[發明專利]電阻存儲器裝置

無效

• 申請號: 201010127277.2
• 申請日: 2010-03-18
• 公開（公告）號: CN101794863A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 張挺;宋志棠;劉波;封松林;陳邦明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C11/56
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 王松

技術領域

本發明屬于半導體存儲器技術領域，涉及一種存儲器裝置，尤其涉及一種電阻存儲器裝置。

背景技術

相變存儲器被認為是最具競爭力的下一代非易失性半導體存儲器，它具有高速、高密度、高數據保持能力等特點，且其自身的結構簡單并與現有半導體工藝兼容，這些優異的性能使其取代FLASH、磁盤等存儲器的前景被廣為看好。相變存儲器的存儲原理是建立在均勻的相變材料的可逆相變上，在存儲器中，電極對中間的相變材料在電信號的作用下可以在非晶態和多晶態之間實現可逆的轉變。

當前，限制相變存儲器大規模商業化應用的一個主要的問題是其相對較高的功耗，因為，器件的編程需要通過對相變存儲材料的熔化和結晶的操作實現，顯然需要相對較高的能量。當前，通過工藝和器件結構的改進，縮小加熱電極的面積，從而降低所需編程的相變材料的體積，減少了熔化和結晶相變材料所需要的熱量，可以有效地降低了器件的功耗。如果能夠將器件的功耗進一步地縮小，將會使相變存儲器更具競爭力，確保它們在未來的半導體存儲器市場中占據更多的市場份額。此外，通過在相變存儲器中引入電極過渡層，有效地提升了加熱的效率。因此，現在通過加熱電極的縮小以及過渡層的應用降低相變存儲器的功耗是相變存儲器研發中的重中之重。

傳統的相變存儲器結構如圖1或者圖3所示，在兩圖中，可以看到，相變存儲器的基本由一對電極對(圖1中為1和2，圖3中為11和12)和置于電極對中間的相變材料(分別是3或者13)構成，通過相變材料在非晶4和多晶3之間的可逆轉變實現存儲器電阻的可逆轉換而實現數據的存儲。無論是圖1還是圖3所示的結構，相同的地方在于，存儲器中的相變材料的成份是均勻的(盡管在圖1中存在非晶和多晶的區域)，依靠的是電極對中間成份均勻的相變材料的相變來進行數據的存儲。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種新型的電阻存儲器裝置，器件具有與現有存儲器不同的存儲機理，器件具有較低的功耗。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種電阻存儲器裝置，所述裝置包含一對電極，電極對之間是存儲材料；存儲材料由兩種以上的固體混合而成，其中至少有一固體具備相變能力，至少有一固體不具備相變能力；所述存儲器裝置在電信號的作用下能夠實現器件在高、低電阻之間的轉換。

作為本發明的一種優選方案，在器件的編程過程中，所述存儲器裝置的存儲材料中不具備相變能力的固體不發生任何變化。

作為本發明的一種優選方案，兩種以上的固體混合時，具備相變能力的固體被不具備相變能力的固體分散或者包覆。

作為本發明的一種優選方案，兩種以上的固體混合時，不具備相變能力的固體被具備相變能力的固體分散或者包覆。

作為本發明的一種優選方案，兩種以上的固體混合時，不具備相變能力的固體與不具備相變能力的固體互相分散。

作為本發明的一種優選方案，兩種以上的固體混合的結構為多層結構。

作為本發明的一種優選方案，電極包含一層以上的導電材料。

作為本發明的一種優選方案，在電信號的作用下，器件在高、低電阻之間可以可逆轉換。

作為本發明的一種優選方案，所述具備相變能力的固體在電信號的作用下能夠實現晶體結構和電阻的轉變。

作為本發明的一種優選方案，所述存儲材料內還包括一種以上的相變材料，或者/并且還包括一種以上的非相變材料。

本發明的有益效果在于：本發明提出的電阻存儲器裝置，該種新型的電阻存儲器中的存儲材料包含一種以上的相變材料，此外還包含不具備相變能力的功能材料，由于功能材料的存在，使該種存儲器的原理與傳統的相變存儲器大為不同。在傳統的相變存儲器中，電極對中間的存儲材料均勻且都具有相變的能力，而新型的電阻存儲器中的存儲材料中卻包含不參與相變的穩定的功能材料。本發明的設計能夠將器件的功耗進一步地縮小。

本發明提出一種新型的電阻存儲器，其原理與相變部分相關，然而與現有的相變存儲器和電阻隨機存儲器也具有明顯的不同：該種新型的電阻存儲器的存儲材料是有兩種以上的固體混合而成；而相變存儲器和電阻隨機存儲器的存儲材料是單一的材料(或為相變材料，或為金屬氧化物等)，例如GeSbTe和NiO等。

附圖說明

圖1為傳統的相變存儲器結構示意圖。

圖2A-2C為新型的電阻存儲器裝置示意圖。

圖3A-3B為另一種傳統的相變存儲器結構示意圖。

圖4A-4D為另一種新型的電阻存儲器裝置示意圖。

圖5A-5B為新型多層電阻存儲器裝置示意圖。

具體實施方式