專利名稱：存儲(chǔ)單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可編程電阻存儲(chǔ)單元及其制造方法、以及包含這樣的存儲(chǔ)單 元的非易失性存儲(chǔ)器件。
背景技術(shù)：
對(duì)于存儲(chǔ)器件和很多其他應(yīng)用而言，采用雙穩(wěn)態(tài)器件或電路。例如，為了在存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)一位(bit)信息，可以采用能夠在至少兩個(gè)不同且持久的 狀態(tài)之間切換的雙穩(wěn)態(tài)器件。在向器件內(nèi)寫入邏輯"1"時(shí)，將其驅(qū)動(dòng)至所 述兩個(gè)持久狀態(tài)之一，在寫入邏輯"0"，或者擦除邏輯'T，時(shí)，將器件驅(qū) 動(dòng)至所述兩個(gè)不同狀態(tài)中的另一個(gè)。所述狀態(tài)中的每個(gè)一直持續(xù)到執(zhí)行向該 器件寫入信息或者擦除該器件中的信息的下一步驟為止?？扉W可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(FEPROM，又稱為快閃存儲(chǔ)器)被用于 半導(dǎo)體器件中且提供快速的塊(block)擦除操作。典型地，快閃存儲(chǔ)器每存 儲(chǔ)單元只采用一個(gè)晶體管，相對(duì)而言，已知的電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 (EEPROM)每存儲(chǔ)單元采用兩個(gè)晶體管。因而，快閃存儲(chǔ)器在半導(dǎo)體器件 上占用的空間更小，且制造成本低于EEPROM。然而，對(duì)進(jìn)一步節(jié)約空間發(fā)仍在繼續(xù)。為此，人們開(kāi)始研究將具有雙穩(wěn)態(tài)電阻的材料投入到半導(dǎo)體器件應(yīng)用 中。可以通過(guò)向材料施加適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)而使所述材料的電阻狀態(tài)可逆地改 變。這些電信號(hào)應(yīng)大于給定閾值VT且長(zhǎng)于給定時(shí)間t?？梢酝ㄟ^(guò)施加比VT 小得多的、不會(huì)對(duì)導(dǎo)電狀態(tài)造成損害的其他信號(hào)來(lái)讀取或分析所述材料的電阻狀態(tài)。過(guò)渡金屬氧化物是可以在 一 定條件下呈現(xiàn)出期望的雙穩(wěn)態(tài)電阻的 一 類 材料。已經(jīng)公開(kāi)了基于過(guò)渡金屬氧化物的非易失性雙端子存儲(chǔ)器件。這樣的 器件包括至少一個(gè)存儲(chǔ)單元，其包括這樣的布置，即至少兩個(gè)電極與過(guò)渡金 屬氧化物層接觸地設(shè)置。根據(jù)向所述電極之一施加的電脈沖相對(duì)于另一電極換。US6815744給出了這種器件的例子。為了進(jìn)行在電阻狀態(tài)之間的切換，過(guò)渡金屬氧化物經(jīng)歷的調(diào)節(jié)過(guò)程 (conditioning process )包括使過(guò)渡金屬氧化物經(jīng)歷適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)足夠長(zhǎng)的 時(shí)間段，這通過(guò)向如上所述的與所述過(guò)渡金屬氧化物層接觸的電極施加電信 號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述調(diào)節(jié)過(guò)程在過(guò)渡金屬氧化物內(nèi)產(chǎn)生了有限的導(dǎo)電區(qū)域，其可 以在兩個(gè)或更多電阻狀態(tài)之間可逆地切換。上述器件的缺點(diǎn)與調(diào)節(jié)過(guò)程相關(guān)。這是因?yàn)椋粌H該調(diào)節(jié)過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間， 而且需要在器件中逐單元執(zhí)行該過(guò)程。此外，由所述調(diào)節(jié)過(guò)程產(chǎn)生的有限導(dǎo) 電區(qū)域產(chǎn)生于所述電介質(zhì)材料中的任意位置，即無(wú)法通過(guò)良好定義的過(guò)程參 數(shù)控制導(dǎo)電路徑的位置。這會(huì)導(dǎo)致觀察到標(biāo)稱上相同的這樣的器件的電特性 的大的變化。