專利名稱：存儲(chǔ)元件陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)元件陣列。
背景技術(shù)：
隨著器件的小型化和密集化，現(xiàn)在需要對(duì)電子元件進(jìn)一步小型化。例如， 己知一種開關(guān)元件，其開關(guān)操作是通過(guò)在彼此相距微小間隙(納米間隙(nanogap))的兩個(gè)電極之間施加電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體而言，例如己經(jīng)發(fā)展了一種開關(guān)元件，這種開關(guān)元件由穩(wěn)定材 料——二氧化硅和金制成，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的制造方法——掩蔽蒸發(fā)來(lái)制造， 并且能夠穩(wěn)定地重復(fù)開關(guān)操作(例如參見日本特開No. 2005-79335)。為了將這種具有納米間隙的開關(guān)元件應(yīng)用于高密度存儲(chǔ)器，必須將開關(guān) 元件排列成陣列。但是，如果只有開關(guān)元件排列成陣列，則會(huì)產(chǎn)生潛通路 (sneakpath)電流，這會(huì)導(dǎo)致難以讀取、寫入和刪除數(shù)據(jù)的問(wèn)題。因此，可考慮利用晶體管或二極管將開關(guān)元件從外部電路分離的方法， 例如就像一種存儲(chǔ)單元(storage cell)，將由非線性電阻層以及絕緣層構(gòu)成 的層疊膜與用于將層疊膜從外部電路分離的MOS晶體管結(jié)合起來(lái)(例如參見 日本特開No. Hei 7-106440)。但是，如果利用晶體管或二極管將具有納米間隙的開關(guān)元件從外部電路 分離，則會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題因?yàn)殡s質(zhì)原子的數(shù)量嚴(yán)重影響開關(guān)元件的特性， 所以難以進(jìn)行小型化；并且陣列化工藝的數(shù)量多，工藝復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是通過(guò)在存儲(chǔ)元件陣列中使用具有納米間隙的開關(guān)元件 作為存儲(chǔ)元件的簡(jiǎn)單配置，來(lái)實(shí)現(xiàn)讀取、寫入以及刪除數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化。根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供一種存儲(chǔ)元件陣列，包括排列成陣列的多 個(gè)存儲(chǔ)元件，其中所述存儲(chǔ)元件是開關(guān)元件，每個(gè)開關(guān)元件包括納米量級(jí)的間隙，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù)定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象，并且所述 存儲(chǔ)元件陣列設(shè)置有隧道元件，所述隧道元件分別串聯(lián)連接所述開關(guān)元件， 在施加所述預(yù)定電壓時(shí)，每個(gè)所述隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān)元件的潛 通路電流。根據(jù)本發(fā)明的第二方案，提供一種存儲(chǔ)元件陣列，包括排列成陣列的多 個(gè)存儲(chǔ)元件，其中所述存儲(chǔ)元件是開關(guān)元件，每個(gè)開關(guān)元件包括納米量級(jí)的 間隙，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù)定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象，所述存儲(chǔ) 元件陣列設(shè)置有隧道元件，所述隧道元件分別串聯(lián)連接所述開關(guān)元件，在施 加所述預(yù)定電壓時(shí)，每個(gè)所述隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān)元件的潛通路 電流，并且所述開關(guān)元件和所述隧道元件排列為在垂直方向上對(duì)準(zhǔn)，并分別 通過(guò)導(dǎo)電保護(hù)膜相互連接。利用本發(fā)明，僅僅通過(guò)設(shè)置隧道元件這樣的簡(jiǎn)單配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)讀取、 寫入以及刪除數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化，并且能夠提高開關(guān)元件的開關(guān)操作的穩(wěn)定性，以 及提高存儲(chǔ)元件陣列的集成度。


