[發(fā)明專利]電阻式隨機存儲器用多層薄膜結構的電阻轉變方式的調控

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910048823.0
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101533669A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設計）人: 李效民;楊蕊;于偉東;劉新軍;曹遜;王群;張亦文;楊長
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G11C16/02
• 分類號: G11C16/02;G11C16/06;H01L45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電阻式隨機存儲器用多層薄膜結構的電阻轉變的調控方法，所述 的多層薄膜結構，包括頂電極、阻變層和底電極，其特征在于在同一存儲器 結構中通過控制頂電極的厚度和施加一個電壓掃描或脈沖作用過程實現電阻 轉變方式的調控：

(a)單/雙極性電阻轉變方式的調控

當頂電極厚度為50～100nm時，對應的存儲單元具有‘正’向雙極性電 阻轉變效應；同時對該存儲器結構施加電壓掃描，發(fā)生軟擊穿使得該存儲器 結構的電阻降低到幾十歐姆，經過以上過程以后，存儲單元表現出單極性的 電阻轉變，高低電阻態(tài)轉變的比率高達10³～10⁴倍；

(b)‘正’/‘反’向雙極性電阻轉變方式的調控

當頂電極的厚度變薄為2～30nm時，對應的存儲單元具有‘正’向雙極 性電阻轉變效應，同時對該存儲器結構施加預處理電壓掃描，使得存儲單元 的電阻降低到幾千歐姆，即可得到‘反’向雙極性的電阻轉變效應，此‘反’ 向雙極性所需要的脈沖寬度100～500ns。

2.按權利要求1所述的電阻式隨機存儲器用多層薄膜結構的電阻轉變的 調控方法，其特征在于所述的電阻轉變方式的調控包括單/雙極性電阻轉變方 式的調控；或‘正’/‘反’向雙極性電阻轉變方式的調控；所述的‘正’向 雙極性電阻轉變方式是指正向電壓掃描或脈沖作用時電阻升高，而負向電壓 掃描或脈沖作用時電阻降低；所述的‘反’向雙極性電阻轉變方式是指正向 電壓掃描或脈沖作用時電阻降低，而負向電壓掃描或脈沖作用時電阻升高； 定義正向電壓為電流從頂電極流入阻變層，從底電極流出所對應的電壓方向， 單極性的電阻轉變的電阻的升高或降低取決于施加的電壓的大小而與極性無 關。

3.按權利要求1所述的電阻式隨機存儲器用多層薄膜結構的電阻轉變的 調控方法，其特征在于單/雙極性電阻轉變的調控時發(fā)生軟擊穿的電壓為15- 20V，且采用100mA的限流保護。

4.按權利要求1所述的電阻式隨機存儲器用多層薄膜結構的電阻轉變的 調控方法，其特征在于‘正’/‘反’向雙極性電阻轉變方式的調控時施加的 預處理電壓為2-3V。

5.按權利要求1所述的電阻式隨機存儲器用多層薄膜結構的電阻轉變的 調控方法，其特征在于所述的頂電極材料為Ti、Al、Sm或Ta活潑金屬。

6.按權利要求1所述的電阻式隨機存儲器用多層薄膜結構的電阻轉變的 調控方法，其特征在于阻變層為稀土錳氧化物薄膜，薄膜的組成通式為RE(1- _x)Me_xMnO₃，式中RE為La、Pr、Nd或Sm稀土金屬元素，Me為Ca、Sr或 Ba堿土金屬元素，x＝0.3；阻變層的厚度為50～300nm。

7.按權利要求1或5所述的電阻式隨機存儲器多層薄膜結構的電阻轉變 的調控方法，其特征在于所述的頂電極的直徑為5～50μm，厚度為2～100nm。

8.按權利要求1所述的電阻式隨機存儲器多層薄膜結構的電阻轉變的調 控方法，其特征在于所述的底電極為Ti/Pt、TiN/Ir、TiN/IrO₂、TiN/SrRuO₃或TiN/LaNiO₃；其中Ti或TiN為粘結層，粘結層厚度為2-10nm，底電極厚 度為50-100nm。

9.按權利要求5所述的電阻式隨機存儲器多層薄膜結構的電阻轉變的調 控方法，其特征在于活潑金屬頂電極上的保護層為Au和Pt中的任一種耐氧 化的貴金屬材料或為TiN和TaN中的任一種化合物，保護層的厚度為50- 100nm。