總而言之，對(duì)于將基于過(guò)渡金屬氧化物的存儲(chǔ)單元用于生產(chǎn)類 型陣列中而言，這些問(wèn)題將帶來(lái)嚴(yán)重的缺陷。因此，希望提供一種緩解和/或避免與已知可編程電阻存儲(chǔ)單元相關(guān)的缺 陷的可編程電阻存儲(chǔ)單元。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一實(shí)施例，提供一種存儲(chǔ)單元，包括電阻性 結(jié)構(gòu)；耦接至所述電阻性結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)電極；以及至少一個(gè)蓄氬結(jié)構(gòu)，其 中向所述至少兩個(gè)電極之一施加電信號(hào)使得通過(guò)改變所述電阻性結(jié)構(gòu)內(nèi)的 氫離子濃度而改變所述電阻性結(jié)構(gòu)的電阻。為了啟動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程使得在所述電阻性結(jié)構(gòu)內(nèi)形成受限的導(dǎo)電區(qū)域，相對(duì) 于所述兩個(gè)電極中的另一個(gè)向所述至少兩個(gè)電才及中的一個(gè)施加諸如電脈沖 的電信號(hào)。所述電信號(hào)的施加還引起了從所述蓄氬結(jié)構(gòu)遷移且到所述電阻性 結(jié)構(gòu)中的氫的電離。與以前提出的器件相比，氬離子的遷移率有助于加速所 述調(diào)節(jié)過(guò)程，且縮短與所述調(diào)節(jié)過(guò)程相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間。不僅降 低了所述調(diào)節(jié)過(guò)程花費(fèi)的時(shí)間，而且還降低了與之相關(guān)的一些非均勻性。因 而，可以制造出與以前提出的存儲(chǔ)單元相比具有更低的操作特性統(tǒng)計(jì)分布且 可靠性提高的存儲(chǔ)單元。優(yōu)選地，所述電極中的至少一個(gè)和/或所述電阻性結(jié)構(gòu)至少部分嵌入在所 述蓄氫結(jié)構(gòu)內(nèi)。通過(guò)這種方式，增大了氫從蓄氫結(jié)構(gòu)遷移到電阻性結(jié)構(gòu)的區(qū)域。因而，這一特征可有助于進(jìn)一步加速所述調(diào)節(jié)過(guò)程。期望地，與所述電極中的至少一個(gè)整體地提供所述蓄氫結(jié)構(gòu)。該特征提 供的優(yōu)點(diǎn)在于，可以減少制造本發(fā)明的實(shí)施例的制造步驟的數(shù)量。由于所述 蓄氫結(jié)構(gòu)與所述電極中的至少一個(gè)整體地提供，而不是在通常形成于所述存 儲(chǔ)單元周圍的電介質(zhì)材料諸如二氧化硅內(nèi)，所以當(dāng)以存儲(chǔ)單元的陣列實(shí)施時(shí) 本根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)單元還具有節(jié)約體積的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橄噜彺鎯?chǔ)單元 之間的空間未被蓄氫結(jié)構(gòu)占據(jù)，因此允許更密地封裝存儲(chǔ)單元。優(yōu)選地，所述電極中的至少一個(gè)能滲透氫。這一特征有助于氫從蓄氫結(jié) 構(gòu)遷移到電阻性結(jié)構(gòu)內(nèi)，其有助于加速所述調(diào)節(jié)過(guò)程。期望地，所述電極中的至少一個(gè)包括用于將所述電極耦接到所述電阻性 結(jié)構(gòu)的耦接層，所述耦接層包括吸收至少0.1重量百分比的氫的材料。由于所述耦接層的材料選擇為吸收氫和/或?qū)渚哂杏H和勢(shì)(affinity),所以提高 了從蓄氫結(jié)構(gòu)遷移的氫被吸引至電阻性結(jié)構(gòu)內(nèi)的概率，其有助于加速所述調(diào) 節(jié)過(guò)程。就這一點(diǎn)而言，優(yōu)選地耦接層的材料包括下述材料之一釔(Pd)、 銥(Ir)、銠(Rh)、氫化物和含氫合金。就這一點(diǎn)而言，且出于舉例，所述 氫化物可包括氫化釔(YH2)和氫化鑭(LaH2)之一，所述合金可包括氫化 鎂鎳(Mg2NiH4)和氫化鑭鎳(LaNi5H6)之一。期望地，所述蓄氫結(jié)構(gòu)包括第一電介質(zhì)材料。這一特征提供的優(yōu)點(diǎn)在于， 通過(guò)由非導(dǎo)電材料構(gòu)成，所述蓄氫結(jié)構(gòu)的存在不會(huì)影響在調(diào)節(jié)過(guò)程期間在電 阻性結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的導(dǎo)電區(qū)域。