專(zhuān)利名稱(chēng)：非易失性存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非易失性存儲(chǔ)器件。本發(fā)明尤其涉及包括夾在電極對(duì)之間的硫系材料
的非易失性存儲(chǔ)器件，該非易失性存儲(chǔ)器件通過(guò)電阻開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)存儲(chǔ)信息。
背景技術(shù)：
非易失性存儲(chǔ)器件的當(dāng)前市場(chǎng)由閃速存儲(chǔ)器件為主。這些器件將信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ) 單元陣列中，每個(gè)存儲(chǔ)單元都包括浮柵晶體管。隨著閃速存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)密度的增加，器 件的單個(gè)存儲(chǔ)單元的尺寸降低。會(huì)預(yù)料到由于基本物理限制，閃速存儲(chǔ)器件將會(huì)面臨超越 45nm工藝節(jié)點(diǎn)的縮放比例問(wèn)題。閃速存儲(chǔ)器件的寫(xiě)速度和持續(xù)時(shí)間也會(huì)受到設(shè)計(jì)局限的限制。 當(dāng)前被認(rèn)為有潛力克服閃速存儲(chǔ)器件的上述限制的新興存儲(chǔ)技術(shù)是電阻開(kāi)關(guān)存 儲(chǔ)技術(shù)。電阻開(kāi)關(guān)存儲(chǔ)器件通常通過(guò)施加特定電流或電壓引起活性材料的電阻變化來(lái)存儲(chǔ)信息。 適于電阻開(kāi)關(guān)存儲(chǔ)器件的已知活性材料是硫系玻璃。采用該活性材料的存儲(chǔ)器件 包括存儲(chǔ)單元陣列，每個(gè)存儲(chǔ)單元都包括夾在電極對(duì)之間的硫系玻璃。通過(guò)施加電流引起 的熱從而把硫系材料從低電阻的晶態(tài)切換到高電阻的非結(jié)晶態(tài)，可以把信息存儲(chǔ)在器件的 單元中。通過(guò)施加閾值電壓，可以把該材料切換回到晶態(tài)。這種器件也被稱(chēng)為相變存儲(chǔ)器 件。 由于低電壓工作(處于l-2v的量級(jí))以及期待更好的存儲(chǔ)密度以獲得較低開(kāi)關(guān) 電流，所以上述已知的電阻開(kāi)關(guān)存儲(chǔ)器件被認(rèn)為是比較有提升空間的。在90nm以下技術(shù)節(jié) 點(diǎn)的最近樣機(jī)中，據(jù)報(bào)道開(kāi)關(guān)電流處于幾百毫安的范圍內(nèi)。然而，仍待證明開(kāi)關(guān)電流是否能 降低遠(yuǎn)低于100iiA。 另一作為閃速存儲(chǔ)技術(shù)替代的新興存儲(chǔ)技術(shù)是可編程金屬化單元(PMC)存儲(chǔ)技 術(shù)。在該技術(shù)中的存儲(chǔ)開(kāi)關(guān)機(jī)制是導(dǎo)電絲的電解形成和斷開(kāi)。已證明通過(guò)施加0. 2v以及 10iiA—樣低的電流可以切換使用該技術(shù)的存儲(chǔ)單元。倘若可以對(duì)纖絲的密度加以控制，則 該技術(shù)有望得到提升。然而，存在很多與可編程金屬化單元存儲(chǔ)技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題，尤其涉及 隨時(shí)間以穩(wěn)定方式保持?jǐn)?shù)據(jù)的能力。 在當(dāng)前情況下，仍然需要具有小開(kāi)關(guān)電流和電壓需求的可靠的電阻開(kāi)關(guān)存儲(chǔ)器 件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種存儲(chǔ)器件，包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元陣列和 向存儲(chǔ)單元施加電壓來(lái)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)單元的電壓施加單元，其中每個(gè)存儲(chǔ)單元都具有含 銅的第一層，所述第一層與含硫系材料的第二層接觸，其中電壓施加單元被布置成通過(guò)在 第一阻態(tài)與第二較低阻態(tài)之間切換每個(gè)單元來(lái)寫(xiě)數(shù)據(jù)，其中電壓施加單元被布置成通過(guò)在 第一層和第二層上施加電位差使得第一層上的電位比第二層上的電位高0. 5v或更小，來(lái)
4把單元切換到第一阻態(tài)，并且其中電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一層和第二層上施加電 位差使得第二層上的電位比第一層上的電位高0. 5v或更小，來(lái)把單元切換到第二阻態(tài)。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銅與硫系材料接觸時(shí)，通過(guò)在材料上施加相反極性的低電壓可 以在不同的阻態(tài)之間切換雙材料疊層。在不受理論限制的情況下，認(rèn)為在材料之間產(chǎn)生界 面層，并且根據(jù)所施加電壓的極性，該界面層具有可在兩個(gè)值之間變換的較高電阻。
