[发明专利]双极存储单元、包括其的存储器件及其操作和制造方法

说明书

技术领域

示例实施例涉及双极存储单元以及包括该双极存储单元的存储器。示例实施例涉及包括双极存储单元的存储器的操作和制造方法。

背景技术

电阻存储器基于电阻在特定的电压下显著改变的材料(例如，过渡金属氧化物)的电阻改变而运行。即，当大于或者等于置位电压的电压被施加到电阻改变材料时，该电阻改变材料的电阻减小。这被称为导通(ON)状态。另外，当大于或者等于复位电压的电压被施加到电阻改变材料时，该电阻改变材料的电阻增大。这被称为截止(OFF)状态。

通常，电阻存储器包括具有电阻改变层的存储节点和电连接到该存储节点的开关器件。该开关器件控制对存储节点的信息访问。

对各种非易失性存储器件(例如，如上所述的电阻存储器)的高集成度和/或高性能的需求增加。

发明内容

示例实施例涉及双极存储单元和包括该双极存储单元的存储器件。示例实施例涉及包括双极存储单元的存储器件的操作和制造方法。

提供了一种表现优良的性能并可以高度集成的存储单元以及包括该存储单元的存储器件。

还提供了所述存储器件的操作和制造方法。

另外的方面将部分地在下面的描述中阐述，部分地将通过所述描述显而易见，或者可通过实施呈现的示例实施例来了解。

根据示例实施例，存储单元包括第一双极存储层和连接到所述第一双极存储层的第二双极存储层，其中，第一双极存储层和第二双极存储层具有相反的编程方向。存储单元可以是双极存储单元。

第一双极存储层的置位电压和复位电压可以分别是正电压和负电压，第二双极存储层的置位电压和复位电压可以分别是负电压和正电压。第一双极存储层的复位电压的绝对值可以大于或等于第一双极存储层的置位电压的绝对值，第二双极存储层的复位电压的绝对值可以大于或等于第二双极存储层的置位电压的绝对值。

第二双极存储层可具有如下的结构，该结构与第一双极存储层的结构相同或者与第一双极存储层倒转的结构相同。第一双极存储层可设置在第一电极和中间电极之间，第二双极存储层可设置在中间电极和第二电极之间。

第一双极存储层可包括第一基础层和第一有源层，第二双极存储层可包括第二基础层和第二有源层，其中，第一基础层和第二基础层比第一有源层和第二有源层更靠近中间电极，或者反之亦可。

中间电极可以是离子源层，或者第一电极和第二电极是离子源层。

第一双极存储层和第二双极存储层中的至少一个可包括金属氧化物。所述金属氧化物包括从由氧化钛、氧化镍、氧化铜、氧化钴、氧化铪、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、氧化钛镍、氧化锂镍、氧化铝、氧化铟锌、氧化钒、氧化锶锆、氧化锶钛、氧化铬、氧化铁、氧化钽、Pr-Ca-Mn-O以及它们的组合所构成的组中选择的至少一种材料。

第一存储单元可具有双向开关特性，所述交叉点存储器件被配置为不带有具有开关特性的额外的元件而工作。

根据示例实施例，交叉点存储器件包括：多个第一电极，具有布线形状并被彼此平行地排列；多个第二电极，具有布线形状并被彼此平行地排列，以与所述多个第一电极交叉。第一存储单元，位于第一电极和第二电极之间的各个交叉点处。第一存储单元可包括顺序地堆叠的第一双极存储层和第二双极存储层。第一双极存储层和第二双极存储层具有相反的编程方向。

第一双极存储层的置位电压的符号可与第二双极存储层的置位电压的符号相反，第一双极存储层的复位电压的符号可与第二双极存储层的复位电压的符号相反。第一双极存储层的复位电压的绝对值可大于或等于第二双极存储层的置位电压的绝对值，第二双极存储层的复位电压的绝对值可大于或等于第一双极存储层的置位电压的绝对值。

第一双极存储层和第二双极存储层可具有单层结构或者多层结构。第一双极存储层和第二双极存储层可具有多层结构，第二双极存储层具有第一双极存储层倒转的结构。

中间电极设置在第一双极存储层和第二双极存储层之间。中间电极可以是离子源层，或者第一电极和第二电极是离子源层。

第一双极存储层和第二双极存储层中的至少一个可包括金属氧化物。所述金属氧化物可包括从由氧化钛、氧化镍、氧化铜、氧化钴、氧化铪、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、氧化钛镍、氧化锂镍、氧化铝、氧化铟锌、氧化钒、氧化锶锆、氧化锶钛、氧化铬、氧化铁、氧化钽、Pr-Ca-Mn-O(PCMO)以及它们的组合所构成的组中选择的至少一种材料。