根據(jù)下面給出的詳細(xì)描述以及附圖，本發(fā)明的上述以及其它目的、優(yōu)點(diǎn) 和特征將被更加全面地理解，附圖僅通過(guò)示例的方式給出，因此不是要作為 對(duì)本發(fā)明的限制的定義，其中圖1是示例作為采用本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)元件陣列的電路圖；圖2是示意性示出示例作為采用本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)元件陣列的主要 部分的剖視圖；圖3是示出存儲(chǔ)元件陣列中電流路徑的示意圖；圖4是示出存儲(chǔ)元件陣列中設(shè)置的隧道元件的電子特性的示意圖；以及圖5A和圖5B是圖3所示的電流路徑的電路圖。
具體實(shí)施方式
下文中參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。但是本發(fā)明的范圍不限于所 示實(shí)例。圖1是示例作為采用本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)元件陣列100的電路圖。圖2是示意性示出示例作為采用本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)元件陣列100的主要部 分的剖視圖。本實(shí)施例的存儲(chǔ)元件陣列IOO是高密度存儲(chǔ)器，其中，作為多個(gè)存儲(chǔ)元件的多個(gè)開關(guān)元件70排列成陣列(二維陣列)，例如圖l所示。在存儲(chǔ)元件陣列100中，每個(gè)開關(guān)元件70串聯(lián)連接每個(gè)隧道元件40， 例如圖l所示。具體而言，例如圖2所示，存儲(chǔ)元件陣列100包括絕緣襯底10和第一 電極20，絕緣襯底10包括凹部10a，第一電極20設(shè)置在每個(gè)凹部10a中。 存儲(chǔ)元件陣列100還包括設(shè)置在絕緣襯底10上表面上的絕緣材料30、設(shè)置 在每個(gè)第一電極20上表面上的隧道元件40、以及設(shè)置在每個(gè)隧道元件40上 表面上的導(dǎo)電保護(hù)膜50。存儲(chǔ)元件陣列100還包括第二電極60和開關(guān)元件 70，第二電極60設(shè)置在每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50上方，開關(guān)元件70包括設(shè)置在 每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50與每個(gè)第二電極60之間的納米間隙71。具體而言，絕緣材料30設(shè)置為例如與絕緣襯底10的上表面接觸以覆蓋 第一電極20，并設(shè)置有孔洞31，用于暴露第一電極20上表面的部分。每個(gè)隧道元件40例如設(shè)置在每個(gè)孔洞31中的第一電極20的上表面上。每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50例如設(shè)置在每個(gè)孔洞31中的每個(gè)隧道元件40的上 表面上。每個(gè)第二電極60例如設(shè)置在與其接觸的絕緣材料30的上表面上，并設(shè) 置為通過(guò)覆蓋孔洞31的開孔部分，將孔洞31的內(nèi)部與空氣隔離。此外，每 個(gè)第二電極60設(shè)置有第二電極突出部61，在覆蓋孔洞31的開孔部分的部分 向?qū)щ姳Ｗo(hù)膜50突出。每個(gè)第二電極突出部61的尖端例如位于每個(gè)孔洞31 的內(nèi)表面。每個(gè)開關(guān)元件70包括納米量級(jí)的間隙(納米間隙71)，該間隙例如形成 在每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與每個(gè)第二電極突出部61的尖端之間。每個(gè) 開關(guān)元件70例如由每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面和每個(gè)第二電極突出部61 的尖端組成。絕緣襯底10構(gòu)成支撐部件，例如用于在上面設(shè)置存儲(chǔ)元件陣列100的 電極(第一電極20)和絕緣材料30。絕緣襯底10的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)(quality of material)沒有特別限制。具體而言，絕緣襯底10的表面形狀例如可以是平面或者非平坦表面，只要該表面包括用于設(shè)置第一電極20的凹部10a。此外，絕緣襯底10例如可以是硅等 材料制成的半導(dǎo)體襯底，其表面上有氧化物膜，或者可以是本身具有絕緣特 性的襯底。