[发明专利]可变电阻存储器件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月29日提交的申请号为10-2012-0137216的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的实施例涉及一种可变电阻存储器件（或电阻可变存储器件）及其形成方法。更具体而言，本发明的实施例涉及一种包括电阻可变层的可变电阻存储器件及其形成方法，所述电阻可变层的电阻根据施加到所述电阻可变层的电压或电流而变化，使得可以在至少两种不同的电阻状态之间进行转换操作。

背景技术

可变电阻存储器件具有至少两种电阻状态，并且根据外部输入信号（诸如施加到可变电阻存储器件的电压）来转换其电阻状态。可变电阻存储器件通过执行转换操作来储存数据。可变电阻存储器件的实例包括：阻变随机存取存储器（ReRAM）、相变RAM（PCRAM）、自旋转移力矩RAM（STT-RAM）等。由于可变电阻存储器件的简单结构以及即使不再施加外部输入也能保留储存的数据的良好性能，已经对可变电阻存储器件进行了许多研究。

在可变电阻存储器件之中，ReRAM可以包括（i）由例如基于钙钛矿的材料或过渡金属氧化物形成的电阻可变层，和（ii）上电极和下电极。在ReRAM中，充当电流路径的细丝根据施加到电极的电压电平而在电阻可变层中重复地形成或断裂。

当细丝形成时，电阻可变层处于低电阻状态。相反，当细丝断裂时，电阻可变层处于高电阻状态。从高电阻状态到低电阻状态和从低电阻状态到高电阻状态的转换操作分别被称作为“设定”和“复位”操作。

发明内容

根据本发明的一个实施例的可变电阻存储器件及其形成方法利用热边界电阻（TBR）效应来减小在金属绝缘体转变（MIT）层中产生的热的耗散，并且与不使用TBR效应相比引起了MIT层在更低电平的操作电流和电压处转变。因此，可以减小用于可变电阻存储器件的操作电流和电压的电平。

根据本发明的一个实施例的可变电阻存储器件可以包括：第一电极；第二电极，所述第二电极与第一电极间隔开；电阻可变层和金属绝缘体转变（MIT）层，所述电阻可变层和所述金属绝缘体转变（MIT）层提供在第一电极与第二电极之间；以及热阻挡层，所述热阻挡层提供在（i）第一电极与MIT层之间，（ii）MIT层与电阻可变层之间，或者（iii）第二电极与MIT层之间。

根据本发明的另一个实施例的可变电阻存储器件可以包括：垂直电极，所述垂直电极从衬底垂直延伸；多个层间绝缘图案和多个水平电极，所述多个层间绝缘图案和所述多个水平电极沿着垂直电极延伸的方向以交替的方式层叠；电阻可变层和金属绝缘体转变（MIT）层，所述电阻可变层和所述金属绝缘体转变（MIT）层中的每个提供在垂直电极与水平电极之间；以及热阻挡层，所述热阻挡层提供在（i）水平电极与MIT层之间，（ii）MIT层与电阻可变层之间，或者（iii）垂直电极与MIT层之间。

根据本发明的实施例，可以利用热边界电阻（TBR）现象来抑制来自金属绝缘体转变（MIT）层的热耗散，因而可以减小用于可变电阻存储器件的操作电流和电压。

附图说明

图1A至图1E示出包括金属绝缘体转变层的可变电阻存储器件的不同方面。

图2A至图2B示出根据本发明的第一实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。

图3A至图3D示出根据本发明的第一实施例的可变电阻存储器件的优点。

图4A至图4E分别示出根据本发明的第二实施例至第六实施例的可变电阻存储器件的截面。

图5是根据本发明的一个实施例的可变电阻存储器件的存储器单元阵列（MCA）的立体图。

图6A至图6F示出根据本发明的第七实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。

图7示出根据本发明的第八实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。

图8示出根据本发明的第九实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。

图9示出根据本发明的第十实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。

图10A至图10D示出根据本发明的第十一实施例的可变电阻存储器件及其形成方法。

图11示出包括外围器件和根据本发明的一个实施例的可变电阻存储器件的系统。

图12示出使用根据本发明的一个实施例的可变电阻存储器件的信息处理系统。

具体实施方式