優(yōu)選地，所述第一電介質(zhì)材料包括下述材料之一臭氧四乙氧基曱硅烷 (TFJ3S)、過(guò)渡金屬氧化物、金屬氫氧化物和沸石。就這一方面而言，且出 于舉例，所述過(guò)渡金屬氧化物可以是氫鴒氧化物(H-W03),所述金屬氫氧 化物可以是氬氧化鋁(Al(OH)3 )、氫氧化鍶(Sr(OH)2)和氫氧化鈣(Ca(0H)2) 之一，所述沸石可以是氫硅氧化物(H2Si205 )。優(yōu)選地，所述電阻性結(jié)構(gòu)包括過(guò)渡金屬氧化物。氬的離子遷移率在形成 于過(guò)渡金屬氧化物材料內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)提供了提高的導(dǎo)電性，因而有助于加 速所述調(diào)節(jié)過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的實(shí)施例，提供一種非易失存儲(chǔ)器件，包括至少 一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例的存儲(chǔ)單元。如上所述，在本發(fā)明的第 一方面的實(shí)施例中，不僅減少了所述調(diào)節(jié)過(guò)程占用的時(shí)間，而且還減少了與調(diào)節(jié)過(guò)程相關(guān)的一些非均勻性。因而，可以制造出與以前提出的存儲(chǔ)單元相 比具有更低的操作特性統(tǒng)計(jì)分布，且具有提高的可靠性的存儲(chǔ)單元。包括根 據(jù)本發(fā)明的第 一方面的實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的非易失存儲(chǔ)器件也表現(xiàn)出了這樣的特性。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的實(shí)施例中，將所述蓄氫結(jié)構(gòu)提供為 由至少兩個(gè)存儲(chǔ)單元共享。這一特征提供的優(yōu)點(diǎn)在于，降低了制造步驟的數(shù) 量以及與制造相關(guān)的成本，因?yàn)榕c每個(gè)存儲(chǔ)單元均提供蓄氫結(jié)構(gòu)的情況相比 減少了用于蓄氫結(jié)構(gòu)的材料。這一特征還提供了能更密集地封裝存儲(chǔ)單元的優(yōu)點(diǎn)。還提供了對(duì)應(yīng)的方法方面，因而根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例，提供了一種制造存儲(chǔ)單元的方法，包括步驟提供電阻性結(jié)構(gòu)；將至少兩個(gè)電極 耦接至所述電阻性結(jié)構(gòu)；以及提供至少一個(gè)蓄氫結(jié)構(gòu)?？梢詫⑺銎骷卣髦械娜魏我粋€(gè)應(yīng)用于本發(fā)明的方法方面，反之亦 然。可以將本發(fā)明某一方面的特征應(yīng)用于本發(fā)明的另一方面?？梢詫⑺_(kāi) 的任何實(shí)施例與圖示和/或文字描述的其他實(shí)施例中的一個(gè)或幾個(gè)相結(jié)合。這 對(duì)于所述實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征也是可行的。


現(xiàn)在將通過(guò)舉例的方式參考下述附圖，其中圖1A示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)施例；圖1B示意性地示出了圖1A所示實(shí)施例的替代布置；圖2A示意性地示出了本發(fā)明的另 一實(shí)施例；圖2B示意性地示出了圖2A所示實(shí)施例的替代布置；圖3示出了關(guān)于本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；以及圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的方法。
具體實(shí)施方式
