[發明專利]用于存取雙向存儲器的方法和裝置

有效

• 申請號: 200980113866.0
• 申請日: 2009-02-18
• 公開（公告）號: CN102017003B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: W·帕金森
• 申請（專利權）人: 奧翁尼克斯公司
• 主分類號: G11C11/00
• 分類號: G11C11/00;G11C7/10;G11C7/18;G11C8/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 王岳,王忠忠

技術領域

本發明涉及存取雙向存儲器設備。

背景技術

隨著電子存儲器接近一些極限，超出該極限其將不再能夠產生如在摩爾定律中著名地闡述的密度/成本/性能改善，大量的存儲器技術正被研究作為常規硅互補金屬氧化物半導體(CMOS)集成電路存儲器的潛在代替物。

在被研究的存儲器技術當中是許多雙向存儲器技術：利用用于編程或讀存儲器設備的材料的方向特性的存儲器。即，常規存儲器設備典型地例如將兩個存儲器狀態(memory state)之一與電荷的存在或不存在或者與高(high)或低(low)電壓相關聯。在諸如這樣的常規存儲器中，存儲器狀態與單向特性相關聯；電荷要么存在要么不存在(例如，DRAM、FLASH(閃存))或者節點保持在高或低電壓(例如，SRAM)。這種儲存機構的“方向”沒有意義。相比而言，雙向存儲器采用其存儲器材料的某種方向方面來存儲二進制信息。例如，可以通過在一個方向上強制電流通過雙向存儲器設備或者施加一種極性的電壓來寫一個存儲器狀態，并且可以通過在相反方向上強制電流通過相同設備或者施加相反極性的電壓來寫另一個存儲器狀態。然后，例如可以通過向存儲器設備施加任一電壓以測量與存儲器狀態有關的電流或者強制電流通過并測量與存儲器狀態有關的電壓，來感測編程的存儲器狀態。

雙向存儲器類型包括電阻(resistive)隨機存取存儲器和磁阻隨機存取存儲器(兩者都被稱為RRAM)、可編程金屬化單元、磷族元素化物(Pnictide)相變存儲器、聚合物存儲器、鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)、離子存儲器設備以及金屬納米顆粒存儲單元(memorycell)。

RRAM單元可以通過向單元施加相反極性的電脈沖而被分別編程為高電阻和低電阻值。單元的高和低電阻值被用來表示兩個不同的存儲器狀態。RRAM存儲器是已知的并且例如被描述在由W.W.Zhuang等人在2002 International Electron Device Meeting(IEDM)上提出的題為“Novell Colossal Magnetoresistive Thin Film Nonvolatile ResistanceRandom Access Memory(RRAM)”的論文中，該論文由此并入以供參考。

可編程金屬化單元利用在固體電解質的薄膜中納米級數量的金屬的電化學控制。經由通過固體電解質中金屬的氧化和金屬離子的還原所引起的電變化來存儲信息。這樣的電變化可以通過對單元施加小電偏置來誘導。反向偏置(reverse bias)將使氧化反轉直到電沉積或電鍍的金屬已經被去除，從而使單元返回到原始的存儲器狀態?？删幊探饘倩瘑卧且阎牟⑶依绫挥懻撛贛ichael N.Kozicki等人的題為″Non-Volatile Memory Based on Solid Electrolytes，″的論文中、在Christina Schindler等人在IEEE Transactions on Electron Devices54：2762-2768中的題為″Bipolar and Unipolar Resistive Switching inCu-Doped SiO₂″的文章中、以及在Michael N.Kozicki等人的″Programmable Metaliization Cell Memory Based on Ag-Ge-S andCu-Ge-S Solid Electrolytes″中(可從Institute of Electrical andElectronics Engineers(電氣和電子工程師協會)獲得)，這些論文由此并入以供參考。

聚合物存儲器展現涉及當對單元施加足夠幅度的偏置電壓時導電率增加的電雙穩態。單元可以通過對設備施加相反極性的偏置電壓而返回到低導電率狀態。聚合物存儲器是已知的并且例如被描述在由American Institute of Physics在2006年公開的Ankita Prakash等人的″Polymer Memory Device Based on Conjugated Polymer and GoldNanoparticles″中，該論文由此并入以供參考。