因此，本發(fā)明提供了一種以低開(kāi)關(guān)電壓，尤其是低于0.5v或更小的低開(kāi)關(guān)電壓下 工作的存儲(chǔ)器件。因此，開(kāi)關(guān)電壓明顯低于已知的相變存儲(chǔ)器的電壓，其中硫系材料在高 阻、非結(jié)晶態(tài)以及低阻結(jié)晶態(tài)之間切換。 本發(fā)明的存儲(chǔ)器件的開(kāi)關(guān)機(jī)制還被認(rèn)為完全不同于可編程金屬化單元的開(kāi)關(guān)機(jī)
制，原因在于根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器件的操作被認(rèn)為涉及形成具有可變電阻的界面層。已發(fā)
現(xiàn)本發(fā)明的兩個(gè)阻態(tài)都涉及明顯比作為器件的基礎(chǔ)的硫系材料的電阻高的電阻。相反，可
編程金屬化單元的開(kāi)關(guān)機(jī)制涉及具有內(nèi)部電極材料的導(dǎo)電絲的電解形成。同樣地，可編程
金屬化層的阻態(tài)之一涉及明顯比內(nèi)部電極材料的正常電阻低的相對(duì)低的電阻。 電壓施加單元優(yōu)選地被布置成通過(guò)向銅層施加正或負(fù)電位并且將硫系材料層保
持在Ov來(lái)在第一阻態(tài)與第二阻態(tài)之間切換。 對(duì)于每個(gè)存儲(chǔ)單元的多種布置是可行的，只要它們都具有上述的彼此接觸的第一 層和第二層。例如，第一層可以作為用于施加電壓的第一 電極，每個(gè)存儲(chǔ)單元還可以包括形 成在第二層表面上不與第一電極接觸的第二電極。在此情況下，第二電極優(yōu)選地是金屬化 電極，諸如鎢。 可替代地，每個(gè)存儲(chǔ)單元還可以包括形成在第一層的不與第二層接觸的表面上的 第一電極，以及形成在第二層的不與第一層接觸的表面上的第二電極。在此情況下，第一電 極和第二電極中的一個(gè)或者兩者優(yōu)選地是金屬化電極，諸如鎢。 第二層優(yōu)選地包含摻雜金屬的SbTe硫系材料，盡管當(dāng)然可以采用其他硫系材料。 第二層的硫系材料應(yīng)當(dāng)基本上(優(yōu)選地全部)處于非結(jié)晶態(tài)。 如上所述，每個(gè)單元可以通過(guò)向第一層施加0. 5v或更小的相反極性電壓在第一 阻態(tài)與第二阻態(tài)之間切換。然而，已發(fā)現(xiàn)可以使用明顯較低的開(kāi)關(guān)電壓，例如，優(yōu)選地是 0. 4v或更小，更優(yōu)選地是0. 3v或更小，最優(yōu)選地是0. 25v或更小。 電壓施加單元優(yōu)選地被布置成提供具有最大為大約lOyA或更小的電流的電壓。 同樣地，該存儲(chǔ)器件具有極低的功耗。 在多個(gè)實(shí)施例中，在第一阻態(tài)與第二阻態(tài)的每個(gè)阻態(tài)中，每個(gè)存儲(chǔ)單元的第一層 和第二層上的電阻高于第一層與第二層分開(kāi)考慮時(shí)的電阻之和。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種向存儲(chǔ)器件寫(xiě)數(shù)據(jù)的方法，所述存儲(chǔ)器件包 括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元陣列，每個(gè)存儲(chǔ)單元都具有含銅的第一層，所述第一層與含硫系材 料的第二層接觸，其中所述方法包括通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差使得第一層上 的電位比第二層上的電位高O. 5v或更小，來(lái)把單元切換到第一阻態(tài)；并且通過(guò)在第一層和 第二層上施加電位差使得第二層上的電位比第一層上的電位高O. 5v或更小，來(lái)把單元切 換到第二阻態(tài)，其中第二阻態(tài)是比第一阻態(tài)低的阻態(tài)。 根據(jù)本發(fā)明的方法可以涉及上述存儲(chǔ)器件的操作。具體地說(shuō)，電位差可以通過(guò)電 壓施加單元施加在第一層和第二層上。
5
在該方法中，在第一阻態(tài)和第二阻態(tài)兩者中，第二層的硫系材料優(yōu)選地基本處于非結(jié)晶態(tài)。同樣地，兩個(gè)阻態(tài)都涉及較高的電阻。 在優(yōu)選實(shí)施例中，把單元切換到第一阻態(tài)和第二阻態(tài)的步驟包括在第一層和第二層上施加0.25v或更小的電位差。流過(guò)第一層和第二層的電流優(yōu)選地為lOyA或更小。同樣地，該方法涉及極低功耗。