此外，作為絕緣襯底10的材質(zhì)，例如玻璃、氧化物如二氧化硅 (Si02)、以及氮化物如氮化硅(SiN)是優(yōu)選的，并且二氧化硅(Si02)是理想的材 料，因?yàn)樗c第一電極20的粘合性大，并且在其制造過(guò)程中自由度大。絕緣材料30構(gòu)成支撐部件，例如用于在存儲(chǔ)元件陣列100的兩種電極(第 一電極20和第二電極60)之間設(shè)置一個(gè)間隔。絕緣材料30的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)沒有特別限制。具體而言，絕緣材料30的表 面形狀例如可以是平面或者非平坦表面，只要該表面包括孔洞31。此外，絕 緣材料30例如可以是在絕緣襯底10的一部分上面設(shè)置氧化物膜等材料，或 者可以是在絕緣襯底10的整個(gè)表面上除了去除了氧化物膜的部分之外設(shè)置 氧化物膜等材料。此外，作為絕緣材料30的材質(zhì)，例如玻璃、氧化物如二 氧化硅(Si02)、以及氮化物如氮化硅(SiN)是優(yōu)選的，并且二氧化硅(Si02)是理 想的材料，因?yàn)樗c第一電極20、第二電極60的粘合性大，并且在其制造 過(guò)程中自由度大。每個(gè)第一電極20例如通過(guò)與每個(gè)第二電極60成為一對(duì)電極，配置為接 收施加預(yù)定電壓，以使每個(gè)開關(guān)元件70進(jìn)行開關(guān)操作。每個(gè)第一電極20的形狀沒有特別限制，只要第一電極20設(shè)置在絕緣襯 底10的凹部10a中，并且每個(gè)第一電極20的形狀能夠適當(dāng)?shù)睾腿我獾馗淖儭Ｃ總€(gè)第一電極20的材質(zhì)沒有特別限制，但是優(yōu)選地，至少是從例如金、 銀、鉬、鈀、鎳、鋁、鈷、鉻、銠、銅、鎢、鉭、碳、以及它們的合金中選 擇的一種。為了加強(qiáng)與絕緣襯底IO、絕緣材料30的粘合力，例如，可使用 兩層或更多層不同的金屬堆疊在它們每一個(gè)的上面作為這里的每個(gè)第一電 極20。具體而言，每個(gè)第一電極20例如可以是由鉻和金組成的層疊(多層) 結(jié)構(gòu)。每個(gè)隧道元件40防止例如在電極之間(一個(gè)第一 電極20與一個(gè)第二電極 60之間)施加預(yù)定電壓的時(shí)候產(chǎn)生潛通路電流流向存儲(chǔ)元件陣列100中包括 的另一個(gè)開關(guān)元件70。此外，每個(gè)隧道元件40例如通過(guò)每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50串聯(lián)連接每個(gè)開關(guān)元件70，該導(dǎo)電保護(hù)膜50置于隧道元件40與開關(guān)元件70之間。每個(gè)隧道元件40的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)沒有特別限制，而是可使用任意元件， 只要該元件中能夠觀察到隧道效應(yīng)(例如參見圖4)。具體而言，例如以"金 屬-幾納米厚的絕緣材料-金屬"的方式，通過(guò)將絕緣材料置于金屬之間來(lái)形 成每個(gè)隧道元件40。作為金屬，例如優(yōu)選金、銀、銅、鋁、鈦、鉤、以及鎳， 但是并非特別限制于這些金屬。此外，作為絕緣材料，例如優(yōu)選八1203和MgO， 但是并非特別限制于由這些材料制成的絕緣材料。每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50例如通過(guò)與第二電極60的每個(gè)第二電極突出部分61 配對(duì)，使得每個(gè)開關(guān)元件70能夠進(jìn)行開關(guān)操作。此外，每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50例如將每個(gè)隧道元件40與每個(gè)開關(guān)元件70(納 米間隙71)分離開。由此能夠提高開關(guān)元件70開關(guān)操作的穩(wěn)定性。每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)沒有特別限制。具體而言，每個(gè)導(dǎo)電 保護(hù)膜50的表面形狀例如可以是平面或者非平坦表面。此外，作為導(dǎo)電保 護(hù)膜50的材質(zhì)，例如優(yōu)選從金、銀、鉬、鈀、鎳、鋁、鈷、鉻、銠、銅、 碳、以及它們的合金中選擇的至少其中一種；更優(yōu)選從鎢、鉭、鈦、以及它 們的合金中選擇的至少其中一種，鎢、鉭、鈦在化學(xué)上穩(wěn)定并且熔點(diǎn)高。第二電極60例如通過(guò)與每個(gè)第一電極20配對(duì)，適于接收施加預(yù)定電壓， 以使每個(gè)開關(guān)元件70進(jìn)行開關(guān)操作。然后，第二電極60例如通過(guò)與導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面配對(duì)，使得開關(guān) 元件70能夠進(jìn)行開關(guān)操作。