[發(fā)明專利]自整流電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)及3D交錯(cuò)陣列

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410461333.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN105470277B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯拓宏;徐崇威;周群策;賴韋利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/24
• 分類號(hào): H01L27/24
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

1.一種自整流電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含：

一第一電極層，由一第一金屬元素的氮化物構(gòu)成；

一第二電極層，由一與該第一金屬元素不同的第二金屬元素構(gòu)成；

一第一電阻轉(zhuǎn)換層與一第二電阻轉(zhuǎn)換層，其中該第一電阻轉(zhuǎn)換層夾設(shè)于該第一電極層與該第二電阻轉(zhuǎn)換層之間，且該第二電阻轉(zhuǎn)換層夾設(shè)于該第一電阻轉(zhuǎn)換層與該第二電極層之間；

其中該第一電阻轉(zhuǎn)換層具有一第一能隙，該第二電阻轉(zhuǎn)換層具有一第二能隙，該第一能隙小于該第二能隙；

其中該第一電阻轉(zhuǎn)換層是由該第一金屬元素的氧化物構(gòu)成，且該第二電阻轉(zhuǎn)換層是由該第二金屬元素的氧化物構(gòu)成；以及

一第三電阻轉(zhuǎn)換層，夾設(shè)于該第一電阻轉(zhuǎn)換層與該第一電極層之間，其中該第三電阻轉(zhuǎn)換層為非化學(xué)計(jì)量比的該第一金屬元素的氧化物，該第一電阻轉(zhuǎn)換層為化學(xué)計(jì)量比的該第一金屬元素的氧化物。

2.如權(quán)利要求1所述的自整流RRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一金屬元素及該第二金屬元素分別擇自組成的族群：Ti、Ta、Ni、Cu、W、Hf、Zr、Nb、Y、Zn、Co、Al、Si、Ge及其合金。

3.如權(quán)利要求1所述的自整流RRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一電阻轉(zhuǎn)換層是TiO₂層，該第二電阻轉(zhuǎn)換層是Ta₂O₅層，該第三電阻轉(zhuǎn)換層是TiO_x層，其中0<x<2。

4.如權(quán)利要求1所述的自整流RRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，該自整流RRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)是一雙極型的RRAM。

5.如權(quán)利要求1所述的自整流RRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二能隙比該第一能隙大至少0.5eV。

6.一種RRAM 3D交錯(cuò)陣列，其特征在于，包含：

一組彼此平行的水平導(dǎo)線，由一第一金屬元素的氮化物構(gòu)成；

一組彼此平行的垂直導(dǎo)線，由一與該第一金屬元素不同的第二金屬元素構(gòu)成；

一第一電阻轉(zhuǎn)換層與一第二電阻轉(zhuǎn)換層，形成于每一水平導(dǎo)線的側(cè)壁上并接觸于該組彼此平行的垂直導(dǎo)線；

其中該第一電阻轉(zhuǎn)換層具有一第一能隙，該第二電阻轉(zhuǎn)換層具有一第二能隙，該第一能隙小于該第二能隙；

其中該第一電阻轉(zhuǎn)換層是由該第一金屬元素的氧化物構(gòu)成，且該第二電阻轉(zhuǎn)換層是由該第二金屬元素的氧化層構(gòu)成；以及

一第三電阻轉(zhuǎn)換層，設(shè)置于該第一電阻轉(zhuǎn)換層與對(duì)應(yīng)該第一電阻轉(zhuǎn)換層的水平導(dǎo)線之間，其中該第三電阻轉(zhuǎn)換層為非化學(xué)計(jì)量比的該第一金屬元素的氧化物，該第一電阻轉(zhuǎn)換層為化學(xué)計(jì)量比的該第一金屬元素的氧化物。

7.如權(quán)利要求6所述的RRAM 3D交錯(cuò)陣列，其特征在于，該第一電阻轉(zhuǎn)換層是TiO₂層，該第二電阻轉(zhuǎn)換層是Ta₂O₅層，該第三電阻轉(zhuǎn)換層是TiO_x層，其中0<x<2。

8.如權(quán)利要求6所述的RRAM 3D交錯(cuò)陣列，其特征在于，該第一金屬元素及該第二金屬元素系分別擇自組成的族群：Ti、Ta、Ni、Cu、W、Hf、Zr、Nb、Y、Zn、Co、Al、Si、Ge及其合金。

9.如權(quán)利要求6所述的RRAM 3D交錯(cuò)陣列，其特征在于，該第二能隙比該第一能隙大至少0.5eV。

10.如權(quán)利要求6所述的RRAM 3D交錯(cuò)陣列，其特征在于，該組彼此平行的水平導(dǎo)線為位線，且該組彼此平行的垂直導(dǎo)線為字線。

11.如權(quán)利要求6所述的RRAM 3D交錯(cuò)陣列，其特征在于，該組彼此平行的水平導(dǎo)線為字線，且該組彼此平行的垂直導(dǎo)線為位線。