[发明专利]非易失性存储元件和包括其的存储装置有效

专利信息
申请号: 201110197102.3 申请日: 2011-07-14
公开(公告)号: CN102347443B 公开(公告)日: 2012-02-08
发明(设计)人: 李东洙;张晚;金英培;李明宰;李昌范;李承烈;金昌桢;许智贤 申请(专利权)人: 三星电子株式会社
主分类号: H01L45/00 分类号: H01L45/00;G11C13/00
代理公司: 北京铭硕知识产权代理有限公司 11286 代理人: 韩明星;王青芝
地址: 韩国京畿*** 国省代码: 韩国;KR
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摘要:
搜索关键词: 非易失性 存储 元件 包括 装置
【说明书】:

本申请要求于2010年7月23日提交到韩国知识产权局的第 10-2010-0071611号韩国专利申请的优先权,其公开通过引用全部包含于此。

技术领域

本公开涉及非易失性存储元件和包括其的存储装置。

背景技术

非易失性存储装置的示例包括电阻式随机存取存储器(RRAM)、磁随机 存取存储器(MRAM)、铁电随机存取存储器(FRAM)和相变随机存取存储 器(PRAM)。RRAM装置基于材料(例如过渡金属氧化物)的电阻变化来存 储数据。当施加到电阻变化材料的电压大于或等于设定电压时,电阻变化材 料的电阻可从高电阻状态变为低电阻状态。另一方面,当施加到电阻变化材 料的电压大于或等于复位电压时,电阻变化材料的电阻可切换回高电阻状态。 电阻变化材料的高电阻状态通常被认为是OFF状态,低电阻状态被认为是 ON状态。

一般来说,电阻式存储装置包括存储节点和开关器件,存储节点具有电 阻变化材料层,开关器件电连接到存储节点。开关器件控制对存储节点的信 号存取。

发明内容

示例实施例涉及使用电阻变化的非易失性存储元件。

示例实施例还涉及包括所述非易失性存储元件的存储装置。

另外的方面将部分地在下面的描述中进行阐述,部分地,从描述来看将 是明显的,或者可通过这里提出的非限制性实施例的实施而了解。

根据示例实施例的非易失性存储元件可包括:第一电极;第二电极;存 储层,设置在第一电极和第二电极之间,其中,存储层可包括供氧层和氧化 物层,氧化物层可具有多重陷阱能级(多个陷阱能级),存储层可具有电阻变 化特性。

供氧层可包括Ta氧化物、Zr氧化物、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、Ti氧 化物、Hf氧化物、Mn氧化物、Mg氧化物和它们的组合中的至少一种。

供氧层可包括TaOx,其中,x<2.5。

氧化物层可包括具有多个氧化态的氧化物。

所述氧化物可包括Zr氧化物、Mn氧化物、Fe氧化物、Mo氧化物、Nb 氧化物、W氧化物、Ln氧化物中的至少一种。

所述氧化物可以是Zr氧化物。

供氧层可包括Ta氧化物。

可用Y、Sc、Ca和La中的至少一种来掺杂氧化物层。

氧化物层可具有范围从大约5nm至大约30nm的厚度。

氧化物层可以是材料层,所述材料层中的氧浓度可沿厚度方向逐渐地或 区域性地改变。

氧化物层的氧浓度可朝第二电极增大。

非易失性存储元件还可包括设置在第一电极和存储层之间的反应抑制 层。

反应抑制层可包括AlOx、SiOx、SiNx、ZrOx、HfOx和它们的组合中的至 少一种。

第一电极和第二电极中的至少一个可由非贵金属形成。

第一电极和第二电极中的至少一个可包括Ru、Ni、W、Al、TiN和它们 的组合中的至少一种。

第一电极和第二电极中的至少一个可包括Pt、Ir、Pd、Au、Ru、Ti、Ta、 TiN、TiW、TaN、W、Ni、Al、导电氧化物和它们的组合中的至少一种。

存储层的电阻变化特性可由离子物种在供氧层和氧化物层之间的移动而 产生。

离子物种可为氧离子。

根据示例实施例的存储装置可包括上述非易失性存储元件。

所述存储装置还可包括开关元件,开关元件连接到所述非易失性存储元 件。

根据示例实施例的交叉点存储装置可包括:多条第一导线,彼此平行地 布置;多条第二导线,彼此平行地布置,并与多条第一导线交叉以形成多个 交叉点;多个第一存储单元,多个第一存储单元中的每个设置在多条第一导 线中的一条和多条第二导线中的一条之间的相应的交叉点处,其中,多个第 一存储单元中的每个包括第一存储层,其中,第一存储层包括供氧层和氧化 物层,其中,氧化物层具有多重陷阱能级(多个陷阱能级),其中,第一存储 层具有电阻变化特性。

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