[發(fā)明專利]兩端可重寫非易失性離子傳輸RRAM器件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210193421.1
• 申請(qǐng)日: 2005-09-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102694122A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D.賴納森;C.J.謝瓦利耶;W.金尼;R.蘭伯特森;S.W.龍科爾;J.E.小桑切斯;L.施洛斯;P.F.S.斯沃布;E.R.沃德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 統(tǒng)一半導(dǎo)體公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00;H01L27/24;G11C13/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊美靈;王忠忠

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00580038024.5、申請(qǐng)日為2005年9月1日、發(fā)明名稱為“使用混合價(jià)導(dǎo)電氧化物的存儲(chǔ)器”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，并且更具體地涉及非易失性存儲(chǔ)器。

背景技術(shù)

存儲(chǔ)器可分為易失性或者非易失性。易失性存儲(chǔ)器是關(guān)掉電源時(shí)丟失其內(nèi)容的存儲(chǔ)器。相反，非易失性存儲(chǔ)器不需要連續(xù)的電源以保留信息。大多數(shù)非易失性存儲(chǔ)器使用固態(tài)存儲(chǔ)器件作為存儲(chǔ)元件。

20世紀(jì)60年代以來(lái)，出現(xiàn)了描述帶有薄絕緣體的金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)中的開(kāi)關(guān)效應(yīng)和存儲(chǔ)效應(yīng)的大量文獻(xiàn)。具有開(kāi)創(chuàng)性的作品之一是“薄絕緣膜中新的導(dǎo)電現(xiàn)象及可逆存儲(chǔ)現(xiàn)象”(“New?Conduction?and?Reversible?Memory?Phenomena?in?Thin?Insulating?Films”，J.G.?Simmons?and?R.R.?Verderber，301?Proc.?Roy.?Soc.?77-102?(1967))。雖然Simmons和Verderber所描述的機(jī)制后來(lái)已經(jīng)受到懷疑，但是他們對(duì)該領(lǐng)域的貢獻(xiàn)是重大的。

然而，還沒(méi)有人在商用固態(tài)存儲(chǔ)器件中成功實(shí)施金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)。在“氧化物及氧化膜”(“Oxides?and?Oxide?Films”，volume?6，edited?by?A.?K.?Vijh?(Marcel?Drekker?1981)?251-325，chapter?4，written?by?David?P.?Oxley)正文中完整地專門論述了“氧化膜中的存儲(chǔ)效應(yīng)”(“Memory?Effects?in?Oxide?Films”)。Oxley在文中說(shuō)：“或許令人悲哀的是不得不記錄：盡管經(jīng)過(guò)10年的努力，這些氧化物開(kāi)關(guān)的應(yīng)用數(shù)量仍如此有限。”他然后描述：“展望任何應(yīng)用之前需要謹(jǐn)慎。只有在理解了開(kāi)關(guān)動(dòng)作的物理性質(zhì)時(shí)才運(yùn)用這種謹(jǐn)慎；反過(guò)來(lái)，這必須等待對(duì)所展望的用于商業(yè)用途的任何開(kāi)關(guān)中運(yùn)行的傳輸機(jī)制的充分認(rèn)識(shí)。”

在2002年，在寫該章后過(guò)了二十年，Oxley在“電鑄金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)：綜合模型”(“The?Electroformed?metal-insulator-metal?structure:?A?comprehensive?model”，R.E.?Thurstans?and?D.?P.?Oxley?35?J.?Phys.?D.?Appl.?Phys.?802-809)中重新論述了這個(gè)主題。在該文中，作者描述了一種模型，該模型將傳導(dǎo)過(guò)程等同于“在成形過(guò)程中所產(chǎn)生的金屬島之間的受陷阱控制并且是熱激發(fā)的隧穿”。“成形”(或者“電鑄”)描述為“電場(chǎng)引起的金屬陽(yáng)極材料通過(guò)電介質(zhì)的局部絲狀運(yùn)動(dòng)。此處，重要的是注意蒸發(fā)電介質(zhì)可能含有空位并偏離了化學(xué)計(jì)量。當(dāng)結(jié)果的穿過(guò)電介質(zhì)的細(xì)絲載有足夠的電流時(shí)，它們裂開(kāi)并留下金屬島結(jié)構(gòu)嵌在電介質(zhì)中。通過(guò)激發(fā)隧穿，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)形成電子傳導(dǎo)是可能的。”

然而，作者警告，“成形過(guò)程復(fù)雜，并且本質(zhì)上是可變的。當(dāng)暴露在水蒸汽、有機(jī)物類和氧等中時(shí)，隧穿勢(shì)壘(tunneling?barrier)還易受到其特性變化的影響。因此，不可期望所制造的器件特性始終如一，或者在沒(méi)有鈍化、有效的封裝以及對(duì)成形過(guò)程的動(dòng)力學(xué)的更好理解的情況下而能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。”