第二電極60的形狀沒有特別限制，只要該形狀包括第二電極突出部分 61，并且能夠適當(dāng)?shù)睾腿我獾馗淖儭５诙姌O60的材質(zhì)沒有特別限制，但是例如從金、銀、鉑、鈀、鎳、 鋁、鈷、鉻、銠、銅、鎢、鉭、碳、以及它們的合金中選擇的至少其中一種。 為了加強(qiáng)與絕緣材料30的粘合力，可將兩層或更多層不同的金屬層疊起來(lái) 用作這里的每個(gè)第二電極60。具體而言，每個(gè)第二電極60可配置為例如由 鉻和金組成的層疊(多層)結(jié)構(gòu)。每個(gè)開關(guān)元件70例如是包括量級(jí)為納米的間隙(納米間隙71)的元件， 其中，通過(guò)在電極之間(每個(gè)第一電極20與每個(gè)第二電極60之間)施加預(yù)定 電壓，會(huì)發(fā)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象(switchingphenomenon)。每個(gè)納米間隙71的寬度，即每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與每個(gè)第二電極突出部分61的尖端之間的距離(間隙)G例如優(yōu)選在O nm<G《13 nm的范 圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.8nnKG〈.2nm的范圍內(nèi)將距離G的上限值設(shè)定為13nm的原因是，例如，如果通過(guò)掩蔽蒸發(fā)工 藝形成間隙，則在大于13 nm的間隙間距中不發(fā)生開關(guān)動(dòng)作。另一方面，將距離G的下限值設(shè)定為大于O nm的值的原因是，如果將 距離G設(shè)定為0 nm，則該狀態(tài)意味著導(dǎo)電保護(hù)膜50與第二電極60短路。 順便提及，用顯微鏡測(cè)量難以確定下限值，但是可以將下限值視作能夠產(chǎn)生 隧道電流的最小距離。也就是說(shuō)，下限值是能夠觀察到量子力學(xué)隧道效應(yīng)的 距離的理論值，此時(shí)開關(guān)元件70的伏安特性不遵守歐姆定律。順便提及，將電阻值代入隧道電流的理論公式，會(huì)巨夠獲得0.8 nm<G<2.2 nm的范圍作為間隙間距的計(jì)算結(jié)果。此外，每個(gè)納米間隙71(導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與第二電極突出部分61 的尖端之間)的直流電電阻優(yōu)選為例如大于UQ并小于IOTQ，更優(yōu)選為大于iom。將電阻的上限值設(shè)定為ioro的原因是，在ioro以上時(shí)不發(fā)生開關(guān)動(dòng)作。另一方面，將電阻的下限值設(shè)定為uq的原因是，在當(dāng)前條件下電阻不 會(huì)低于lm ，因此將lm的值設(shè)定為下限。順便提及，如果將開關(guān)元件70視作開關(guān)，則在開關(guān)的斷開狀態(tài)下電阻 越高，開關(guān)就越好。因此，上限值優(yōu)選為較高的值。但是，如果開關(guān)元件70在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻為"Q，則容易流過(guò)量級(jí)為幾個(gè)mA的電流，從而存在 損壞其它元件的可能性。因此，優(yōu)選將下限值設(shè)定為大約l(UQ。順便提及，例如可以在導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與第二電極突出部分61 的尖端相對(duì)的每個(gè)區(qū)域中，形成每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與每個(gè)第二電 極突出部分61的尖端之間納米量級(jí)的一個(gè)或多個(gè)相鄰部分(納米間隙71)。此外，在每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與每個(gè)第二電極突出部分61的尖 端之間可形成島部(沙丘部分)，島部例如由導(dǎo)電保護(hù)膜50和第二電極60的 成分制成。在這種情況下，每個(gè)島部與每個(gè)表面以及尖端之間的關(guān)系唯一所 要求的是，例如在每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與每個(gè)島部之間以及在每個(gè)第二電極突出部分61的尖端與島部之間形成預(yù)定間隙(納米間隙71)，并且 每個(gè)導(dǎo)電保護(hù)膜50的上表面與每個(gè)第二電極突出部分61的尖端不短路。 下面描述存儲(chǔ)元件陣列100的制造方法。