下面將參考附圖僅以示例方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中 圖1是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器件的實(shí)施例的示意圖； 圖2是示出了圖1所示存儲(chǔ)單元的電流_電壓特性的曲線(xiàn)圖； 圖3是說(shuō)明實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器件的可行機(jī)制的示意圖； 圖4是說(shuō)明形成圖1所示存儲(chǔ)單元的方法的示意圖；以及 圖5是示出圖1所示存儲(chǔ)單元的電阻如何根據(jù)單元尺寸縮放的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)器件，包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元陣列以及用于向存儲(chǔ)單元施加電壓來(lái)向存儲(chǔ)單元寫(xiě)數(shù)據(jù)的電壓施加單元。在該器件中，每個(gè)存儲(chǔ)單元都包括彼此接觸的由銅構(gòu)成的第一層和由硫系材料構(gòu)成的第二層。電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一阻態(tài)和第二較低阻態(tài)之間切換單元來(lái)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入單元中。 通過(guò)向第一層和第二層上施加電位差使得第一層上的電位比第二層上的電位高0. 5v或更小來(lái)實(shí)現(xiàn)向第一阻態(tài)的切換。通過(guò)向第一層和第二層上施加電位差使得第二層上的電位比第一層上的電位高0. 5v或更小來(lái)實(shí)現(xiàn)向第二阻態(tài)的切換。 在多個(gè)實(shí)施例中已發(fā)現(xiàn)，與O. 2v—樣低的電壓足夠來(lái)在各個(gè)阻態(tài)之間切換。結(jié)合極小的電流，得到了低功耗的存儲(chǔ)器。 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元1的結(jié)構(gòu)。盡管在圖中未示出，存儲(chǔ)器件包括多個(gè)示出的存儲(chǔ)單元1、以及向存儲(chǔ)單元1施加預(yù)定電壓的電壓施加單元。 參考附圖，存儲(chǔ)單元1包括夾在第一電極層5和第二電極層7之間的摻雜金屬的SbTe硫系材料層3。 摻雜金屬的SbTe硫系材料對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的，并且在M. H. R. Lankhorst等人于2005年在Nature Materials上第4巻第347-352頁(yè)發(fā)表的題為"Low-cost and Nanoscale Non_volatileMemory Concept for Future Silicon Chips，，中給出更具體的描述，其全部?jī)?nèi)容引入于此作為參考。硫系材料層3處于非結(jié)晶態(tài)。
頂部的第一電極5由銅構(gòu)成，底部的第二電極7由鎢構(gòu)成。第一電極5和第二電極7與硫系材料層3的相反兩面直接接觸，并且彼此面對(duì)。 整個(gè)存儲(chǔ)單元1形成在硅基片9上，存儲(chǔ)器件的其他部分也以硅基片為基礎(chǔ)。盡管圖中未示出，但是在基片9與第一電極5之間提供了許多層。這些層可以包括Si02絕緣層以及連接到下面的MOS或雙極性晶體管的鎢基連接層。適合的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的。
存儲(chǔ)器件的電壓施加單元(未示出)被布置成在第一電極5和第二電極7上施加預(yù)定電壓。 圖2是示出了圖1所示的存儲(chǔ)單元1在電極5、7上測(cè)量的電流-電壓特性的曲線(xiàn)
圖。所示的電壓施加到頂部的第一電極5的電壓，而另一個(gè)電極7處于0v。 參考附圖，可以看出存儲(chǔ)單元l具有三個(gè)不同的具有不同電流-電壓特性的"阻
態(tài)"11、13、15。第一阻態(tài)11和第二阻態(tài)13在0. 3v正電壓以上具有相似的特性，但是在所
示的其他電壓下，第一阻態(tài)11通常展示出比第二阻態(tài)13高的電阻。第三阻態(tài)15在所示出
的所有電壓下都與其它阻態(tài)不同，并且通常展示出三個(gè)阻態(tài)中的最高電阻。 最初，存儲(chǔ)單元1處于第一阻態(tài)11或者第三阻態(tài)15。本發(fā)明并沒(méi)有采用第三阻態(tài)
15。如果發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)單元處于第三阻態(tài)15，則通過(guò)向第一電極5施加剛剛小于lv的電壓來(lái)切
換到第一阻態(tài)11。該過(guò)程被稱(chēng)為"形成"步驟，并且只執(zhí)行一次，從而使得存儲(chǔ)單元1準(zhǔn)備
