專利名稱：：兩端可重寫非易失性離子傳輸rram器件的制作方法
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，出現(xiàn)了描述帶有薄絕緣體的金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)中的開關(guān)效應(yīng)和存儲(chǔ)效應(yīng)的大量文獻(xiàn)。具有開創(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，，(“NewConductionandReversibleMemoryPhenomenainThinInsulatingFilms，，，J.G.SimmonsandR.R.Verderber,301Proc.Roy.Soc.77-102(1967))。雖然Simmons和Verderber所描述的機(jī)制后來已經(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”(“OxidesandOxideFilms”,volume6,editedbyA.K.Vijh(MarcelDrekker1981)251-325,chapter4,writtenbyDavidP.Oxley)正文中完整地專門論述了“氧化膜中的存儲(chǔ)效應(yīng)”(“MemoryEffectsinOxideFilms”)。Oxley在文中說或許令人悲哀的是不得不記錄盡管經(jīng)過10年的努力，這些氧化物開關(guān)的應(yīng)用數(shù)量仍如此有限?！彼缓竺枋觥罢雇魏螒?yīng)用之前需要謹(jǐn)慎。只有在理解了開關(guān)動(dòng)作的物理性質(zhì)時(shí)才運(yùn)用這種謹(jǐn)慎；反過來，這必須等待對(duì)所展望的用于商業(yè)用途的任何開關(guān)中運(yùn)行的傳輸機(jī)制的充分認(rèn)識(shí)?！痹?002年，在寫該章后過了二十年，Oxley在“電鑄金屬_絕緣體_金屬結(jié)構(gòu)綜合模型，，(“TheElectroformedmetal-insulator-metalstructure:Acomprehensivemodel，，，R.E.ThurstansandD.P.Oxley35J.Phys.D.AppI.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)過程等同于“在成形過程中所產(chǎn)生的金屬島之間的受陷阱控制并且是熱激發(fā)的隧穿”?！俺尚巍?或者“電鑄”)描述為“電場(chǎng)引起的金屬陽極材料通過電介質(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)果的穿過電介質(zhì)的細(xì)絲載有足夠的電流時(shí)，它們裂開并留下金屬島結(jié)構(gòu)嵌在電介質(zhì)中。通過激發(fā)隧穿，通過這種結(jié)構(gòu)形成電子傳導(dǎo)是可能的?！比欢?，作者警告，“成形過程復(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)魚(tunnelingbarrier)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，或者在沒有鈍化、有效的封裝以及對(duì)成形過程的動(dòng)力學(xué)的更好理解的情況下而能夠長時(shí)間穩(wěn)定。”在表面上無關(guān)的研究中，某些導(dǎo)電金屬氧化物(CMO)已經(jīng)確定為在暴露于電子脈沖之后呈現(xiàn)存儲(chǔ)效應(yīng)。2001年3月20頒予Liu等人的美國專利6204139描述一些呈現(xiàn)存儲(chǔ)特性的I丐鈦礦材料。相同的研究員在2000年3月8日的AppliedPhysicsLetters,Vol.76,No.19的“磁阻薄膜中電脈沖感應(yīng)的可逆電阻變化效應(yīng)”(“Electric-pulse-inducedreversibleresistancechangeeffectinmagnetoresistivefilms，，,AppliedPhysicsLetters,Vol.76，No.19,8May2000)中，以及在2001年的非易失性存儲(chǔ)技術(shù)會(huì)(2001Non-VolatileMemoryTechnologySymposium)的材料中的“非易失性存儲(chǔ)器的新概念大磁阻薄膜中電脈沖感應(yīng)的電阻變化效應(yīng)”(“ANewConceptforNon-VolatileMemory:TheElectric-PulseInducedResistiveChangeEffectinColossalMagnetoresistiveThinFilms”)中，也描述了鈣鈦礦材料。在Hsu等人的名為“電可編程電阻交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器”(“Electricallyprogrammableresistancecrosspointmemory”)美國專利6531371中，公開了電阻交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器件及其制造和使用方法。存儲(chǔ)器件包括置于上電極和下電極之間的鈣鈦礦材料活性層。類似地，IBM蘇黎世研究中心(IBMZurichResearchCenter)也已出版了三篇論述將金屬氧化物材料用于存儲(chǔ)應(yīng)用的技術(shù)論文“用于存儲(chǔ)應(yīng)用的薄氧化膜中的具有重現(xiàn)性的開關(guān)效應(yīng)”(“Reproducibleswitchingeffectinthinoxidefilmsformemoryapplications”，AppliedPhysicsLetters,Vol.77,No.1,3July2000),“絡(luò)慘雜的SrTiO3單晶中電流驅(qū)動(dòng)的絕緣體-導(dǎo)體轉(zhuǎn)變以及非易失性存儲(chǔ)”(“Current-driveninsulator—conductortransitionandnonvolatilememoryinchromium-dopedSrTiO3singlecrystals”,AppliedPhysicsLetters,Vol.78,No.23,4June2001)，以及“雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)期間穿過金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)的電流分布”(“Electriccurrentdistributionacrossametal-insulator-metalstructureduringbistableswitching，，,JournalofAppliedPhysics,Vol.90,No.6，15September2001)。持續(xù)努力以將固態(tài)存儲(chǔ)器件結(jié)合到商用非易失性RAM中。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器件，包括可重寫非易失性存儲(chǔ)元件(ME)，所述ME正好具有兩個(gè)端子并且包括與所述兩個(gè)端子電相連的具有第一電導(dǎo)率的隧道勢(shì)壘和離子貯存器，所述離子貯存器包括可移動(dòng)離子并且具有高于所述第一電導(dǎo)率的第二電導(dǎo)率，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此電相連。