例如通過(guò)以下步驟制造存儲(chǔ)元件陣列100: (a)在絕緣襯底10的凹部10a 中制作第一電極20; (b)制作絕緣材料30以覆蓋第一電極20，并在絕緣材 料30中形成孔洞31以暴露出第一電極20上表面的一部分；(c)在孔洞31 中，在第一電極20的上表面上制作隧道元件40; (d)在孔洞31中，在隧道 元件40的上表面上制作導(dǎo)電保護(hù)膜50;以及(e)通過(guò)掩蔽蒸發(fā)工藝在絕緣材 料30的上表面上、在孔洞31的開孔部分中、以及在孔洞31的內(nèi)部制作第 二電極60，從而形成包括納米間隙71的開關(guān)元件70。例如，可使用光刻、干蝕刻、濕蝕刻、以及舉離工藝進(jìn)行存儲(chǔ)元件陣列 100(第一電極20和第二電極60)、隧道元件40、導(dǎo)電保護(hù)膜50等部件的布 線的圖案制作。順便提及，存儲(chǔ)元件陣列IOO的上述制造方法僅僅是一個(gè)實(shí)例，本發(fā)明 的制造方法并不限于該方法。下面參照?qǐng)D3至圖5B描述存儲(chǔ)元件陣列100的特性。例如圖3所示，假定在存儲(chǔ)元件陣列100中有4對(duì)以上開關(guān)元件70和 隧道元件40排列成陣列(二維陣列)。如果存儲(chǔ)元件陣列不設(shè)置隧道元件40，只以陣列方式設(shè)置開關(guān)元件70， 則向電流路徑A(圖3中粗線所示路徑)施加預(yù)定電壓(例如"V")時(shí)，因?yàn)槌?了要成為目標(biāo)的電流路徑A以外的潛通，所以電流也流過(guò)電流路徑B(圖3 中虛線所示路徑)。另一方面，在像本發(fā)明的存儲(chǔ)元件陣列100 —樣，成對(duì)的開關(guān)元件70 和隧道元件40排列成陣列的情況下，當(dāng)向電流路徑A施加預(yù)定電壓("V") 時(shí)，電流只流過(guò)要成為目標(biāo)的電流路徑A。這種現(xiàn)象是因?yàn)樗淼涝?0的電子特性所致，因此使得隧道元件40的 伏安曲線例如繪出圖4所示的非線性曲線。此外，這種現(xiàn)象還因?yàn)檫@樣一個(gè) 事實(shí)所致在存儲(chǔ)元件陣列100中，排列成陣列的隧道元件40(每個(gè)開關(guān)元 件70與每個(gè)隧道元件40構(gòu)成的對(duì))相互串聯(lián)連接，例如圖5B所示。例如圖5A所示，因?yàn)殡娏髀窂紸上隧道元件40的數(shù)量為一個(gè)，所以施加的電壓"V"被施加給該隧道元件40。因此，與電壓"V"相應(yīng)的電流"Ia"流過(guò)電流路徑A，例如圖4所示。另一方面，例如圖5B所示，因?yàn)殡娏髀窂紹上隧道元件40的數(shù)量為三 個(gè)，所以施加的電壓"V/3"被施加給每個(gè)隧道元件40。因此，與電壓"V/3" 相應(yīng)的電流"Ib"流過(guò)電流路徑B，例如圖4所示。因此，通過(guò)根據(jù)隧道元件40的電子特性來(lái)設(shè)定要施加的電壓，禾U用電 流"Ia"與"Ib"之間的差異，能夠防止?jié)撏冯娏?例如流過(guò)電流路徑B的 電流)。順便提及，雖然為了方便起見，在圖5A和圖5B中省略了開關(guān)元件70， 但是不必說(shuō)電流路徑A和電流路徑B的電路上也存在開關(guān)元件70。根據(jù)本發(fā)明上述的存儲(chǔ)元件陣列100，開關(guān)元件70排列成陣列，每個(gè)開 關(guān)元件70具有納米量級(jí)的間隙(納米間隙71)，其中通過(guò)向電極(每個(gè)第一電 極20和每個(gè)第二電極60)施加預(yù)定電壓而產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象；存儲(chǔ)元件陣 列100設(shè)置有隧道元件40，每個(gè)隧道元件40串聯(lián)連接每個(gè)開關(guān)元件70，這 樣在施加預(yù)定電壓的時(shí)候能夠防止發(fā)生流向其它開關(guān)元件70的潛通路電流。也就是說(shuō)，僅僅通過(guò)設(shè)置隧道元件40的簡(jiǎn)單配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)讀取、 寫入、以及刪除數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化。此外，因?yàn)殚_關(guān)元件70是這樣的元件類似于隧道元件40，在每個(gè)開 關(guān)元件70中能夠觀察到隧道效應(yīng)，所以開關(guān)元件70與隧道元件40具有良 好的親和性(affinity)。因此，在開關(guān)元件70與隧道元件結(jié)合而不是與晶 體管和二極管結(jié)合的情況下，開關(guān)元件70能夠穩(wěn)定地重復(fù)開關(guān)操作。此外，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)元件陣列100，每個(gè)開關(guān)元件70和每個(gè)隧道元 件40通過(guò)導(dǎo)電保護(hù)膜50相連接。