在本說(shuō)明書中，采用相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分。 圖1A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的存儲(chǔ)單元10。存儲(chǔ)單元10 包括電阻性結(jié)構(gòu)1 。在至少兩個(gè)電極Ml和M2之間提供所述電阻性結(jié)構(gòu)1 。 選擇電阻性結(jié)構(gòu)1的材料，使得電阻性結(jié)構(gòu)1表現(xiàn)出至少兩個(gè)穩(wěn)定的電阻狀態(tài)，可以通過(guò)向電極Ml和M2中的一個(gè)施加相對(duì)于電極Ml和M2中的另 一個(gè)的電信號(hào)而使電阻性結(jié)構(gòu)1的電阻在所表現(xiàn)出來(lái)的電阻狀態(tài)之間切換。 存儲(chǔ)單元IO還包括至少一個(gè)蓄氫結(jié)構(gòu)2。盡管在下文中將參考由過(guò)渡金屬氧化物構(gòu)成的電阻性結(jié)構(gòu)1描述本發(fā)明 的實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于此，電阻性結(jié)構(gòu)1可選擇為包括任何其他適當(dāng) 的材料。為了啟動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程從而在過(guò)渡金屬氧化物中形成受限的導(dǎo)電區(qū)域，向至 少兩個(gè)電極M1和M2中的一個(gè)相對(duì)于兩個(gè)電才及M1和M2中的另一個(gè)施加 諸如電脈沖的電信號(hào)。電信號(hào)的施加還引起了從蓄氫結(jié)構(gòu)2遷移到電阻性結(jié) 構(gòu)1的過(guò)渡金屬氧化物內(nèi)的氫的電離。與前面提到的器件相比，氫離子的遷 移率(mobility)有助于所述調(diào)節(jié)過(guò)程的加速，并使與所述調(diào)節(jié)過(guò)程相關(guān)的 電化學(xué)反應(yīng)具有縮短的持續(xù)時(shí)間。不僅降低了調(diào)節(jié)過(guò)程所占用的時(shí)間，而且 還降低了與之相關(guān)的一些非均勻性。因而，可以制造出與前面提到的存儲(chǔ)單元相比具有更低的操作特性統(tǒng)計(jì)分布且具有提高的可靠性的存儲(chǔ)單元。因 而，與前述器件的情況相比，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的存儲(chǔ)單元10的電阻能 夠更快地切換。在本發(fā)明一實(shí)施例中，蓄氫結(jié)構(gòu)2包括電介質(zhì)材料，下文中稱為第一電 介質(zhì)材料，其可以選擇為包括下述材料之一臭氧四乙氧基曱硅烷(TEOS)、 過(guò)渡金屬氧化物、金屬氫氧化物和沸石。在這點(diǎn)上，且為了舉例，過(guò)渡金屬 氣化物可以是氫鴒氧化物(H-W03),金屬氫氧化物可以是氫氧化鋁 (Al(OH)3)、氫氧化鍶(Sr(OH)2)和氫氧化鈣(Ca(OH)2)之一，沸石可以 是氫硅氧化物(H2Si205 )。在本發(fā)明的實(shí)施例中，電才及Ml 、 M2中的至少 一個(gè)和/或電阻性結(jié)構(gòu)1 至少部分嵌入在蓄氫結(jié)構(gòu)2內(nèi)。因而，增大了氫從蓄氫結(jié)構(gòu)2遷移到過(guò)渡金 屬氧化物內(nèi)的區(qū)域。因而，這一特征有助于進(jìn)一步加速調(diào)節(jié)過(guò)程?；蛘撸?氫結(jié)構(gòu)2與電極M1、 M2中的至少一個(gè)整體地提供，而不是在電介質(zhì)材料5 中，電介質(zhì)材料5通常形成于存儲(chǔ)單元10周圍且例如是二氧化硅。這可以 通過(guò)使用包括氫的材料例如存儲(chǔ)氫的金屬用于電極M1、 M2來(lái)實(shí)現(xiàn)。這也可 以通過(guò)將含氫材料的顆粒引入到電極M1、 M2內(nèi)，例如將該顆粒嵌入到電極 Ml、 M2內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，本發(fā)明的實(shí)施例不限于隔離地提供蓄氬結(jié)構(gòu)2的 上述特定布置，他們可以相互結(jié)合地提供。實(shí)際上，本發(fā)明的范圍嚢括允許氫遷移到電阻性結(jié)構(gòu)1的蓄氫結(jié)構(gòu)2的任何布置。從圖1A可以看出，存儲(chǔ)單元10的電極M1和M2包括鉑制成的金屬性 層3，例如用于耦接至電阻性結(jié)構(gòu)1。為了改善與金屬性層3的接觸，可以 在電極Ml和M2的表面上涂覆粘合層4。就這一點(diǎn)而言，金屬性層3也可 設(shè)置有粘合層4。例如，粘合層4的材料可以是鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭 (Ta)或氮化鉭(TaN)。為了促進(jìn)氫從蓄氫結(jié)構(gòu)2向電阻性結(jié)構(gòu)1遷移，電 極Ml和M2包括能夠滲透和/或吸收氫的材料。