本發(fā)明還提供一種存儲(chǔ)器件，包括可重寫非易失性存儲(chǔ)元件(ME)，所述ME正好具有兩個(gè)端子并且包括與所述兩個(gè)端子電相連的具有第一電導(dǎo)率的隧道勢(shì)壘和離子貯存器，所述隧道勢(shì)壘具有隧道勢(shì)壘寬度、隧道勢(shì)壘高度或二者，所述離子貯存器包括可移動(dòng)離子并且具有高于所述第一電導(dǎo)率的第二電導(dǎo)率，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此電相連，所述離子貯存器包括與所述隧道勢(shì)壘相鄰并且對(duì)施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端的寫入電壓響應(yīng)的低電導(dǎo)率區(qū)，以及所述低電導(dǎo)率區(qū)可操作用于形成大于所述隧道勢(shì)壘的所述隧道勢(shì)壘寬度的有效隧道勢(shì)壘寬度。本發(fā)明又提供一種兩端電器件，包括可重寫非易失性存儲(chǔ)元件(ME)，所述ME正好具有兩個(gè)端子并且包括與所述兩個(gè)端子電相連的隧道勢(shì)壘和離子貯存器，所述離子貯存器包括可移動(dòng)離子，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此電相連，所述隧道勢(shì)壘由是所述可移動(dòng)離子的電解質(zhì)的材料制成，并且僅當(dāng)將寫入電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端時(shí)，所述隧道勢(shì)壘才是所述可移動(dòng)離子的至少一部分可滲透的，以及所述ME在施加于所述兩個(gè)端子兩端的讀取電壓下具有第一電導(dǎo)率，并且在將寫入電壓施加于所述兩個(gè)端子兩端之后在所述讀取電壓下具有第二電導(dǎo)率。本發(fā)明還提供一種正好具有兩個(gè)端子的電器件，包括具有少于大約50埃的厚度的隧道勢(shì)壘，所述厚度配置用于在讀取操作和寫入操作期間的電子隧穿；和包括可移動(dòng)離子的離子貯存器，所述離子貯存器與所述隧道勢(shì)壘電相連，所述隧道勢(shì)壘由是所述可移動(dòng)離子的電解質(zhì)的材料制成，并且僅在所述寫入操作期間，所述隧道勢(shì)壘才是所述可移動(dòng)離子可滲透的，以及其中，與所述隧道勢(shì)壘電相連的所述離子貯存器在讀取電壓下具有第一電導(dǎo)率，而在施加寫入電壓之后在所述讀取電壓下具有第二電導(dǎo)率。結(jié)合附圖，參照以下描述可以最好地理解本發(fā)明，其中圖IA示出示范性采用單層存儲(chǔ)器的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列的透視圖IB示出示范性采用四層存儲(chǔ)器的疊式交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列的透視圖2A示出在圖IA中所示的交叉點(diǎn)陣列中選擇存儲(chǔ)單元的俯視圖2B示出圖2A中所示的所選存儲(chǔ)單元的邊界的透視圖3示出可用于晶體管存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)單元的通用橫截面表示；圖4A示出示范性IMB存儲(chǔ)器的典型實(shí)施的方框圖4B示出包括能夠讀取多位的讀出電路的示范性存儲(chǔ)器的方框圖5A示出表示存儲(chǔ)元件的一個(gè)實(shí)施例的基本組件的方框圖5B示出兩端存儲(chǔ)單元中圖5A的存儲(chǔ)元件的方框圖5C示出三端存儲(chǔ)單元中圖5A的存儲(chǔ)元件的方框圖6A示出圖5B的存儲(chǔ)單元的方框圖，在該存儲(chǔ)單元中，氧運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了低電導(dǎo)率氧化物；圖6B示出圖5B的存儲(chǔ)單元的方框圖，在該存儲(chǔ)單元中，低電導(dǎo)率氧化物是自限性的；圖7示出使用另一存儲(chǔ)元件實(shí)施例的兩端存儲(chǔ)單元的方框圖8A示出圖7的存儲(chǔ)單元的方框圖，在該存儲(chǔ)單元中，在混合價(jià)氧化物中形成了低電導(dǎo)率區(qū)；以及圖8B示出包括氧儲(chǔ)存器的圖8A的存儲(chǔ)單元的方框圖。將理解，附圖中，相似的參考數(shù)字指示相似的結(jié)構(gòu)元件。同樣，應(yīng)理解，圖中的描繪不必按照比例繪制。具體實(shí)施例方式以下描述中，闡述了許多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將很顯然，在沒有一些或者所有這些特定細(xì)節(jié)的情況下，本發(fā)明也可實(shí)施。在其它例子中，為了避免不必要地使本發(fā)明難于理解，并未詳細(xì)描述已熟知的工藝步驟。存儲(chǔ)器陣列常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器需要三端的基于MOSFET的器件。這種器件的布局并不理想，每個(gè)存儲(chǔ)單元通常需要至少Sf2的面積，其中f是最小特征尺寸。然而，并不是所有的存儲(chǔ)元件都需要三個(gè)端子。例如，如果存儲(chǔ)元件能夠響應(yīng)電壓脈沖而改變它的電性質(zhì)(例如，電阻率)，則只需要兩個(gè)端子。在只有兩個(gè)端子的情況下，可利用允許將單個(gè)單元制造為4f2的大小的交叉點(diǎn)陣列布局。如果使用疊式交叉點(diǎn)陣列或者每單元多位，可以達(dá)到If2的大小或者更小。使用每單元兩位以及四層疊式交叉點(diǎn)陣列，可以達(dá)到0.25f2的有效面積。圖IA示出采用單層存儲(chǔ)器的示范性交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列100的透視圖。底層的X方向的導(dǎo)電陣列線105與頂層的y方向的導(dǎo)電陣列線110正交。X方向的導(dǎo)電陣列線105作為多個(gè)位于導(dǎo)電陣列線105和110的交叉處的存儲(chǔ)栓(memoryplug)115的第一端子,而y方向的導(dǎo)電陣列線110作為第二端子。導(dǎo)電陣列線105和110用于將電壓脈沖遞送給存儲(chǔ)栓115并運(yùn)送電流通過存儲(chǔ)栓115以確定它們的阻態(tài)。導(dǎo)電陣列線層105和110通常可由任何導(dǎo)電材料制成，如鋁、銅、鎢或者某些陶瓷。取決于材料，導(dǎo)電陣列線通常會(huì)與64至8192條垂直的導(dǎo)電陣列線相交。制造技術(shù)、特征尺寸以及材料的電阻率可允許較短的或者較長的線。雖然X方向和y方向的導(dǎo)電陣列線可為相同長度(形成正方形的交叉點(diǎn)陣列)，它們還可為不同長度(形成長方形交叉點(diǎn)陣列)，如果它們由具有不同電阻率的不同材料制成，這可能是有用的。圖2A示出在交叉點(diǎn)陣列100中選擇存儲(chǔ)單元205。在單條x方向的導(dǎo)電陣列線210和單條y方向的導(dǎo)電陣列線215之間的交叉點(diǎn)唯一地確定單個(gè)存儲(chǔ)單元205。圖2B示出所選存儲(chǔ)單元205的邊界。存儲(chǔ)單元是理論上可擴(kuò)展為一維、二維或者甚至三維的可重復(fù)單元。在z方向(與x_y平面正交)上重復(fù)存儲(chǔ)單元的一個(gè)方法是使用導(dǎo)電陣列線105和110的底面和頂面，形成疊式交叉點(diǎn)陣列。圖IB示出采用四個(gè)存儲(chǔ)層155、160、165以及170的示范性疊式交叉點(diǎn)陣列150。