也就是說(shuō)，開關(guān)元件70和隧道元件40被導(dǎo)電保護(hù)膜50相互隔離，因 此能夠提高開關(guān)元件70的開關(guān)操作的穩(wěn)定性。此外，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)元件陣列100，每個(gè)開關(guān)元件70和每個(gè)隧道元 件40排列為在垂直方向(也就是與絕緣襯底10的上表面幾乎垂直的方向)上 對(duì)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，共同構(gòu)成每個(gè)開關(guān)元件70的導(dǎo)電保護(hù)膜50(導(dǎo)電保護(hù)膜50 的上表面)和第二電極突出部分61(第二電極突出部分61的尖端)排列為在垂電保護(hù)膜50和隧道元件40排列為在垂直方向上對(duì)準(zhǔn)。 因此能夠提高存儲(chǔ)元件陣列100的集成度。順便提及，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，而是能夠?qū)υO(shè)計(jì)做各種改進(jìn)和 改變，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。導(dǎo)電保護(hù)膜50不是必須設(shè)置。如果不設(shè)置導(dǎo)電保護(hù)膜50，則每個(gè)隧道 元件40的上表面和每個(gè)第二電極突出部分61的尖端構(gòu)成每個(gè)開關(guān)元件70。雖然共同構(gòu)成每個(gè)開關(guān)元件70的導(dǎo)電保護(hù)膜50和第二電極突出部分61 排列為在垂直方向上對(duì)準(zhǔn)，并且導(dǎo)電保護(hù)膜50和每個(gè)隧道元件40排列為在 垂直方向上對(duì)準(zhǔn)，但是它們的排列并不限于這種方式。例如，導(dǎo)電保護(hù)膜50 和第二電極突出部分61可排列為在橫向上對(duì)準(zhǔn)，或者導(dǎo)電保護(hù)膜50和隧道 元件40可排列為在橫向上對(duì)準(zhǔn)。在上述實(shí)施例中示例的存儲(chǔ)元件陣列100的每個(gè)部分的配置和形狀僅僅 是實(shí)例，但是配置和形狀并不限于上述這些實(shí)例。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第一方案，提供一種存儲(chǔ)元件陣列，包括排列 成陣列的多個(gè)存儲(chǔ)元件，其中，存儲(chǔ)元件是開關(guān)元件，每個(gè)開關(guān)元件包括納 米量級(jí)的間隙，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù)定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象， 并且存儲(chǔ)元件陣列設(shè)置有隧道元件，隧道元件分別串聯(lián)連接開關(guān)元件，在施 加該預(yù)定電壓時(shí)，每個(gè)隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān)元件的潛通路電流。優(yōu)選地，在存儲(chǔ)元件陣列中，開關(guān)元件和隧道元件分別通過(guò)導(dǎo)電保護(hù)膜 相互連接。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二方案，提供一種存儲(chǔ)元件陣列，包括排列 成陣列的多個(gè)存儲(chǔ)元件，其中，存儲(chǔ)元件是開關(guān)元件，每個(gè)開關(guān)元件包括納 米量級(jí)的間隙，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù)定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象， 并且存儲(chǔ)元件陣列設(shè)置有隧道元件，隧道元件分別串聯(lián)連接開關(guān)元件，在施 加該預(yù)定電壓時(shí)，每個(gè)隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān)元件的潛通路電流， 開關(guān)元件和隧道元件排列為在垂直方向上對(duì)準(zhǔn)，并且分別通過(guò)導(dǎo)電保護(hù)膜相 互連接。