在本發(fā)明一實(shí)施例中，還使電極M1和M2包括至少一個(gè)電連接器，例 如通孔插塞，其用于連接至CMOS分層布置的最前面的層。圖1B示出了該 布置，其中電極M2示出為通孔插塞。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的存儲(chǔ)單元20。在這個(gè)例子中，電極 Ml 、 M2包括通過(guò)其連接至電阻性結(jié)構(gòu)1的耦接層6。耦接層6的材料選擇 為吸收氫和/或?qū)渚哂杏H和勢(shì)。因而，提高了從蓄氫結(jié)構(gòu)2遷移的氫被吸引 到電阻性結(jié)構(gòu)l的概率，其有助于加速所述調(diào)節(jié)過(guò)程。就這一點(diǎn)而言，優(yōu)選 地耦接層6的材料吸收至少0.1重量百分比的氫。例如，耦接層6的材料包 括下述材料之一鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、氫化物和包括氫的合金。 就這一點(diǎn)而言，且為了舉例，該氫化物可包括氫化釔(YH2)和氫化鑭(LaH2) 之一，該合金可包括氫化鎂鎳(Mg2NiH4)和氫化鑭鎳(LaNi5H6)之一。在與電極M1、M2中的至少一個(gè)整體地提供蓄氫結(jié)構(gòu)2的本發(fā)明一實(shí)施 例中，這可以通過(guò)在耦接層6中引入含氫顆粒來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)耦接層6的材料不 含氫時(shí)，例如當(dāng)耦接層6包括鈀、銥或銠時(shí)，可以在含氫氣氛中退火耦接層 6，由此在耦接層6中引入氬。圖2B示出了圖2A所示實(shí)施例的供選布置，其中僅向電極M1、 M2之 一提供耦接層6，且兩電極中的另 一個(gè)是用于連接至CMOS襯底的通孔插塞。本發(fā)明還涵蓋包括至少一個(gè)如上所述的、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)單元 10、 20的非易失性存儲(chǔ)器件。非易失性存儲(chǔ)器件包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存 儲(chǔ)單元10、 20的陣列時(shí)，將所述蓄氫結(jié)構(gòu)2設(shè)置為由相鄰存儲(chǔ)單元10、 20 共享。這可以通過(guò)在所有的存儲(chǔ)單元10、 20或一些相鄰的存儲(chǔ)單元10、 20 之間提供毗鄰的蓄氫結(jié)構(gòu)2而在陣列中實(shí)施。圖3示出了與本發(fā)明的實(shí)施例相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該結(jié)果通過(guò)作為時(shí)間的 函數(shù)的、在存儲(chǔ)單元的導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)流動(dòng)的電流的圖繪示了對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的監(jiān)視，其中兩個(gè)參數(shù)都以任意單位測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)中，圖1A所示的但不具有蓄氫結(jié)構(gòu)2的存儲(chǔ)單元10分別經(jīng)受如曲線A所示的沒(méi)有氫，如曲線B所示的 氣體形式的水，以及如曲線C所示的氬氣。在該實(shí)驗(yàn)中，電阻性結(jié)構(gòu)l的電 介質(zhì)材料為過(guò)渡金屬氧化物，具體而言，為摻鉻鈥酸鍶。氣體被引入到其中 放置存儲(chǔ)單元10的真空室內(nèi)。向電極M1、 M2之間施加1.106V/m的電場(chǎng)， 以啟動(dòng)所述調(diào)節(jié)過(guò)程。乂人圖3的曲線A可以看出，通過(guò)在電才及M1、 M2之間施加電壓在導(dǎo)電 區(qū)域內(nèi)激發(fā)的電流的幅度大約為2E-7，并且在測(cè)量電流的時(shí)間范圍內(nèi)沒(méi)有增 大。該結(jié)果描述了以前提出的器件中的調(diào)節(jié)過(guò)程。具體而言，所述結(jié)果表明， 在以前提出的器件中，在所述實(shí)驗(yàn)的測(cè)量時(shí)限內(nèi)未發(fā)生調(diào)節(jié)過(guò)程。參考圖3中的曲線B,可以看出，通過(guò)在存儲(chǔ)單元10附近引入氣體形 式的水，與曲線A中的情況相比，以較高的電流幅度即約1E-5開(kāi)始了所述 調(diào)節(jié)過(guò)程。