存儲(chǔ)層夾在X方向的導(dǎo)電陣列線175、180以及185和y方向的導(dǎo)電陣列線190以及195的交替層之間，以使每個(gè)存儲(chǔ)層155、160、165以及170只與一個(gè)X方向的導(dǎo)電陣列線層和一個(gè)y方向的導(dǎo)電陣列線層相關(guān)聯(lián)。雖然頂部導(dǎo)電陣列線層185和底部導(dǎo)電陣列線層175只用于為單個(gè)存儲(chǔ)層155和170提供電壓，但是其它導(dǎo)電陣列線層180、190以及195可用于為頂部和底部存儲(chǔ)層155、160、165或者170提供電壓。在這種構(gòu)造中，會(huì)需要/7+1個(gè)導(dǎo)電陣列線層，此處表示存儲(chǔ)層的數(shù)量?；蛘撸總€(gè)存儲(chǔ)層可具有其自己的X方向和y方向的導(dǎo)電陣列線的唯一集合，然而，這會(huì)增加層的總數(shù)，因?yàn)樾枰?/7個(gè)導(dǎo)電陣列線層和使一個(gè)導(dǎo)電陣列線層與相鄰的導(dǎo)電陣列線層電隔離的電介質(zhì)。返回參照?qǐng)D2B，構(gòu)成交叉點(diǎn)陣列100的可重復(fù)單元可認(rèn)為是存儲(chǔ)栓255加上存儲(chǔ)栓周圍空間的1/2加上X方向的導(dǎo)電陣列線210的1/2以及y方向的導(dǎo)電陣列線215的1/2。當(dāng)然，導(dǎo)電陣列線的1/2僅僅是理論上的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷?dǎo)電陣列線通常會(huì)制造為相同的寬度，而不管是使用了導(dǎo)電陣列線的一個(gè)表面還是兩個(gè)表面。因此，最頂和最底的導(dǎo)電陣列線層(只使用一個(gè)表面)通常會(huì)制造成與所有其它導(dǎo)電陣列線層同樣的大小。交叉點(diǎn)陣列的一個(gè)益處是驅(qū)動(dòng)交叉點(diǎn)陣列100或者150的有源電路可置于交叉點(diǎn)陣列的下方，因而減少半導(dǎo)體襯底上所需的覆蓋面積。然而，交叉點(diǎn)陣列不是可供兩端存儲(chǔ)元件使用的唯一的存儲(chǔ)器陣列類型。例如，二維晶體管存儲(chǔ)器陣列可包含兩端存儲(chǔ)元件。雖然這種陣列中的存儲(chǔ)元件會(huì)是兩端器件，但是整個(gè)存儲(chǔ)單元會(huì)是三端器件。圖3是可用在晶體管存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)單元300的通用圖形表示。每個(gè)存儲(chǔ)單元300包括晶體管305和存儲(chǔ)栓310。晶體管305用于當(dāng)將適當(dāng)?shù)碾妷菏┘佑谶x擇線320時(shí)允許來自數(shù)據(jù)線315的電流進(jìn)入存儲(chǔ)栓310，選擇線320也是晶體管的柵極。如果將相鄰的單元布局為彼此的鏡像，參考線325可能跨過兩個(gè)單元。存儲(chǔ)器芯片構(gòu)造圖4A是示范性IMB存儲(chǔ)器400A的典型實(shí)施的方框圖。物理布局可能不同，但是每個(gè)存儲(chǔ)位塊405可在半導(dǎo)體襯底的分立部分上形成。進(jìn)入存儲(chǔ)器400A的輸入信號(hào)可包括地址總線430、控制總線440、一些電源450(通常Vcc以及接地一總線450的其它信號(hào)可由IMB存儲(chǔ)器400A內(nèi)部產(chǎn)生)以及數(shù)據(jù)總線460?？刂瓶偩€440通常包括用于執(zhí)行以下操作的信號(hào)選擇芯片、通知是應(yīng)執(zhí)行讀取還是寫入操作以及當(dāng)芯片處于讀取模式時(shí)啟用輸出緩沖器。地址總線430規(guī)定訪問存儲(chǔ)器陣列中的哪個(gè)位置一一些地址到X塊470(通常包括預(yù)解碼器和X解碼器)以從水平陣列線中選擇一條線。另一些地址到Y(jié)塊480(通常包括預(yù)解碼器和Y解碼器)以將適當(dāng)?shù)碾妷菏┘佑谔囟ǖ拇怪本€。每個(gè)存儲(chǔ)位塊405對(duì)存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)總線460的一條線進(jìn)行操作。從存儲(chǔ)器陣列420讀取數(shù)據(jù)相對(duì)簡單使X線通電，并且由讀出電路410在通電的y線上讀出電流并將其轉(zhuǎn)換為信息位。圖4B是包括能夠讀取多位的讀出電路415的示范性存儲(chǔ)器400B的方框圖。同時(shí)讀取多位涉及同時(shí)讀出來自多條y線的電流。在寫入操作期間，將來自數(shù)據(jù)總線460的數(shù)據(jù)施加于所選垂直線或者位線的輸入緩沖器和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器490。具體地，當(dāng)將二進(jìn)制信息發(fā)送到存儲(chǔ)器芯片400B時(shí)，它通常存儲(chǔ)在電路495內(nèi)的鎖存電路中。在電路495內(nèi)，每條y線可具有關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器電路；或者，如果組中的未選線不會(huì)使未選存儲(chǔ)栓經(jīng)歷任何電阻變化，這通常通過將非選線保持在恒定電壓來實(shí)現(xiàn)，則一組y線可共享單個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路。例如，在交叉點(diǎn)陣列中可能有1024條y線，并且頁面寄存器可包括8個(gè)鎖存器，在這種情況下，y塊會(huì)解碼128條y線中的一條，并將所選線連接到塊495。然后，驅(qū)動(dòng)器電路將I或者0寫入到適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)栓。寫入操作可用多個(gè)周期執(zhí)行。在2004年5月3日提交的PCT專利申請(qǐng)PCT/US04/13836中描述的方案中，所有的I可在第一周期期間寫入，而所有的0可在第二周期期間寫入。如下所述，某些存儲(chǔ)栓可具有多個(gè)不同的穩(wěn)定阻態(tài)。使用這種多級(jí)電阻存儲(chǔ)栓，通過改變寫入電壓的量值或者脈沖長度，驅(qū)動(dòng)器電路可例如編程狀態(tài)00、01、10或者11。應(yīng)注意，可擴(kuò)展這種結(jié)構(gòu)以形成存儲(chǔ)器，其中，與如上所述具有多個(gè)陣列或者存儲(chǔ)位塊相比，一個(gè)陣列處理數(shù)據(jù)總線的所有位。例如，如果數(shù)據(jù)總線或者還被稱為數(shù)據(jù)寬度的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)組織是16位寬，則一個(gè)交叉點(diǎn)陣列的y塊可制造成同時(shí)對(duì)16條線解碼。通過應(yīng)用同時(shí)讀取和2周期寫入的技術(shù)，這種僅有一個(gè)陣列的存儲(chǔ)器芯片可讀取并編程16位的字。存儲(chǔ)栓每個(gè)存儲(chǔ)栓包含數(shù)層可能對(duì)于制造或者功能是理想的材料。例如，對(duì)于某個(gè)范圍的電壓(Vito-SVnJ呈現(xiàn)極高的阻態(tài)而對(duì)于高于以及低于該范圍的電壓則為極低的阻態(tài)的非歐姆特性可能是理想的。在交叉點(diǎn)陣列中，如果兩個(gè)電壓的一半都在電壓V.至Vito+的范圍內(nèi)，非歐姆特性可防止讀取和寫入期間的泄漏。如果每條導(dǎo)電陣列線運(yùn)送1/2VW，則電流通路會(huì)是在這兩條各自運(yùn)送1/2VW的導(dǎo)電陣列線的交叉處的存儲(chǔ)栓。另一些存儲(chǔ)栓會(huì)因非歐姆特性而呈現(xiàn)如此高的電阻，以致電流不會(huì)流過半選中的栓。