用于寫(xiě)入和讀取數(shù)據(jù)。 在使用中，通過(guò)在第一阻態(tài)11和第二阻態(tài)13之間切換存儲(chǔ)單元來(lái)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)單元1中。典型地，第一阻態(tài)11代表存儲(chǔ)的二進(jìn)制"l"，而第二阻態(tài)13代表存儲(chǔ)的二進(jìn)制"0"。 通過(guò)向第一電極5施加負(fù)0. 2v的電壓來(lái)把存儲(chǔ)單元1從第一阻態(tài)11切換到第二阻態(tài)13。通過(guò)向第一電極5施加正0. 2v的電壓來(lái)把存儲(chǔ)單元1從第二阻態(tài)13切換到第一阻態(tài)11。存儲(chǔ)單元1可以在第一阻態(tài)11和第二阻態(tài)13之間重復(fù)循環(huán)，并且已發(fā)現(xiàn)這些阻態(tài)是非易失性的。 還沒(méi)有完全理解形成不同阻態(tài)的具體機(jī)制。然而，認(rèn)為高電阻界面層可以形成在第一電極5的銅與硫系材料3之間，S卩，與這些層串連。而且，認(rèn)為施加相反極性的小電壓可以足夠在界面層引起氧化和還原。在任何情況下，已發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)單元在第一阻態(tài)11和第二阻態(tài)13中的電阻高于第一電極5與硫系材料3在彼此分開(kāi)時(shí)的電阻之和。
可替代地，第一電極5中的銅與硫系材料層3有可能相互作用形成含有大量陷阱的界面層。施加相反極性的小電壓可以控制對(duì)陷阱的填充和清空，從而控制界面層的電阻。
作為另一替代，第一電極5中的銅與硫系材料層3之間形成的高電阻界面層有可能經(jīng)歷導(dǎo)電絲的形成和斷開(kāi)。圖3示意性地示出了該機(jī)制。 在圖3(a)中，存儲(chǔ)單元的均勻界面層6展示了相對(duì)高的電阻。在圖3(b)中，導(dǎo)電絲形成在界面層6中，從而降低其電阻。界面層6的電阻通過(guò)形成或斷開(kāi)纖絲得以控制。在(a)和(b)兩者中，界面層6與硫系材料層3串連地布置，從而硫系材料層3會(huì)促成存儲(chǔ)單元在兩種阻態(tài)下的電阻。 在使用中，通過(guò)在電極5和7上施加小電壓(小于開(kāi)關(guān)電壓)來(lái)從存儲(chǔ)單元1中讀取數(shù)據(jù)。隨后電流被感測(cè)、放大并測(cè)量以確定存儲(chǔ)單元1所處的阻態(tài)。因?yàn)樽x取電壓小，所以它們不會(huì)影響存儲(chǔ)單元1的阻態(tài)。 將參考圖4簡(jiǎn)要說(shuō)明形成圖1所示存儲(chǔ)單元1的方法?？梢允褂酶鞣N傳統(tǒng)半導(dǎo)體處理技術(shù)形成存儲(chǔ)單元l，借此可以實(shí)現(xiàn)高存儲(chǔ)單元密度。在Kozicki等人于2005年在IEEE Transactions onNanotechnology第4巻第331-338頁(yè)上公開(kāi)的題為"Nanoscalememoryelements based on Solid-state Electrolytes''用于形成可編禾呈金屬化單元的技術(shù)尤其適用，其全部?jī)?nèi)容并入于此作為參考。
存儲(chǔ)單元1通常形成在用于切換目的的M0S或雙極性晶體管上。本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于存儲(chǔ)器件中這些類(lèi)型的晶體管的形成是熟悉的，因此將不再提供對(duì)晶體管的形成的具體描述。 在如上所述形成存儲(chǔ)單元的晶體管之后，如圖4所示，在Si02絕緣層19上形成鎢層17形式的連接。使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝把鎢直接沉積在絕緣層19上，隨后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)來(lái)形成鎢連接17。鎢連接17可以采取插塞或襯里(plug or line)的形式。 接下來(lái)，將電介質(zhì)疊層21沉積在鎢層17上。電介質(zhì)疊層21可以由在后段制程(back-end-of-line)處理中使用的典型SiC或Si02疊層構(gòu)成。 在沉積電介質(zhì)疊層21之后，通過(guò)干法蝕刻在疊層21上開(kāi)孔23。將孔23開(kāi)得足夠深以暴露電介質(zhì)疊層21下面的鎢層17?？?3的直徑例如可以是40nm。
在開(kāi)孔23之后，在孔23中以及電介質(zhì)疊層21上沉積硫系材料25。在室溫下通過(guò)濺射法沉積硫系材料25。可替代地，可以采用保形化學(xué)氣相沉積或原子層沉積工藝來(lái)沉積硫系材料25。隨后可以把硫系材料25向下平整到電介質(zhì)疊層21。 在沉積硫系材料25之后，通過(guò)濺射法在硫系材料25上沉積銅層27 。隨后在低溫
處理下對(duì)硫系材料25和銅層27進(jìn)行圖案化處理以形成頂部電極連接。 如圖4所示，所得到的存儲(chǔ)單元1可以形成極小尺寸。圖5示出了圖1和圖4所
