方案，用所述材料作為存儲器件。

美國專利第6,673,691號公報公開了通過使電脈沖的脈沖寬度變化，來使可變電阻材料的電阻值變化的方法。美國專利第6,673,691號公報還公開了1D1R(一個二極管及一個電阻器)式存儲單元陣列的例子，在該存儲單元陳列中，存儲單元是使用所述可變電阻材料而構成的，并且用二極管作為存儲單元選擇器件。該結構的優點是：與包括用作存儲單元選擇器件的晶體管的結構相比，存儲單元的尺寸更小。

圖17，表示在美國專利第6,673,691號公報中所公開的、使用了現有可變電阻材料的存儲裝置(1D1R式非易失性存儲裝置)900。在該現有例中，存儲裝置900包括：襯底901，形成在襯底901上的PN結二極管(N型硅(Si)區域902、P型硅區域903-1及903-2)，形成在二極管的P型硅區域903-1上的下部電極904-1，形成在二極管的P型硅區域903-2上的下部電極904-2，形成在二極管的N型硅區域902上的接觸插塞905，形成在下部電極904-1及904-2上的可變電阻材料層906，以及形成在可變電阻材料層906上的上部電極907-1及907-2。在該現有例中，下部電極904-1及904-2、和上部電極907-1及907-2由鉑(Pt)構成，可變電阻材料層906由P_0.7Ca_0.3MnO₃構成。

在圖17所示的存儲裝置900中，當在上部電極907-1與下部電極904-1之間施加規定脈沖時，可變電阻材料層906中位于上部電極907-1與下部電極904-1之間的部分(可變區域906α)的電阻值變化；當在上部電極907-2與下部電極904-2之間施加規定脈沖時，可變電阻材料層906中位于上部電極907-2與下部電極904-2之間的部分(可變區域906β)的電阻值變化。就是說，在該存儲裝置中，用可變區域906α及可變區域906β分別作為一個存儲單元。

在圖17所示的存儲裝置900中，用形成在襯底901上的PN結二極管作為用以選擇存儲單元的二極管。因此，電流從上部電極907-1(907-2)流向下部電極904-1(904-2)(正方向)，但不從下部電極904-1(904-2)流向上部電極907-1(907-2)(反方向)，也不在上部電極907-1與上部電極907-2之間流動。

圖18，表示圖17的存儲裝置900的等效電路。在圖18中，字線W1對應于上部電極907-1；字線W2對應于上部電極907-2；位線B1對應于接觸插塞905。存儲單元MC911對應于可變區域906α；二極管D911對應于二極管(N型硅區域902、P型硅區域903-1)；存儲單元MC912對應于可變區域906β；二極管D912對應于二極管(N型硅區域902、P型硅區域903-2)。

(工作)

下面，參照圖18，對圖17所示的存儲裝置900的工作情況進行說明。在此說明的是，對存儲單元MC911進行的處理步驟。

(到位(set)(存儲)或復位)