非歐姆器件可能用于使存儲(chǔ)栓呈現(xiàn)非線性電阻特性。示范性非歐姆器件包括三層膜的金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)以及背對(duì)背的串聯(lián)二極管。此外，多個(gè)背對(duì)背的隧穿電介質(zhì)還可提供必需的性質(zhì)。然而，分立的非歐姆器件可能不是必需的。存儲(chǔ)栓的某些制造可使非歐姆特性給予存儲(chǔ)單元。雖然在某些陣列中非歐姆特性可能是理想的，但在其它陣列中可能不需要它。電極將通常是存儲(chǔ)栓的理想組件，一對(duì)電極使存儲(chǔ)元件夾在中間。如果電極只用于作為防止金屬相互擴(kuò)散的勢(shì)壘，那么可以使用薄的非活性金屬層，例如，TiN、TaN、Pt、Au，以及某些金屬氧化物。然而，電極可提供除僅作為金屬相互擴(kuò)散勢(shì)壘之外的優(yōu)點(diǎn)。電極(用單層或者多層形成的)可執(zhí)行各種功能，包括防止金屬、氧、氫以及水的擴(kuò)散；作為種子層以與其它層形成好的晶格匹配；作為粘附層；降低因不均勻的熱膨脹系數(shù)所導(dǎo)致的應(yīng)力；以及提供其它益處。此外，電極層的選擇可能影響存儲(chǔ)栓的存儲(chǔ)效應(yīng)性質(zhì)并且成為存儲(chǔ)元件的部分。“存儲(chǔ)元件電極”是存儲(chǔ)元件夾在其間的電極(或者，在某些環(huán)境下，導(dǎo)電陣列線的一部分)。如本文所使用的，存儲(chǔ)元件電極是允許其它組件電連接到存儲(chǔ)元件的電極。應(yīng)注意，不管存儲(chǔ)單元有多少個(gè)端子，交叉點(diǎn)陣列和晶體管存儲(chǔ)器陣列都正好具有兩個(gè)存儲(chǔ)元件電極，這是因?yàn)榇鎯?chǔ)栓正好具有兩個(gè)端子。如前所述，存儲(chǔ)單元是可包括附加選擇器件(例如，一個(gè)或者多個(gè)晶體管)的可重復(fù)單元。因此，交叉點(diǎn)陣列中的存儲(chǔ)單元可包括(a)一個(gè)或者多個(gè)在正常運(yùn)行狀態(tài)期間對(duì)單元的電導(dǎo)變化有相當(dāng)貢獻(xiàn)的存儲(chǔ)元件，(b)正好兩個(gè)可能可與其它元件分開識(shí)別或者可能不可與其它元件分開識(shí)別的存儲(chǔ)元件電極，(C)非歐姆器件，以及(d)正好兩個(gè)導(dǎo)電線路的部分。一個(gè)晶體管存儲(chǔ)器陣列中的存儲(chǔ)單元可包括(a)—個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)元件，(b)正好兩個(gè)存儲(chǔ)元件電極，以及(C)具有源極、漏極和柵極的晶體管以及關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電線路。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在一個(gè)晶體管存儲(chǔ)器陣列的情況下，一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)元件連同正好兩個(gè)存儲(chǔ)元件電極可耦合到晶體管的源極、漏極或者柵極。存儲(chǔ)效應(yīng)存儲(chǔ)效應(yīng)是在施加電壓時(shí)呈現(xiàn)阻態(tài)變化同時(shí)允許非破壞性讀取的滯后。非破壞性讀取意指讀取操作對(duì)存儲(chǔ)元件的阻態(tài)沒有影響。測(cè)量存儲(chǔ)單元的電阻通常通過在將存儲(chǔ)單元保持在已知電壓之后檢測(cè)電流來完成，或者在已知電流流過存儲(chǔ)單元之后檢測(cè)電壓來完成。因此，在施加-Vw時(shí)位于高阻態(tài)Rci以及在施加+Vw時(shí)位于低阻態(tài)R1的存儲(chǔ)單元應(yīng)不受在-Vk或者+Vk執(zhí)行的讀取操作的影響。在這種材料中，寫入操作不必在讀取操作之后。應(yīng)理解，-VeI的量值不一定等于I+VkI的量值。此外，可能的是，具有可在相同極性的電壓下在阻態(tài)之間轉(zhuǎn)換的存儲(chǔ)單元。例如，在論文“電鑄金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)綜合模型”中,Thurstans和Oxley描述了一種在到達(dá)某一Vp之前一直維持低阻態(tài)的存儲(chǔ)器。在到達(dá)Vp之后，阻態(tài)可隨著電壓而增加。在編程之后，然后在到達(dá)Vt之前一直維持高阻態(tài)。Vt對(duì)從存儲(chǔ)單元除去編程電壓的速度敏感。在這種系統(tǒng)中，編程R1會(huì)使用電壓脈沖Vp來實(shí)現(xiàn)，編程Rtl會(huì)使用大于Vp的電壓脈沖來實(shí)現(xiàn)，并且在電壓低于Vt時(shí)會(huì)進(jìn)行讀取。中間阻態(tài)(對(duì)于多級(jí)存儲(chǔ)單元)也是可能的。存儲(chǔ)栓的R1態(tài)可能具有的最好的值是IOkQ至IOOkQ。如果R1態(tài)的電阻遠(yuǎn)低于IOkQ，電流消耗將增加，因?yàn)閱卧碾娏鞲?，并且寄生電阻的影響將較大。如果R1態(tài)的值遠(yuǎn)大于IOOkQ，RC延遲將增加存取時(shí)間。然而，通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)改進(jìn)，可使用的單態(tài)電阻值還可以使用從5kQ至IMQ以及更大的電阻來獲得。通常，單態(tài)存儲(chǔ)器會(huì)具有以因數(shù)10隔開的工作電阻Rtl和R1。由于存儲(chǔ)栓可置于幾個(gè)不同的阻態(tài)中，多位電阻存儲(chǔ)單元是可能的。大于因數(shù)10的存儲(chǔ)栓的電阻性質(zhì)變化在多位電阻存儲(chǔ)單元中可能是理想的。例如，存儲(chǔ)栓可能具有高阻態(tài)‘、中高阻態(tài)Rtll、中低阻態(tài)Rltl以及低阻態(tài)Rn。由于多位存儲(chǔ)器的存取時(shí)間通常長于單位存儲(chǔ)器，使用大于10倍的從R11至Rtltl的電阻變化因數(shù)是一種使多位存儲(chǔ)器和單位存儲(chǔ)器一樣快的方法。例如，能夠存儲(chǔ)兩位的存儲(chǔ)單元可能使低阻態(tài)與高阻態(tài)以因數(shù)100隔開。能夠存儲(chǔ)三位或者四位信息的存儲(chǔ)單元可能需要低阻態(tài)與高阻態(tài)以因數(shù)1000隔開。使用隧穿形成存儲(chǔ)效應(yīng)隧穿是在存在電場(chǎng)的情況下電子穿過勢(shì)壘的過程。隧穿按指數(shù)規(guī)律取決于勢(shì)壘的寬度和其高度的平方根。勢(shì)壘高度通常定義為第一導(dǎo)電材料的費(fèi)米能量與第二絕緣材料的能帶邊緣之間的電勢(shì)差。費(fèi)米能量是指在該能量，電子態(tài)的占據(jù)概率為50%。勢(shì)壘寬度是絕緣材料的物理厚度。如果將載流子或者離子引入到第二材料中，形成附加電場(chǎng)，則可能修改勢(shì)壘高度。如果勢(shì)壘物理上改變形狀，或者生長或者收縮，則可以改變勢(shì)壘的寬度。在存在高電場(chǎng)的情況下，兩種機(jī)制都可能引起電導(dǎo)率的變化。雖然以下論述主要集中在有目的地修改勢(shì)壘寬度，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以存在其它機(jī)制，包括但不局限于勢(shì)壘高度修改、載流子電荷陷獲空間電荷限制電流、熱離子發(fā)射限制傳導(dǎo)和/或電熱Poole-Frenkel發(fā)射。