[發(fā)明專利]阻變隨機訪問存儲器件及其制造和操作方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201010198033.3 | 申請日: | 2010-06-03 |
| 公開(公告)號: | CN102270654A | 公開(公告)日: | 2011-12-07 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 康晉鋒;高濱;陳沅沙;孫兵;劉力鋒;劉曉彥;韓汝琦 | 申請(專利權(quán))人: | 北京大學(xué) |
| 主分類號: | H01L27/24 | 分類號: | H01L27/24;H01L21/822;G11C11/56;G11C16/02 |
| 代理公司: | 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021 | 代理人: | 王波波 |
| 地址: | 100871*** | 國省代碼: | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 隨機 訪問 存儲 器件 及其 制造 操作方法 | ||
1.一種阻變隨機訪問存儲器件,包括
阻變存儲元件,所述阻變存儲元件包括兩個電極以及夾在兩個電極之間的阻變材料層,并且具有雙極阻變特性;以及
肖特基二極管,所述肖特基二極管包括彼此接觸的金屬層和半導(dǎo)體層,
其中,所述肖特基二極管的金屬層與所述阻變存儲元件的一個電極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻變隨機訪問存儲器件,其中所述阻變材料層由選自NiO、TiO2、HfO2、ZrO2、ZnO構(gòu)成的組中的至少一種材料組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻變隨機訪問存儲器件,其中所述肖特基二極管的所述金屬層的厚度為10-100nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻變隨機訪問存儲器件,其中所述肖特基二極管的所述半導(dǎo)體層為p摻雜多晶硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的阻變隨機訪問存儲器件,其中所述p摻雜多晶硅層中摻入硼,摻雜濃度為1013~1018/cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻變隨機訪問存儲器件,其中所述p摻雜多晶硅層的厚度為30-500nm。
7.一種制造如利要求1所述的阻變隨機訪問存儲器件的方法,包括以下步驟:
a)在襯底上形成多晶硅層;
b)在多晶硅層中摻入雜質(zhì)以形成p摻雜多晶硅層;
c)對p摻雜多晶硅層進行退火以激活摻雜劑;
d)在p摻雜多晶硅層上形成第一金屬層;
e)在第一金屬層上形成阻變材料層;
f)在阻變材料層上形成第二金屬層;
g)對p摻雜多晶硅層、第一金屬層、阻變材料層和第二金屬層的疊層進行圖案化,以形成彼此分開的多個阻變隨機訪問存儲器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其中在步驟b)中采用的摻雜劑為硼或氟化硼。
9.一種操作如權(quán)利要求1所述的阻變隨機訪問存儲器件的方法,其中所述肖特基二極管的半導(dǎo)體層與位線連接,所述阻變存儲元件的另一個電極與字線連接,
所述方法包括:
在讀操作中,在字線和位線之間施加負(fù)向電壓Vread;
在編程操作中,在字線和位線之間施加正向電壓V+;
在擦除操作中,在字線和位線之間施加負(fù)向電壓V-;
其中,Vread、V+、V-滿足以下關(guān)系:
VSET+Vs<V+<VSET+2Vs+Vt
VRESET+Vt<V-<VSET+2Vt+Vs
Vt<Vread<VRESET+Vt
其中,VSET、ISET、VRESET是阻變存儲器件的取決阻變材料層的材料的參數(shù),分別表示使阻變存儲單元從高阻態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥钁B(tài)的最小電壓、所需要的最小電流和使阻變存儲單元從低阻態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦钁B(tài)的最小電壓,Vs和Vt分別表示肖特基二極管的反向接近飽和時的電壓和二極管的閾值電壓,Is表示二極管的反向飽和電流,并且
其中,通過控制半導(dǎo)體層的摻雜濃度使Is的取值范圍為ISET<Is<2ISET。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中
所述肖特基二極管的所述半導(dǎo)體層為p摻雜多晶硅層,摻雜濃度為1013~1017/cm3,使得肖特基二極管的反向飽和電流為10-100uA。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中
在讀操作中,在字線和位線之間施加負(fù)向電壓,大小為-0.5V--1V;
在編程操作中,在字線和位線之間施加正向電壓,大小為2V-5V;
在擦除操作中,在字線和位線之間施加負(fù)向電壓,大小為-2V--5V。
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H01L 半導(dǎo)體器件;其他類目中不包括的電固體器件
H01L27-00 由在一個共用襯底內(nèi)或其上形成的多個半導(dǎo)體或其他固態(tài)組件組成的器件
H01L27-01 .只包括有在一公共絕緣襯底上形成的無源薄膜或厚膜元件的器件
H01L27-02 .包括有專門適用于整流、振蕩、放大或切換的半導(dǎo)體組件并且至少有一個電位躍變勢壘或者表面勢壘的;包括至少有一個躍變勢壘或者表面勢壘的無源集成電路單元的
H01L27-14 . 包括有對紅外輻射、光、較短波長的電磁輻射或者微粒子輻射并且專門適用于把這樣的輻射能轉(zhuǎn)換為電能的,或適用于通過這樣的輻射控制電能的半導(dǎo)體組件的
H01L27-15 .包括專門適用于光發(fā)射并且包括至少有一個電位躍變勢壘或者表面勢壘的半導(dǎo)體組件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料結(jié)點的熱電元件的;包括有熱磁組件的
- 存儲器訪問調(diào)度裝置、調(diào)度方法與存儲器訪問控制系統(tǒng)
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