示的存儲(chǔ)單元的電阻如何隨著單元尺寸進(jìn)行縮放。 在圖中，繪出了單元電阻與單元尺寸的曲線(xiàn)。方形和菱形標(biāo)記代表根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的第一阻態(tài)和第二阻態(tài)的測(cè)量值。三角形標(biāo)記代表分離的非結(jié)晶的硫系材料的理論電阻值，對(duì)于給定單元尺寸，硫系材料的電阻比根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的任何阻態(tài)的電阻都低。 在圖中可以看出硫系材料的電阻隨著單元尺寸的減小而增大?？梢灶A(yù)見(jiàn)電阻的這種變化趨勢(shì)也是根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的阻態(tài)的電阻變化趨勢(shì)。 為了進(jìn)行比較，在圖中還用圓形標(biāo)記示出了單元尺寸為40nm的可編程金屬化單元的兩個(gè)狀態(tài)的電阻。 可以看出，在單元尺寸為40nm的情況下，分離的非結(jié)晶硫系材料的電阻略大于可編程金屬化單元的較低阻態(tài)。如上面所指出的，對(duì)于給定的單元尺寸，根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的兩個(gè)阻態(tài)的電阻都大于分離的硫系材料的電阻。因此，期望根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的較低阻態(tài)的電阻大于可編程金屬化單元的較低阻態(tài)的電阻。因此，對(duì)于給定的單元尺寸，期望根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元與可編程金屬化單元相比具有較低的電流以及由此引起的較低功耗。 如上所述，本發(fā)明提供了一種具有可以以高密度提供的存儲(chǔ)單元陣列的存儲(chǔ)器件。將單元在兩個(gè)高阻態(tài)之間切換來(lái)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。使用低電壓和低電流來(lái)執(zhí)行切換，因此存儲(chǔ)器的功耗很低。 上面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是可以
在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下作出各種改變和變型。 例如，存儲(chǔ)單元可以具有作為上述那些結(jié)構(gòu)的各種替代結(jié)構(gòu)，只要存在與非結(jié)晶
硫系材料接觸的銅層即可。
8
上面描述了形成根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的一個(gè)方法，但是其他適合的方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的。例如，在雙重金屬鑲嵌方案中，可以實(shí)現(xiàn)雙絕緣疊層，隨后可以為硫系材料開(kāi)孔，以及為銅電極開(kāi)深槽。 上面針對(duì)具有其中銅層與硫系材料層接觸的單元的存儲(chǔ)器件描述了本發(fā)明。然而，可以使用其他金屬來(lái)替代銅。認(rèn)為諸如Ti、Ta、Al、Ni之類(lèi)的可氧化金屬是適合的。
權(quán)利要求
一種存儲(chǔ)器件，包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元陣列和用于向存儲(chǔ)單元施加電壓來(lái)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)單元的電壓施加單元，其中每個(gè)存儲(chǔ)單元都具有含銅的第一層，所述第一層與含硫系材料的第二層接觸，其中電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一阻態(tài)與第二較低阻態(tài)之間切換每個(gè)存儲(chǔ)單元來(lái)寫(xiě)數(shù)據(jù)，其中電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差使得第一層上的電位比第二層上的電位高0.5v或更小，來(lái)把存儲(chǔ)單元切換到第一阻態(tài)，并且其中電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差使得第二層上的電位比第一層上的電位高0.5v或更小，來(lái)把存儲(chǔ)單元切換到第二阻態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中第一層是第一電極，并且其中每個(gè)存儲(chǔ)單元 還包括在第二層的不與第一電極接觸的表面上形成的第二電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，其中第二電極包括鎢。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的存儲(chǔ)單元，其中每個(gè)存儲(chǔ)單元還包括在第一層的不與第二 層接觸的表面上形成的第一電極，以及在第二層的不與第一層接觸的表面上形成的第二電 極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)單元，第一電極和第二電極中的一個(gè)或者兩者包括鎢。
6. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器件，其中第二層包括摻雜金屬的SbTe硫系材料。
7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器件，其中第二層的硫系材料基本上處于非結(jié)晶態(tài)。
8. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器件，其中電壓施加單元被布置成通過(guò)向第一層 和第二層施加電位差使得第一層上的電位比第二層上的電位高0. 25v或更小來(lái)把存儲(chǔ)單 元切換到第一阻態(tài)，并且其中電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差 使得第二層上的電位比第一層上的電位高0. 25v或更小來(lái)把存儲(chǔ)單元切換到第二阻態(tài)。
9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器件，其中電壓施加單元被布置來(lái)提供最大為 10iiA或更小的電流。
10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器件，其中，在第一阻態(tài)與第二阻態(tài)的每個(gè)阻 態(tài)中，每個(gè)存儲(chǔ)單元的第一層和第二層上的電阻高于第一層與第二層分開(kāi)考慮時(shí)的電阻之 和。
11. 一種向存儲(chǔ)器件寫(xiě)數(shù)據(jù)的方法，所述存儲(chǔ)器件包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元陣列，每個(gè) 存儲(chǔ)單元都具有含銅的第一層，所述第一層與含硫系材料的第二層接觸，其中所述方法包括通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差使得第一層上的電位比第二層上的電位高0. 5v 或更小，來(lái)把存儲(chǔ)單元切換到第一阻態(tài)；并且通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差使得第二層上的電位比第一層上的電位高0. 5v 或更小，來(lái)把存儲(chǔ)單元切換到第二阻態(tài)，其中第二阻態(tài)是比第一阻態(tài)低的阻態(tài)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在第一阻態(tài)和第二阻態(tài)中，第二層的硫系材料 基本上處于非結(jié)晶態(tài)。
13. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中把存儲(chǔ)單元切換到第一阻態(tài)的步驟包括 在第一層和第二層上施加電位差使得第一層上的電位比第二層上的電位高O. 25v或更小，并且其中把存儲(chǔ)單元切換到第二阻態(tài)的步驟包括在第一層和第二層上施加電位差使得第 二層上的電位比第一層上的電位高0. 25v或更小。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中把存儲(chǔ)單元切換到第一阻態(tài)和第二阻態(tài) 的步驟包括提供流過(guò)第一層和第二層的最大為10 A或更小的電流。
全文摘要
存儲(chǔ)器件包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元陣列和向存儲(chǔ)單元施加電壓來(lái)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)單元的電壓施加單元。每個(gè)存儲(chǔ)單元都具有包含銅的第一層，所述第一層與包含硫系材料的第二層接觸。電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一阻態(tài)與第二較低阻態(tài)之間切換每個(gè)單元來(lái)寫(xiě)數(shù)據(jù)。電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差使得第一層上的電位比第二層上的電位高0.5V或更小，來(lái)把單元切換到第一阻態(tài)。電壓施加單元被布置成通過(guò)在第一層和第二層上施加電位差使得第二層上的電位比第一層上的電位高0.5V或更小，來(lái)把單元切換到第二阻態(tài)。在阻態(tài)之間切換時(shí)的電流小于10μA。該器件的存儲(chǔ)單元可以在阻態(tài)之間反復(fù)觸發(fā)，并且阻態(tài)是非易失性的。
文檔編號(hào)H01L45/00GK101743649SQ200880014411
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月1日
發(fā)明者盧多維克·古克斯, 德克·武泰斯, 托馬斯·吉勒, 朱迪思·里索尼 申請(qǐng)人:校際微電子中心;Nxp股份有限公司