圖5A是表示存儲(chǔ)元件500的一個(gè)實(shí)施例的基本組件的方框圖，圖5B是二端存儲(chǔ)單元中的存儲(chǔ)元件500的方框圖，而圖5C是三端存儲(chǔ)單元中的圖5A的存儲(chǔ)元件實(shí)施例的方框圖。圖5A不出電解隧道勢(shì)魚(electrolytictunnelbarrier)505以及離子忙存器(ionreservoir)510,它們是存儲(chǔ)元件500的兩個(gè)基本組件。圖5B示出頂部存儲(chǔ)器電極515和底部存儲(chǔ)器電極520之間的存儲(chǔ)元件500。存儲(chǔ)元件的取向(即，電解隧道勢(shì)壘505是靠近頂部存儲(chǔ)器電極515還是底部存儲(chǔ)器電極520)對(duì)加工考慮可能是重要的，包括種子層的必要性以及淀積期間隧道勢(shì)壘如何與離子貯存器510起反應(yīng)。圖5C示出三端晶體管器件中取向?yàn)殡娊馑淼绖?shì)壘505在底部上的存儲(chǔ)元件500，該三端晶體管器件具有源存儲(chǔ)元件電極525，柵存儲(chǔ)元件電極530以及漏存儲(chǔ)元件電極535。在這種取向中，電解隧道勢(shì)壘505還可起柵氧化物的作用。往回參照?qǐng)D5A，電解隧道勢(shì)壘505將通常是介于10和低于50埃之間。如果電解隧道勢(shì)壘505遠(yuǎn)大于50埃，那么對(duì)于大多數(shù)電子器件，形成經(jīng)隧穿使電子運(yùn)動(dòng)穿過存儲(chǔ)元件500所必需的電場(chǎng)所需的電壓變得太高。取決于電解隧道勢(shì)壘505的材料，對(duì)于小尺寸器件(大約幾百納米)中要求快速存取時(shí)間(大約幾十納秒，通常小于100ns)的電路，優(yōu)選的電解隧道勢(shì)壘505的寬度可能介于15和40埃之間。基本上，電解隧道勢(shì)壘505是電子絕緣體，并且是離子電解質(zhì)。如本文所使用的，電解質(zhì)是任何在正電極和負(fù)電極之間提供離子傳輸機(jī)制的介質(zhì)。適合一些實(shí)施例的材料包括各種金屬氧化物，如A1203、Ta2O5,HfO2以及Zr02。一些如氧化鋯的氧化物可能用另一些如CaO、MgO或者Y2O3的氧化物部分或者完全穩(wěn)定，或者摻雜有如鈧的材料。在一些實(shí)施例中，電解隧道勢(shì)壘505可能允許離子從離子貯存器行進(jìn)一直到達(dá)電解隧道勢(shì)壘505的另一偵U。在其它實(shí)施例中，離子可能只行進(jìn)僅一段短距離，進(jìn)入電解隧道勢(shì)壘505，在正常工作期間從不到達(dá)另一側(cè)。電解隧道勢(shì)壘505將通常具有極高的質(zhì)量，盡可能地均勻以允許對(duì)獲得通過存儲(chǔ)元件500的電流所需的電壓的可預(yù)計(jì)性。雖然原子層淀積和等離子體氧化是可用于形成極高質(zhì)量的隧道勢(shì)壘的方法的例子，但是特殊系統(tǒng)的參數(shù)將規(guī)定其制造選項(xiàng)。雖然如2004年5月3日提交的PCT專利申請(qǐng)PCT/US04/13836所述，通過允許活性金屬僅僅與離子貯存器510接觸就可獲得隧道勢(shì)壘，但是這種勢(shì)壘可能缺乏均勻性，這在一些實(shí)施例中可能是重要的。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，隧道勢(shì)壘在制造期間不與離子貯存器510起顯著反應(yīng)。使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，在電解隧道勢(shì)壘505的電場(chǎng)通常高得足以促使在介于10和50埃之間的厚度的隧穿。由于電解隧道勢(shì)壘505的相對(duì)高的串聯(lián)電阻，電場(chǎng)通常高于存儲(chǔ)元件500中的其它點(diǎn)。電解隧道勢(shì)壘505的高電場(chǎng)還穿入離子貯存器510至少一個(gè)德拜長度。德拜長度可定義為局部電場(chǎng)影響自由電荷載流子分布的距離。在適當(dāng)?shù)臉O性，離子貯存器510內(nèi)的電場(chǎng)使離子(可以帶正電或者帶負(fù)電)從離子貯存器510運(yùn)動(dòng)穿過電解隧道勢(shì)壘505，電解隧道勢(shì)壘505是離子電解質(zhì)。離子貯存器510是有足夠的導(dǎo)電性以允許電流流過并具有可移動(dòng)離子的材料。例如，離子貯存器510可以是具有可移動(dòng)氧離子的氧貯存器。氧離子是電負(fù)性的(陰離子)，并且將逆著電流的方向流動(dòng)。圖6A是氧忙存器635與互補(bǔ)忙存器(complementaryreservoir)615之間的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生低電導(dǎo)率氧化物640的方框圖。在離子貯存器510由負(fù)氧離子組成的情況下，適當(dāng)?shù)幕パa(bǔ)貯存器615會(huì)是帶正電的離子。此外，圖6A中所示實(shí)施例的互補(bǔ)貯存器615在其非氧化態(tài)下應(yīng)是導(dǎo)電的，并且在其氧化態(tài)下呈現(xiàn)低電導(dǎo)率。因此，許多導(dǎo)電材料(包括堿金屬、堿土金屬、過渡金屬以及其它金屬)可作為互補(bǔ)貯存器615。為便于制造，互補(bǔ)貯存器615可為與用于電解隧道勢(shì)壘505的同樣材料的非氧化形式。當(dāng)在電解隧道勢(shì)壘505兩端施加電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)會(huì)穿入氧貯存器635至少一個(gè)德拜長度。帶負(fù)電的氧離子(陰離子)遷移穿過電解隧道勢(shì)壘505以在互補(bǔ)貯存器615中與帶正電的金屬離子(陽離子)結(jié)合，形成低電導(dǎo)率氧化物640。此低電導(dǎo)率氧化物640利用電解隧道勢(shì)壘505來累積，強(qiáng)制電子隧穿一段更長的距離到達(dá)導(dǎo)電的互補(bǔ)貯存器615。由于勢(shì)壘寬度對(duì)隧穿的指數(shù)效應(yīng)，低電導(dǎo)率氧化物640可僅為幾埃寬，而對(duì)存儲(chǔ)元件的有效電阻仍具有很明顯的影響。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，氧化還原反應(yīng)可發(fā)生在電解隧道勢(shì)壘505的頂面或者底面。如果互補(bǔ)離子穿過電解隧道勢(shì)壘505的遷移率大于氧離子的遷移率，則低電導(dǎo)率氧化物640將在電解隧道勢(shì)壘505的頂部形成。相反，如果氧離子穿過電解隧道勢(shì)壘505的遷移率大于互補(bǔ)離子的遷移率，那么低電導(dǎo)率氧化物640將在電解隧道勢(shì)壘505的底部形成。金屬氧化物的穩(wěn)定性將取決于它的活化能。對(duì)于許多金屬氧化物，如Hf和Al，使氧化還原反應(yīng)逆向進(jìn)行需要大量的能量，從而使具有如此高活化能的單元便于用作一次性可編程存儲(chǔ)器。具有低活化能的氧化物，如RuOx和CuOx，通常對(duì)于可重編程存儲(chǔ)器是理想的。一種優(yōu)化會(huì)是使用在讀取期間對(duì)讀取擾動(dòng)不太敏感的極性。對(duì)于一次寫入存儲(chǔ)器，這可能與寫入極性互補(bǔ)?；蛘?，可使用交變的讀取極性。對(duì)于某些實(shí)施例，另一種優(yōu)化可為限制互補(bǔ)貯存器615的大小。圖6B是制造成自限性的互補(bǔ)貯存器615的方框圖。由于只淀積了少量的互補(bǔ)貯存器615，可用于與自由氧離子結(jié)合的正離子量是有限的。一旦消耗了互補(bǔ)貯存器615中的所有自由離子，就可能不再形壘以防止過量氧漏入系統(tǒng)的其余部分。