[實用新型]一種電極結構復用的阻變存儲器

有效

• 申請號: 201920523320.3
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN210607332U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 魏凌;尹延鋒;孫獻文
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園

本實用新型提供一種電極結構復用的阻變存儲器,該阻變存儲器從上到下依次是多個上電極，熱導率低的絕緣介質層，阻變層，多個下電極層；其中下電極層與阻變層為歐姆接觸，絕緣介質薄膜的熱擊穿電壓E_T1小于阻變層薄膜的熱擊穿電壓E_T2，阻變層需要施加觸發電壓E_TC將阻變層材料的電阻開關功能觸發,使阻變層位于高阻態或低阻值態，其中E_TC＜E_T2，未觸發和疲勞時的阻變層為絕緣介質層，本實用新型得到很小的實際電極，解決了目前的當存儲器電極下的阻變材料局部失效時，不能夠再次利用該電極的問題。

技術領域

本實用新型屬于超大集成規模中半導體非存儲器領域，具體涉及一種電極結構復用的阻變存儲器。

背景技術

阻變存儲器是一種通過外加不同極性、大小的電壓，改變阻變材料的電阻值，從而存儲數據的新型存儲器件?；谧枳冞^程發生的位置，阻變存儲器主要分為兩類，一類是界面效應阻變存儲器，其阻變過程發生在金屬/半導體或半導體/半導體的非歐姆接觸層界面處，一類是體效應阻變存儲器，其上下電極與阻變材料層為歐姆接觸，阻變過程發生于阻變材料層中。結構上主要由上電極、阻變層和下電極組成的MIM 結構。在目前現有的阻變存儲器陣列，通過光刻電極形成上下電極陣列，由上下位置對應的電極及其中間的阻變層作為一個阻變存儲器單元構成阻變存儲器陣列，當阻變存儲器單元中上下電極間的阻變材料失效時，該電極對于的存儲單元隨機報廢，該上下電極不能再被使用。

但是一般情況下，存儲器單元中的阻變材料因超過其擦寫的最大次數而失效，并不是上下電極間的阻變材料均失效，而僅僅是其中的一小部分失效。以圖1為例，在探針施加電信號的情況下，失效部分僅位于探針正下方的，如圖中陰影部分所示。但是基于目前的MIM結構的局限性，即使在該電極上移動探針的位置，該阻變存儲單元仍不能夠使用，只能夠更換電極選擇其他阻變存儲單元，即目前的存儲器當電極下的阻變材料局部失效時，不能夠再次利用該電極。

發明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本實用新型的目的在于提供一種當電極下的阻變材料局部失效時，能夠再次利用該電極的阻變存儲器。

本實用新型的結構如圖2所示，阻變存儲器的結構從上到下依次是多個上電極，熱導率低的絕緣介質層，阻變層，多個下電極層；其中下電極層與阻變層為歐姆接觸，絕緣介質薄膜的熱擊穿電壓E_T1小于阻變層薄膜的熱擊穿電壓E_T2。利用探針接觸上電極，探針的針尖面積小于電極面積，施加直流電壓E_T0,其中 E_T1≤E_T0＜E_T2，該電壓E_T0熱擊穿絕緣層，而在上電極與阻變層之間形成導電通路。阻變層需要施加觸發電壓E_TC將阻變層材料的電阻開關功能觸發,使阻變層位于高阻態或低阻值態，其中E_TC小于E_T2,未觸發時的阻變層的電阻值很高，相當于絕緣介質層。阻變層低阻態的阻值R_低＜高阻態的阻值R_高＜未觸發時阻變層阻值R_未。

本實用新型提供的阻變存儲器絕緣介質薄膜被熱擊穿，阻變層薄膜未被損壞，在上電極與阻變層薄膜之間形成電極通路，該導電通路的橫截面積即為上電極的有效面積,熱擊穿形成的電極通路就如尖針一般扎穿了絕緣介質薄膜，扎到了阻變層薄膜上面，從而實現阻變存儲器的小電極，減小實際電極面積，降低 RESET電流/電壓功耗，優化性能。