此外，在20個(gè)任意單位的時(shí)間度量處，電流幅度開(kāi)始增大且在 700個(gè)任意單位的時(shí)間度量前達(dá)到值1。參考圖3中的曲線C，可以看出，通過(guò)在存儲(chǔ)單元10附近引入氫，與 曲線A或B的情況相比，以更高的電流幅度即大約3E-4開(kāi)始了所述調(diào)節(jié)過(guò) 程。此外，有利地，電流在50個(gè)任意單位的時(shí)間度量前達(dá)到值1。圖3所示的結(jié)果支持了這樣的事實(shí)，即，過(guò)渡金屬氧化物層中氫離子的 存在加速了在其中開(kāi)始的調(diào)節(jié)過(guò)程。這為在本發(fā)明的實(shí)施例中引入蓄氫結(jié)構(gòu) 2打下了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在參考圖4，其示意性示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的方法。根據(jù)本發(fā)明 一實(shí)施例的方法始于在步驟Sl中形成電阻性結(jié)構(gòu)1。電阻性結(jié)構(gòu)1的材料 選擇為過(guò)渡金屬氧化物。在步驟S2中，至少兩個(gè)電極M1、 M2形成為耦接 至電阻性結(jié)構(gòu)l。在步驟S3中，形成蓄氫結(jié)構(gòu)2，標(biāo)志著工藝的結(jié)束。根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施例的方法不限于執(zhí)行一次，即，在完成步驟S3之后，該工藝可 以環(huán)回至方法的開(kāi)始，且步驟Sl到S3可重復(fù)執(zhí)行，由此制造根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例的多層存儲(chǔ)單元。步驟Sl到S3中的任何一個(gè)可以并行或者不保持嚴(yán)格任何一個(gè)?？梢詫?duì)應(yīng)于如上所述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)單元內(nèi)的特征， 以額外的步驟補(bǔ)充參考圖4描述的方法。盡管已經(jīng)參考電阻性結(jié)構(gòu)2和至少兩個(gè)電極M1、M2的堆疊布置描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于此，任何合適的布置均落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如將電阻性結(jié)構(gòu)2和電極Ml 、 M2平行于x平面布置。有利地，本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于具有兩種以上的持久電阻狀態(tài)的材料。上文純粹以舉例方式描述了本發(fā)明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以做出細(xì)節(jié)的修改。可以以獨(dú)立的方式或者任意合適的組合的方式提供本說(shuō)明書中以及(適 當(dāng)時(shí))權(quán)利要求和附圖中公開(kāi)的每個(gè)特征。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)單元，包括電阻性結(jié)構(gòu)；耦接至所述電阻性結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)電極；以及至少一個(gè)蓄氫結(jié)構(gòu)，其中向所述至少兩個(gè)電極之一施加電信號(hào)使得所述電阻性結(jié)構(gòu)的電阻通過(guò)改變?cè)撾娮栊越Y(jié)構(gòu)中的氫離子濃度而被改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述電極中的至少一個(gè)和/或 所述電阻性結(jié)構(gòu)至少部分地嵌入在所述蓄氫結(jié)構(gòu)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述蓄氫結(jié)構(gòu)與所述電極中 的至少一個(gè)整體地設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述電極中的至少一個(gè)可以滲透氫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述電極中的至少一個(gè)包括 用于將所述電極耦接至所述電阻性結(jié)構(gòu)的耦接層，所述耦接層包括吸收至少 0.1重量百分比的氫的材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)單元，其中所述耦接層包括下述材料之 一釔、銥、銠、氫化物和含氫合金。