在大多數(shù)情況下，隧穿勢(shì)壘的有效寬度只受限于貯存器615和635中離子的可用性(availability)。由于可以形成許多不同的勢(shì)壘寬度，使用不同的阻態(tài)可以容易地實(shí)施每單元多位。往回參照?qǐng)D5A，某些離子貯存器510具有在缺氧狀態(tài)下具有較弱導(dǎo)電性的物理性質(zhì)。具有可移動(dòng)氧離子并且在缺氧狀態(tài)下具有較弱導(dǎo)電性的材料的一些例子包括某些鈣鈦礦(鈣鈦礦通常為ABX3結(jié)構(gòu)的形式，其中，對(duì)于X為氧或者為氟的情況，A的原子大小為I.0-1.4A，而B的原子大小為0.45-0.75A)，如SrRuO3(SRO)、Pr07Ca03Mn03、Pr0.5Ca0.5Mn03以及其它PCM0。這些離子貯存器510中許多都可能是混合價(jià)氧化物。例如，PCMO中Pr與Ca的比率將規(guī)定Mn3+態(tài)的錳離子與Mn4+態(tài)的錳離子的比率。當(dāng)在電場(chǎng)下在PCMO中產(chǎn)生氧空穴時(shí)，Mn3+與Mn4+的比率將增加。在某些化學(xué)計(jì)量中，Mn3+的濃度增加會(huì)導(dǎo)致材料的導(dǎo)電性較弱。利用氧耗盡形成存儲(chǔ)效應(yīng)圖7是表示兩端存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)元件700的另一實(shí)施例的方框圖，其中，在其它導(dǎo)電材料中的氧耗盡低電導(dǎo)率區(qū)715形成存儲(chǔ)效應(yīng)的主要部分。圖7示出混合價(jià)氧化物710以及電解隧道勢(shì)壘705，它們是在頂部存儲(chǔ)器電極515和底部存儲(chǔ)器電極520之間的存儲(chǔ)元件700的兩個(gè)基本組件。如和圖5A的實(shí)施例一樣的，存儲(chǔ)元件的取向?qū)τ诩庸た紤]可能是重要的。應(yīng)理解，與圖5C中所示的相似，存儲(chǔ)元件還可用在三端存儲(chǔ)單元中。在這些實(shí)施例中，離子短缺(在圖7的實(shí)施例中是氧)將導(dǎo)致其它導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性變?nèi)?。混合價(jià)氧化物710將通常是晶體，要么是單晶結(jié)構(gòu)，要么是多晶結(jié)構(gòu)。在一個(gè)特定實(shí)施例中，晶體結(jié)構(gòu)維持其在兩種價(jià)態(tài)下的基本結(jié)晶性(有某種程度的變形)。通過維持其結(jié)晶性，既可降低存儲(chǔ)元件上的物理應(yīng)力，也可更容易實(shí)現(xiàn)過程的可逆性。在圖8A中，電解隧道勢(shì)壘705還作為氧儲(chǔ)存器，暫時(shí)保存氧直到相反極性的電壓脈沖將氧推回到混合價(jià)氧化物710中。在圖8B中，單獨(dú)的氧儲(chǔ)存器720層用于保存氧。氧儲(chǔ)存器720可能與前面所描述的互補(bǔ)貯存器615—樣，或者甚至與某些類型的氧貯存器635一樣，如IrOx。如果氧化還原反應(yīng)在氧儲(chǔ)存器720中形成氧化物，則使氧從氧化物中分離出來所需的活化能將影響存儲(chǔ)器是用作一次性可編程存儲(chǔ)器還是可重寫存儲(chǔ)器。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，混合價(jià)氧化物710的氧耗盡低電導(dǎo)率區(qū)或者某些類型的互補(bǔ)貯存器的低電導(dǎo)率氧化物可能獨(dú)立地足以形成可接受的存儲(chǔ)效應(yīng)，或者，如果傳導(dǎo)機(jī)制不相同(例如，小極化子跳躍穿過氧耗盡低電導(dǎo)率區(qū)715，而隧穿穿過低電導(dǎo)率氧化物)，一種機(jī)制甚者可能在穿過存儲(chǔ)元件500的總傳導(dǎo)中占主要地位。因此，可設(shè)計(jì)存儲(chǔ)單元以利用僅一種現(xiàn)象或者另一種現(xiàn)象或者兩種現(xiàn)象。在一個(gè)與圖8A所示的倒轉(zhuǎn)實(shí)施例相似的特定實(shí)施例中，底部電極520可能為500埃的鉬層，通過以下工藝形成在450°C、在4毫托的氬中，通過對(duì)鉬靶施加180瓦進(jìn)行直流磁控管濺射，然后在4毫托的氬的濺射周圍氣體環(huán)境中原位冷卻至少10分鐘?；旌蟽r(jià)氧化物710可能為500埃的PCMO鈣鈦礦層，通過以下工藝形成在550°C、在10毫托的氬中，通過對(duì)Pra7Caa3MnO3靶(用熱等壓壓制或者HIP制成)施加120瓦進(jìn)行射頻磁控管濺射，然后，在10毫托的氬的濺射周圍氣體環(huán)境中原位冷卻10分鐘，然后在600托的氧的加載互鎖真空室(loadlockchamber)中另外冷卻10分鐘。電解隧道勢(shì)壘705可能為20或者30埃的某種類型的AlOx，通過以下工藝形成在300°C、在4毫托的含有1%的氧的氬中，通過對(duì)Al2O3靶(也用HIP制成)施加150瓦進(jìn)行射頻磁控管濺射，然后，在4毫托的含有1%的O2的氬的濺射周圍氣體環(huán)境中，在250°C退火30分鐘。如果需要與圖8B相似的實(shí)施例，200埃的鋁金屬的氧儲(chǔ)存器720可能是通過在25°C、在4毫托的氬中對(duì)鋁靶施加250瓦進(jìn)行直流磁控管濺射形成的。頂部電極515可能為500埃的鉬，通過以下工藝形成在25°C、在4毫托的氬中，通過對(duì)鉬靶施加180瓦進(jìn)行直流磁控管濺射。最后評(píng)論雖然已經(jīng)以本發(fā)明目前預(yù)期的最佳模式對(duì)其進(jìn)行了描述，但是很明顯，在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力和技能范圍內(nèi)，并且無需對(duì)其實(shí)施更進(jìn)一步的創(chuàng)造性活動(dòng)，很容易就可以實(shí)現(xiàn)許多修改、工作模式和實(shí)施例。例如，雖然將離子貯存器描述為與氧貯存器有關(guān)的電負(fù)性，但是只要滿足特定實(shí)施例的其它物理要求，帶正電的離子貯存器可能具有相同的功能。此夕卜，雖然上述理論是一種關(guān)于各種材料如何相互作用的可能的解釋，發(fā)明者并不希望受限于任何理論解釋。此外，希望受專利證書保護(hù)的在權(quán)利要求書中提出，并且包括在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有變化和修改。權(quán)利要求1.一種存儲(chǔ)器件，包括可重寫非易失性存儲(chǔ)元件(ME)，所述ME正好具有兩個(gè)端子并且包括與所述兩個(gè)端子電相連的具有第一電導(dǎo)率的隧道勢(shì)壘，離子貯存器，所述離子貯存器包括可移動(dòng)離子并且具有高于所述第一電導(dǎo)率的第二電導(dǎo)率，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此電相連。2.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器包括基本晶體結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)器件，其中，當(dāng)將寫入電壓或讀取電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端時(shí)，所述離子貯存器保持所述基本晶體結(jié)構(gòu)。4.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此接觸。5.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子。