[發(fā)明專利]存儲元件和存儲裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110005533.5
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN102185101A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 保田周一郎;荒谷勝久;大場和博;清宏彰
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;武玉琴

相關(guān)申請的交叉參考

本申請包含與2010年1月19日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP?2010-009457所公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，在此將該項日本優(yōu)先權(quán)專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲元件和存儲裝置，它們根據(jù)存儲層的電特性的變化來存儲信息，所述存儲層包括離子源層和高電阻層。

背景技術(shù)

目前普遍采用NOR型或NAND型閃存作為用于數(shù)據(jù)存儲的半導(dǎo)體非易失性存儲器。然而，根據(jù)這些半導(dǎo)體非易失性存儲器，寫入操作和擦除操作需要大的電壓，并且被注入至浮置柵極的電子的數(shù)量有限，從而導(dǎo)致了存儲器的小型化受到局限。

近來，例如電阻式隨機存取存儲器(Resistance?Random?AccessMemory，ReRAM)或可編程金屬化單元(Programmable?Metallization?Cell，PMC)等電阻變化型存儲器已經(jīng)作為能夠克服小型化局限的下一代非易失性存儲器而被提了出來(例如，Nature?Material?1614，第312頁，2006年；US?5761115，1998年6月2日，Axon；以及Sawa?Materials?today?11，28，2008年)。這些存儲器具有這樣的簡單結(jié)構(gòu)：在兩個電極之間設(shè)有電阻變化層。此外，根據(jù)日本專利文件JP-A-2006-196537所公開的存儲器，在第一電極與第二電極之間設(shè)有離子源層和氧化物膜(存儲用薄膜)以替代電阻變化層。在上述這些電阻變化型存儲器中，所考慮到的是：原子或離子根據(jù)熱或電場而發(fā)生移動，由此形成了傳導(dǎo)路徑從而使電阻值發(fā)生變化。

然而，為了通過前期的半導(dǎo)體加工來實現(xiàn)電阻變化型非易失性存儲器的大容量化，需要低電壓和低電流操作。這是因為隨著驅(qū)動晶體管的小型化，它們的驅(qū)動電流和電壓變低了。也就是說，為了實現(xiàn)小型化的電阻變化型非易失性存儲器，存儲器必須具有能夠被小型化的晶體管驅(qū)動的功能。另外，為了實現(xiàn)低電流操作，還必須保持在低電流和高速度(納秒級的短脈沖)下被重新寫入的電阻狀態(tài)(數(shù)據(jù))。

作為相關(guān)技術(shù)中的這種存儲器，例如已有具有“下部電極/GdO_x/CuZrTeAlGe/上部電極”結(jié)構(gòu)的存儲器。在具有這種結(jié)構(gòu)的存儲器中，在重寫電流值等于或大于100μA的情況下，數(shù)據(jù)寫入/擦除操作中的操作速度和數(shù)據(jù)保持特性是良好的。然而，該存儲器存在的問題是：如果重寫電流值被設(shè)為等于或小于100μA的低電流，則數(shù)據(jù)保持特性劣化。此外，由于擦除操作中的特性不足，因而在擦除數(shù)據(jù)時就需要高電壓。另外，由于對于多次寫入/擦除操作而言，擦除狀態(tài)中的電阻值趨于朝著較低值而變化，因而使寫入電阻與擦除電阻的電阻分離寬度變得不夠。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上原因，本發(fā)明的目的是期望提供能夠提高在低電流下所寫入的數(shù)據(jù)的保持特性并且能夠降低在擦除操作時所需的電壓的存儲元件和存儲裝置。本發(fā)明的另一目的是期望提供對于多次寫入/擦除操作而言能夠減小擦除狀態(tài)中的電阻值間差異的存儲元件和存儲裝置。

本發(fā)明一實施方式提供了一種存儲元件，其包括依次設(shè)置的第一電極、存儲層和第二電極。其中，所述存儲層包括：高電阻層，所述高電阻層的陰離子成分內(nèi)含有碲(Te)作為主要成分，并且所述高電阻層形成在所述第一電極側(cè)；以及離子源層，所述離子源層含有至少一種金屬元素且含有由碲(Te)、硫(S)和硒(Se)組成的組中的至少一種硫族元素，并且所述離子源層形成在所述第二電極側(cè)。

本發(fā)明另一實施方式提供了一種存儲裝置，其包括多個存儲元件且包括脈沖施加部，各個所述存儲元件具有依次設(shè)置的第一電極、存儲層和第二電極，所述脈沖施加部用于選擇性地向所述多個存儲元件施加電壓脈沖或電流脈沖。這里，上述本發(fā)明一實施方式的存儲元件被用作本實施方式中的存儲元件。

本發(fā)明又一實施方式提供了一種存儲元件，其包括依次設(shè)置的第一電極、存儲層和第二電極。其中，所述存儲層包括：高電阻層，所述高電阻層形成在所述第一電極側(cè)并且包括多個層，所述多個層中的至少一層的陰離子成分內(nèi)含有碲(Te)作為主要成分；以及離子源層，所述離子源層含有至少一種金屬元素且含有由碲(Te)、硫(S)和硒(Se)組成的組中的至少一種硫族元素，并且所述離子源層形成在所述第二電極側(cè)。

本發(fā)明再一實施方式提供了一種存儲裝置，其包括多個存儲元件且包括脈沖施加部，各個所述存儲元件具有依次設(shè)置的第一電極、存儲層和第二電極，所述脈沖施加部用于選擇性地向所述多個存儲元件施加電壓脈沖或電流脈沖。這里上述本發(fā)明又一實施方式的存儲元件被用作本實施方式中的存儲元件。