根據(jù)本發(fā)明，在包括排列成陣列的多個(gè)存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)元件陣列中，每 個(gè)存儲(chǔ)元件是包括納米量級(jí)的間隙的開關(guān)元件，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù) 定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象，并且存儲(chǔ)元件陣列設(shè)置有與開關(guān)元件串聯(lián)連ii接的隧道元件，在施加該預(yù)定電壓時(shí)，隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān)元件 的潛通路電流。也就是說(shuō)，僅僅通過(guò)設(shè)置隧道元件這樣的簡(jiǎn)單配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)讀取、 寫入以及刪除數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化。雖然示出并描述了各種示例性實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于所示的實(shí)施 例。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)只由隨附權(quán)利要求書的范圍所限定。
權(quán)利要求
1、一種存儲(chǔ)元件陣列，包括排列成陣列的多個(gè)存儲(chǔ)元件，其中所述存儲(chǔ)元件是開關(guān)元件，每個(gè)開關(guān)元件包括納米量級(jí)的間隙，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù)定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象，并且所述存儲(chǔ)元件陣列設(shè)置有隧道元件，所述隧道元件分別串聯(lián)連接所述開關(guān)元件，在施加所述預(yù)定電壓時(shí)，每個(gè)所述隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān)元件的潛通路電流。
2、 如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)元件陣列，其中，所述開關(guān)元件與所述隧 道元件分別通過(guò)導(dǎo)電保護(hù)膜相互連接。
3、 一種存儲(chǔ)元件陣列，包括排列成陣列的多個(gè)存儲(chǔ)元件，其中 所述存儲(chǔ)元件是開關(guān)元件，每個(gè)開關(guān)元件包括納米量級(jí)的間隙，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù)定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象；所述存儲(chǔ)元件陣列設(shè)置有隧道元件，所述隧道元件分別串聯(lián)連接所述開 關(guān)元件，在施加所述預(yù)定電壓時(shí)，每個(gè)所述隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān) 元件的潛通路電流，并且所述開關(guān)元件和所述隧道元件排列為在垂直方向上對(duì)準(zhǔn)，并且分別通過(guò) 導(dǎo)電保護(hù)膜相互連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種存儲(chǔ)元件陣列，包括排列成陣列的多個(gè)存儲(chǔ)元件，其中所述存儲(chǔ)元件是開關(guān)元件，每個(gè)開關(guān)元件包括納米量級(jí)的間隙，其中通過(guò)在電極之間施加預(yù)定電壓來(lái)產(chǎn)生電阻的開關(guān)現(xiàn)象，并且所述存儲(chǔ)元件陣列設(shè)置有隧道元件，所述隧道元件分別串聯(lián)連接所述開關(guān)元件，在施加所述預(yù)定電壓時(shí)，每個(gè)所述隧道元件防止產(chǎn)生流向另一開關(guān)元件的潛通路電流。利用本發(fā)明，僅僅通過(guò)設(shè)置隧道元件這樣的簡(jiǎn)單配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)讀取、寫入以及刪除數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化，并且能夠提高開關(guān)元件的開關(guān)操作的穩(wěn)定性，以及提高存儲(chǔ)元件陣列的集成度。
文檔編號(hào)H01L27/24GK101330093SQ20081012533
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者古田成生, 增田雄一郎, 小野雅敏, 高橋剛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社船井電機(jī)新應(yīng)用技術(shù)研究所;船井電機(jī)株式會(huì)社