[发明专利]包括可变电阻元件的半导体器件

权利要求书

1.一种半导体器件，包括至少一个可变电阻元件，所述可变电阻元件包括：

离子接收层，其具有顶部、底部和将所述顶部与所述底部连接的侧壁；

离子供给层，其具有与所述离子接收层的侧壁的至少一部分连接的内侧壁；

栅极图案，其与所述离子供给层的外侧壁连接；以及

源极图案，其与所述离子接收层的顶部或底部之一连接，和漏极图案，其与所述离子接收层的顶部或底部中的另一个连接，

其中，所述离子接收层的电阻根据基于施加到所述栅极图案的电压而从所述离子供给层供应的离子的量来变化。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，使用在所述源极图案与所述漏极图案之间供应的电流或电压的差值来读取所述离子接收层的电阻状态。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述离子供给层包括向所述离子接收层供应金属阳离子的材料，而所述离子接收层包括使用所接收的金属阳离子以形成氧空位的材料。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，当从所述离子供给层向所述离子接收层供应所述金属阳离子时，向所述栅极图案施加正电压。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，随着施加到所述栅极图案的电压的脉冲数量的增加，从所述离子供给层向所述离子接收层供应的所述离子的量逐渐增加。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述离子接收层具有柱状的形状，所述离子供给层的内侧壁包围所述离子接收层的侧壁，以及所述栅极图案包围所述离子供给层的外侧壁。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述离子接收层具有中空的柱状形状，所述离子供给层包围所述离子接收层的外侧壁，所述栅极图案包围所述离子供给层的外侧壁，并且所述可变电阻元件还包括填充所述离子接收层的电介质图案。

8.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括选择元件层，其位于所述离子接收层与所述漏极图案之间，位于所述离子接收层与所述源极图案之间，或者在所述离子接收层与所述漏极图案之间和在所述离子接收层与所述源极图案之间皆有所述选择元件层。

9.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括设置在所述离子接收层与所述离子供给层之间的隔离层，其中，当向所述栅极图案施加电压时，所述隔离层允许离子在所述离子供给层与所述离子接收层之间移动。

10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述隔离层包括电解质材料。

11.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：

多个源极线，其在第一方向上延伸并连接到所述源极图案；

多个位线，其在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸，并且连接到所述漏极图案；以及

多个字线，其在一个方向上延伸并连接到所述栅极图案，

其中，所述可变电阻元件设置在所述源极线、所述位线和所述字线之间的每个交叉点处。

12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述字线在所述第一方向或所述第二方向上延伸。

13.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述字线在与所述第一方向和所述第二方向不同的第三方向上延伸。

14.根据权利要求13所述的半导体器件，其中，在所述第一方向与所述第二方向之间形成的角度、在所述第二方向与所述第三方向之间形成的角度以及在所述第三方向与所述第一方向之间形成的角度各自为60°，并且所述离子接收层位于由所述源极线、所述位线和所述字线限定的等边三角形的每个顶点处。