[发明专利]具有高功函数电极的金属氧化物电阻基半导体存储器装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种金属氧化物存储器装置、制造此存储器装置的方法及运作此存储器的方法。

背景技术

存储器装置可以说是一种很普及的电子产品，虽然相关的技术甚多，但是却有不少缺点，例如：高形成电流、高切换电流、电阻范围甚小、滞留特性较差...等。这些缺点皆造成使用存储器装置的不方便。因此，还需要更有效能且寿命更久的存储器装置来改善此一困境。

职是之故，申请人鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心推论与研究，构思出本发明「具有高功函数电极的金属氧化物电阻基半导体存储器装置」，能够克服上述的缺点，以下为本发明的简要说明。

发明内容

各种实施例是针对以下中的一或多个：降低形成电流(forming current)、降低切换电流(switching current)、增加电阻范围(resistance window)及增加滞留特性(retention property)。一些实施例被称为电阻式(resistance)RAM或ReRAM或RRAM。

根据上述构想，本发明提出一种具有金属氧化物存储器元件的存储器装置。

该金属氧化物存储器元件是以电串联配置于沿着在至少一第一电极及一第二电极间的一电流路径，一金属氧化物存储器元件邻近于该第一电极。该第一电极包括具有一第一功函数的一电极材料。该金属氧化物存储器元件包括具有一第二功函数的一金属氧化物材料。该第一功函数大于该第二功函数。

在一实施例中，该第一电极是一上电极，而该第二电极是一下电极(bottom electrode)。

在一实施例中，穿过该电流路径的电流是以热离子放射为特征。

在一实施例中，该电极材料包括下列金属的其中至少之一：Yb、Tb、Y、La、Sc、Hf、Zr、Al、Ta、Ti、Nb、Cr、V、Zn、W、Mo、Cu、Re、Ru、Co、Rh、Pd及Pt。

在一实施例中，该电流路径更包括至少一金属元件在该金属氧化物存储器元件和该第二电极之间。

在一实施例中，所述的存储器装置更包括至少约为100的一系数(factor)的一电阻范围。

在一实施例中，该电极材料更包括具有形成一氧化物的一第一自由能的一金属，该第一自由能与形成该金属氧化物存储器元件中的该金属氧化物材料的一第二自由能相似。

在一实施例中，该电极材料更包括具有形成一氧化物的一第一自由能的一金属，该第一自由能的范围是在形成该金属氧化物存储器元件中的该金属氧化物材料的一第二自由能的大约0.1eV内。

在一实施例中，所述的存储器装置更包括不大于约300微安培的一复位电流及不大于约200微安培的一设置电流。

在一实施例中，所述的存储器装置更包括不大于约每平方厘米1.2百万安培的一复位电流密度及不大于约每平方厘米0.75百万安培的一设置电流密度。

根据上述构想，本发明提出另一种存储器装置。该存储器装置包括：多条字线；多条位线；以及受该多条字线及该多条位线所存取的多个存储器单元。

在该多个存储器单元中的存储器单元包括：一金属氧化物存储器元件，是以电串联配置于沿着在该多条字线的至少一字线及该多条位线的至少一位线间的一电流路径。该金属氧化物存储器元件是邻近于具有有一第一功函数的一电极材料的一第一电极。该金属氧化物存储器元件包括具有一第二功函数的一金属氧化物材料。该第一功函数大于该第二功函数。

在一实施例中，该第一电极是一上电极，而该第二电极是一下电极。

在一实施例中，穿过该电流路径的电流是以热离子放射为特征。

在一实施例中，该电极材料包括下列金属的其中至少之一：Yb、Tb、Y、La、Sc、Hf、Zr、Al、Ta、Ti、Nb、Cr、V、Zn、W、Mo、Cu、Re、Ru、Co、Rh、Pd及Pt。

在一实施例中，该电流路径更包括至少一金属元件在该金属氧化物存储器元件和该第二电极之间。

在一实施例中，在该多个存储器单元中的存储器单元更包括至少约为100的一系数(factor)的一电阻范围。

在一实施例中，该电极材料更包括具有形成一氧化物的一第一自由能的一金属，该第一自由能与形成该金属氧化物存储器元件中的该金属氧化物材料的一第二自由能相似。

在一实施例中，该电极材料更包括具有形成一氧化物的一第一自由能的一金属，该第一自由能的范围是在形成该金属氧化物存储器元件中的该金属氧化物材料的一第二自由能的大约0.1eV内。