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述蓄氫結(jié)構(gòu)包括第一電介 質(zhì)材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)單元，其中所述第一電介質(zhì)材料包括下 述材料之一臭氧四乙氧基曱硅烷TEOS、過(guò)渡金屬氧化物、金屬氫氧化物 和沸石。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中所述電阻性結(jié)構(gòu)包括過(guò)渡金屬氧化物。
10. —種非易失性存儲(chǔ)器，包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元。
11. 一種非易失性存儲(chǔ)器，包括至少兩個(gè)如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元， 其中將所述蓄氫結(jié)構(gòu)設(shè)置為由所述至少兩個(gè)存儲(chǔ)單元共享。
12. —種制造存儲(chǔ)單元的方法，包括步驟 步驟S1，提供電阻性結(jié)構(gòu)；步驟S2，將至少兩個(gè)電極耦接至所述電阻性結(jié)構(gòu)；以及 步驟S3，提供至少一個(gè)蓄氫結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中在提供至少一 個(gè)蓄氫結(jié)構(gòu)的步驟中，所述電極中的至少一個(gè)和/或所述電阻性結(jié)構(gòu)至少部分 地嵌入在所述蓄氫結(jié)構(gòu)中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中在提供至少一 個(gè)蓄氫結(jié)構(gòu)的步驟中，所述蓄氫結(jié)構(gòu)與所述電極中的至少一個(gè)整體地設(shè)置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中所述電極中的 至少一個(gè)選擇為能夠滲透氫。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中所述電極中的 至少一個(gè)包括用于將所述電極耦接至所述電阻性結(jié)構(gòu)的耦接層，所述耦接層 包括吸收至少0.1重量百分比的氫的材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中所述耦接層選 擇為包括下述材料之一把、銥、銠、氫化物和含氫合金。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中所述蓄氫結(jié)構(gòu) 選擇為包括第一電介質(zhì)材料。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中所述第一電介 質(zhì)材料選擇為包括下述材料之一臭氧四乙氧基曱硅烷TEOS、過(guò)渡金屬氧 化物、金屬氫氧化物和沸石。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造存儲(chǔ)單元的方法，其中所述電阻結(jié)構(gòu) 選擇為包括過(guò)渡金屬氧化物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)單元，包括電阻性結(jié)構(gòu)；至少兩個(gè)耦接至所述電阻性結(jié)構(gòu)的電極；以及至少一個(gè)蓄氫結(jié)構(gòu)，其中向所述至少兩個(gè)電極之一施加電信號(hào)使得所述電阻性結(jié)構(gòu)的電阻通過(guò)改變?cè)撾娮栊越Y(jié)構(gòu)中的氫離子濃度而被改變。
文檔編號(hào)G11C11/56GK101237024SQ20071018676
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者埃里克·A·約瑟夫, 林仲漢, 格哈德·I·梅杰, 約翰尼斯·G·貝德諾茲, 西格弗里德·F·卡格, 阿萊詹德羅·G·施羅特 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司