[发明专利]阻抗存储元件、其操作方法以及使用其的数据处理系统

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求2006年1月9日提交的韩国专利申请No.2006-02300的优先权，将其全部内容在此引入作为参考。 

技术领域

在此示例性地描述的实施例通常涉及半导体存储器件，更具体，涉及阻抗存储元件(element)。 

背景技术

近年来，提出了形成使用具有阻抗的材料存储器件的技术，该阻抗在两个阻抗状态之间可逆地切换。已知超大磁电阻(CMR)材料响应于施加到其上的电压脉冲，在低和高阻抗状态之间切换。例如，如果正电压脉冲施加到显示出高阻状态的CMR材料，CMR材料响应为展示出低阻状态。如果负电压施加到展示出低阻状态的CMR材料上，CMR材料响应为展示出高阻状态。当许多一个极性的电压脉冲施加到CMR材料上时，CMR材料响应为逐渐地改变阻抗状态，并且当相反极性的电压脉冲施加到其上时，逐渐地返回其初始阻抗状态。基于上述的这些响应特性，CMR材料造成许多必须克服的挑战来形成能够在单个存储元件内存储更多两位的先进的多位存储器件。 

发明内容

在此示例性地描述的一个实施例可以表征为多位存储单元的存储元件，其中存储元件包括二元金属氧化物膜，其中二元金属氧化物膜的阻抗响应于施加到其上的电流，从第一阻抗状态到多个其他阻抗状态的相应一个是可切换的，并且其中第一阻抗状态的阻抗大于多个其他阻抗状态的每一个的阻抗。 

在此示例性描述的另一实施例可以表征为多位存储单元，包括：存储元件，其中存储元件的阻抗响应于施加到其上的电流，从第一阻抗状态到多个其他阻抗状态的相应一个是可切换的，其中第一阻抗状态的阻抗高于多个其他阻抗状态的每一个的阻抗，并且其中存储元件包括金属氧化物、接触金属氧化物的第一电极、以及接触金属氧化物的第二电极，其中第一和第二电极适于将电流施加到存储元件。 

在此示例性描述的另一实施例可以表征为包括金属氧化物膜的多位存储单元，其中金属氧化物膜的阻抗响应于施加到其上的电流，从第一阻抗状态到多个其他阻抗状态的相应一个是可切换的，其中第一阻抗状态的阻抗高于多个其他阻抗状态的每一个的阻抗；接触金属氧化物膜的第一电极；以及接触金属氧化物膜的第二电极，其中第一和第二电极适于将电流施加到金属氧化物膜。 

在此示例性描述的另一实施例可以表征为操作多位存储单元的方法，其中该方法包括将电流施加到二元金属氧化物存储单元，所施加的电流足以将二元金属氧化物存储单元的阻抗从第一阻抗状态切换到多个其他阻抗状态的相应一个，并且其中第一阻抗状态的阻抗高于多个其他阻抗状态的每一个的阻抗。 

附图说明

将参照下面的附图说明本发明的非限定及非穷尽的实施例，其在整个各个附图中，除非另外限定，相同的参考标号指示相同的部件。在图中： 

图1示出I-V曲线，说明根据一个实施例，具有施加到其上的电压偏置(bias)的二元金属氧化物存储元件的阻抗切换特性； 

图2示出说明具有施加到其上的电流偏置的不同尺寸的二元金属氧化物存储元件的阻抗切换特性的曲线； 

图3示出在相同图中层叠的图2的I-V曲线； 

图4A原理性地说明阻抗存储单元的示例性实施例； 

图4B原理性地说明图4A中所示的读/写电路的示例性实施例；以及 

图5原理性地说明示例性的基于处理器的数据处理系统，其采用具有根据在此描述的实施例的阻抗存储单元的存储器。 

具体实施方式

下面将参照附图更详细地示例说明本发明的实施例。然而，在此描述的实施例，可以以许多不同的形式实现，并且不应该被构建为限制于在此阐述的说明。而是，提供这些实施例以使得本公开是完全的和完整的，并将所要求的本发明的范围完全传达给本领域技术人员。 

在此描述的示例性实施例可以表征为涉及能够在阻抗的基础上存储信息的存储器。例如，在此示例性地描述的实施例可以表征为涉及存储元件(即，阻抗存储元件)，包括具有根据所施加的电信号，电阻抗变化的材料。在此示例性地描述的实施例可以表征为涉及二元金属氧化物存储单元。用于二元金属氧化物的例子金属包括镍、铌、钛、锆、铪、钴、铁、铜、锌、铝、锰等，或其混合(combination)。根据本发明的实施例的二元金属氧化物能够存储二元信息或多位信息。例如，当存储元件存储二元信息时，高阻抗状态可以表示逻辑“0”，同时低阻抗状态表示逻辑“1”。当存储元件存储多位信息时，其不同的阻抗级表示不同的逻辑值。