6.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器包括基本晶體結(jié)構(gòu)并且當(dāng)所述離子貯存器處于缺氧狀態(tài)時(shí)保持所述基本晶體結(jié)構(gòu)。7.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子，并且通過對(duì)所述ME的寫入操作使得并非所述離子貯存器的全部處于缺氧狀態(tài)。8.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子，并且在對(duì)所述ME進(jìn)行寫入操作之后，所述離子貯存器的靠近所述隧道勢(shì)壘的層處于比所述離子貯存器中遠(yuǎn)離所述隧道勢(shì)壘的層更缺氧的狀態(tài)。9.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，在對(duì)所述ME進(jìn)行寫入操作之后，所述離子貯存器的靠近所述隧道勢(shì)壘的層呈現(xiàn)比所述離子貯存器中遠(yuǎn)離所述隧道勢(shì)壘的層更大的價(jià)態(tài)變化。10.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述ME的電導(dǎo)率指示阻態(tài)，并且通過將讀取電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端而非破壞性地確定所述阻態(tài)。11.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述ME的電導(dǎo)率指示阻態(tài)，并且通過將寫入電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端，所述阻態(tài)可逆地可重寫到不同的值。12.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子，并且在所述ME的所述兩個(gè)端子兩端施加寫入電壓可操作用于在所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘之間傳輸所述氧離子的至少一部分。13.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述ME配置成存儲(chǔ)非易失性數(shù)據(jù)的至少ー位，并且當(dāng)缺少電源時(shí)保留所述數(shù)據(jù)。14.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器包括單晶結(jié)構(gòu)。15.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述隧道勢(shì)壘具有少于大約50埃的厚度。16.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述隧道勢(shì)壘由是所述可移動(dòng)離子的電解質(zhì)的材料制成。17.如權(quán)利要求16所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子。18.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，僅當(dāng)將寫入電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端時(shí)，所述隧道勢(shì)壘才是所述可移動(dòng)離子可滲透的，并且僅當(dāng)施加所述寫入電壓吋，將所述可移動(dòng)離子的一部分傳輸?shù)剿鏊淼绖?shì)壘中或傳輸?shù)剿鏊淼绖?shì)壘外才進(jìn)行。19.如權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子。20.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，成形對(duì)所述ME的總電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)并不顯著，其中，成形包括陽極材料在所述離子貯存器內(nèi)部的局部絲狀運(yùn)動(dòng)。21.如權(quán)利要求I所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘配置成將非歐姆特性給予所述ME，所述非歐姆特性對(duì)于施加在所述兩個(gè)端子兩端的第一范圍的電壓呈現(xiàn)極高的阻態(tài)而對(duì)于對(duì)于施加在所述兩個(gè)端子兩端的高于以及低于所述第一范圍的電壓的電壓則呈現(xiàn)極低的阻態(tài)。22.—種存儲(chǔ)器件，包括可重寫非易失性存儲(chǔ)元件(ME)，所述ME正好具有兩個(gè)端子并且包括與所述兩個(gè)端子電相連的具有第一電導(dǎo)率的隧道勢(shì)壘，所述隧道勢(shì)壘具有隧道勢(shì)壘寬度、隧道勢(shì)壘高度或二者，離子貯存器，所述離子貯存器包括可移動(dòng)離子并且具有高于所述第一電導(dǎo)率的第二電導(dǎo)率，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此電相連，所述離子貯存器包括與所述隧道勢(shì)壘相鄰并且對(duì)施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端的寫入電壓響應(yīng)的低電導(dǎo)率區(qū)，以及所述低電導(dǎo)率區(qū)可操作用于形成大于所述隧道勢(shì)壘的所述隧道勢(shì)壘寬度的有效隧道勢(shì)壘寬度。23.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述ME的電導(dǎo)率指示阻態(tài)，并且通過將讀取電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端而非破壞性地確定所述阻態(tài)，并且當(dāng)缺少電源時(shí)保留所述阻態(tài)。24.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端的寫入電壓可操作用于在所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘之間傳輸所述可移動(dòng)離子的至少一部分，并且在從所述兩個(gè)端子除去所述寫入電壓之后，所傳輸?shù)目梢苿?dòng)離子是靜止的。25.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端的第一寫入電壓可操作用于將所述可移動(dòng)離子的第一部分從所述離子貯存器傳輸?shù)剿鏊淼绖?shì)壘中，并且施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端的第二寫入電壓可操作用于將所述可移動(dòng)離子的所述第一部分從所述隧道勢(shì)壘傳輸?shù)剿鲭x子貯存器中，并且，其中，所述第二寫入電壓具有與所述第一寫入電壓的極性相反的極性。26.如權(quán)利要求25所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子。27.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器包括選自以下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本晶體結(jié)構(gòu)和單晶結(jié)構(gòu)。28.