[发明专利]存储器件及存储设备

说明书

本发明期望提供能够减小多个器件之间的电导值偏差的一种存储器件及包括所述存储器件的存储设备，所述存储器件包括：第一电极；存储层，包括离子源层；以及第二电极。所述第一电极、所述存储层及所述第二电极依次设置。所述离子源层包含可移动元素，并具有约150mΩ·cm～约12000mΩ·cm（包括端值）的体积电阻率。

技术领域

本发明涉及一种存储器件及一种存储设备，所述存储器件及所述存储设备通过包括离子源层的存储层的电特性的变化而存储信息。

背景技术

作为用于数据存储的半导体非易失性存储器，通常使用NOR型或NAND型闪速存储器。尽管为了增大半导体非易失性存储器的容量，存储器器件及驱动晶体管已被小型化，然而由于写入及擦除需要高电压，且注入浮动门极中的电子数目受到限制，因此小型化的局限性已被指出。

目前已提出阻变存储器(例如电阻随机存取存储器(resistance random accessmemory；ReRAM)及相变随机存取存储器(phase-change random access memory；PRAM))，作为能够突破小型化的局限性的下一代非易失性存储器(例如，参见未经审查的日本专利申请公开案第2006-196537号及Waser等人的“Advanced Material”，21，p.2932(2009))。此种存储器具有在两个电极之间设置有电阻变化层的简单结构，且人们认为，原子或离子由于热或电场而迁移以形成导电路径，因此电阻变化层的电阻值改变，从而执行写入及擦除。

包括如上所述的存储器小型化在内，存储器的多值化是增加存储器容量的另外一种替代方式，其利用电阻变化来执行写入及擦除。实现存储器的多值化，即实现每一器件2比特(4个值)、3比特(8个值)等的多值记录能够使容量两倍、三倍等地增大。

为实现多值记录，需要执行多个电导值的写入。然而，存储器包括多个存储器件，且难以在各种写入条件下对所有器件的写入电导值进行控制及一致化，因此存在容易引起各器件之间的电导值偏差的问题。

发明内容

本发明期望提供能够减小多个器件之间的电导值偏差的一种存储器件及一种存储设备。

根据本发明实施例的存储器件包括：第一电极；存储层，其包括离子源层；以及第二电极。所述第一电极、所述存储层及所述第二电极依次设置。所述离子源层包含可移动元素，并具有约150mΩ·cm～约12000mΩ·cm(包括端值)的体积电阻率。

在根据本发明上述实施例的存储器件中，当对处于初始状态(高电阻状态)的器件沿“正方向”(例如，所述第一电极侧上具有负电位且所述第二电极侧上具有正电位)施加电压脉冲或电流脉冲时，离子源层中的金属元素可被电离并扩散至存储层中(例如，扩散至电阻变化层中)，或氧离子可迁移以在所述电阻变化层中产生氧缺陷。因此，存储层中可形成处于低氧化状态的低电阻部(导电路径)，且所述电阻变化层的电阻降低(记录状态)。当对处于低电阻状态的器件沿“负方向”(例如，在所述第一电极侧上具有正电位且在所述第二电极侧上具有负电位)施加电压脉冲时，所述电阻变化层中的金属离子可迁移至所述离子源层中，或氧离子可从所述离子源层迁移，且导电路径部分处的氧缺陷减少。因此，包含金属元素的导电路径消失，并建立起所述电阻变化层具有高电阻的状态(初始状态或擦除状态)。

此处，所述离子源层包含可移动元素，并具有约150mΩ·cm～约12000mΩ·cm(包括端值)的体积电阻率。因此改善在预定写入条件下对写入电导值的可控性。

根据本发明的实施例的一种存储设备设置有多个存储器件及脉冲施加器，所述脉冲施加器对所述存储器件选择性地施加电压脉冲与电流脉冲之一。所述存储器件分别包括：第一电极；存储层，其包括离子源层；以及第二电极。所述第一电极、所述存储层及所述第二电极依次设置。所述离子源层包含可移动元素，并具有约150mΩ·cm～约12000mΩ·cm(包括端值)的体积电阻率。