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器包括基本晶體結(jié)構(gòu)，并且當(dāng)將寫入電壓或讀取電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端時(shí)保持所述基本晶體結(jié)構(gòu)。29.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，成形對(duì)所述ME的總電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)并不顯著，其中，成形包括陽極材料在所述離子貯存器內(nèi)部的局部絲狀運(yùn)動(dòng)。30.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子。31.如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器件，其中，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘配置成將非歐姆特性給予所述ME，所述非歐姆特性對(duì)于施加在所述兩個(gè)端子兩端的第一范圍的電壓呈現(xiàn)極高的阻態(tài)而對(duì)于對(duì)于施加在所述兩個(gè)端子兩端的高于以及低于所述第一范圍的電壓的電壓則呈現(xiàn)極低的阻態(tài)。32.—種兩端電器件，包括可重寫非易失性存儲(chǔ)元件(ME)，所述ME正好具有兩個(gè)端子并且包括與所述兩個(gè)端子電相連的隧道勢(shì)壘，離子貯存器，所述離子貯存器包括可移動(dòng)離子，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此電相連，所述隧道勢(shì)壘由是所述可移動(dòng)離子的電解質(zhì)的材料制成，并且僅當(dāng)將寫入電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端時(shí)，所述隧道勢(shì)壘才是所述可移動(dòng)離子的至少一部分可滲透的，以及所述ME在施加于所述兩個(gè)端子兩端的讀取電壓下具有第一電導(dǎo)率，并且在將寫入電壓施加于所述兩個(gè)端子兩端之后在所述讀取電壓下具有第二電導(dǎo)率。33.如權(quán)利要求32所述的兩端電器件，其中，所述ME的電導(dǎo)率指示阻態(tài)，并且通過將所述讀取電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端而非破壞性地確定所述阻態(tài)，并且當(dāng)缺少電源時(shí)保留所述阻態(tài)。34.如權(quán)利要求32所述的兩端電器件，其中，所述寫入電壓的施加導(dǎo)致所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘之間的可移動(dòng)離子傳輸。35.如權(quán)利要求32所述的兩端電器件，其中，所述離子貯存器包括選自以下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本晶體結(jié)構(gòu)和單晶結(jié)構(gòu)。36.如權(quán)利要求32所述的兩端電器件，其中，所述離子貯存器包括基本晶體結(jié)構(gòu)，并且當(dāng)將所述寫入電壓或所述讀取電壓施加于所述ME的所述兩個(gè)端子兩端時(shí)保持所述基本晶體結(jié)構(gòu)。37.如權(quán)利要求32所述的兩端電器件，其中，成形對(duì)所述ME的總電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)并不顯著，其中，成形包括陽極材料在所述離子貯存器內(nèi)部的局部絲狀運(yùn)動(dòng)。38.如權(quán)利要求32所述的兩端電器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子。39.如權(quán)利要求32所述的兩端電器件，其中，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此接觸。40.一種正好具有兩個(gè)端子的電器件，包括具有少于大約50埃的厚度的隧道勢(shì)壘，所述厚度配置用于在讀取操作和寫入操作期間的電子隧穿；和包括可移動(dòng)離子的離子貯存器，所述離子貯存器與所述隧道勢(shì)壘電相連，所述隧道勢(shì)壘由是所述可移動(dòng)離子的電解質(zhì)的材料制成，并且僅在所述寫入操作期間，所述隧道勢(shì)壘才是所述可移動(dòng)離子可滲透的，以及其中，與所述隧道勢(shì)壘電相連的所述離子貯存器在讀取電壓下具有第一電導(dǎo)率，而在施加寫入電壓之后在所述讀取電壓下具有第二電導(dǎo)率。41.如權(quán)利要求40所述的電器件，其中，與所述隧道勢(shì)壘電相連的所述離子貯存器的電導(dǎo)率指示阻態(tài)，并且在所述讀取操作期間非破壞性地確定所述阻態(tài)，并且當(dāng)缺少電源時(shí)保留所述阻態(tài)。42.如權(quán)利要求40所述的電器件，其中，所述寫入操作導(dǎo)致所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘之間的可移動(dòng)離子傳輸。43.如權(quán)利要求40所述的兩端電器件，其中，所述離子貯存器包括選自以下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本晶體結(jié)構(gòu)和單晶結(jié)構(gòu)。44.如權(quán)利要求40所述的兩端電器件，其中，所述離子貯存器包括基本晶體結(jié)構(gòu)，并且在所述讀取操作和所述寫入操作期間保持所述基本晶體結(jié)構(gòu)。45.如權(quán)利要求40所述的兩端電器件，其中，成形對(duì)與所述隧道勢(shì)壘電相連的所述離子貯存器的總電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)并不顯著，其中，成形包括陽極材料在所述離子貯存器內(nèi)部的局部絲狀運(yùn)動(dòng)。46.如權(quán)利要求40所述的兩端電器件，其中，所述可移動(dòng)離子包括氧離子。47.如權(quán)利要求40所述的兩端電器件，其中，與所述隧道勢(shì)壘電相連的所述離子貯存器給予非歐姆特性，所述非歐姆特性對(duì)于施加在所述兩個(gè)端子兩端的第一范圍的電壓呈現(xiàn)極高的阻態(tài)而對(duì)于對(duì)于施加在所述兩個(gè)端子兩端的高于以及低于所述第一范圍的電壓的電壓則呈現(xiàn)極低的阻態(tài)。全文摘要本發(fā)明涉及兩端可重寫非易失性離子傳輸RRAM器件。該器件包括可重寫非易失性存儲(chǔ)元件(ME)，所述ME正好具有兩個(gè)端子并且包括與所述兩個(gè)端子電相連的具有第一電導(dǎo)率的隧道勢(shì)壘和離子貯存器，所述離子貯存器包括可移動(dòng)離子并且具有高于所述第一電導(dǎo)率的第二電導(dǎo)率，所述離子貯存器和所述隧道勢(shì)壘彼此電相連。文檔編號(hào)H01L45/00GK102694122SQ20121019342公開日2012年9月26日申請(qǐng)日期2005年9月1日優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日發(fā)明者C.J.謝瓦利耶,D.賴納森,E.R.沃德,J.E.小桑切斯,L.施洛斯,P.F.S.斯沃布,R.蘭伯特森,S.W.龍科爾,W.金尼申請(qǐng)人:統(tǒng)一半導(dǎo)體公司