[发明专利]自整流电阻式随机存取存储器存储单元结构及3D交错阵列

权利要求书

1.一种自整流电阻式随机存取存储器RRAM存储单元结构，其特征在于，包含：

一第一电极层，由一第一金属元素的氮化物构成；

一第二电极层，由一与该第一金属元素不同的第二金属元素构成；

一第一电阻转换层与一第二电阻转换层，其中该第一电阻转换层夹设于该第一电极层与该第二电阻转换层之间，且该第二电阻转换层夹设于该第一电阻转换层与该第二电极层之间；

其中该第一电阻转换层具有一第一能隙，该第二电阻转换层具有一第二能隙，该第一能隙小于该第二能隙；

其中该第一电阻转换层是由该第一金属元素的氧化物构成，且该第二电阻转换层是由该第二金属元素的氧化物构成；以及

一第三电阻转换层，夹设于该第一电阻转换层与该第一电极层之间，其中该第三电阻转换层为非化学计量比的该第一金属元素的氧化物，该第一电阻转换层为化学计量比的该第一金属元素的氧化物。

2.如权利要求1所述的自整流RRAM存储单元结构，其特征在于，该第一金属元素及该第二金属元素分别择自组成的族群：Ti、Ta、Ni、Cu、W、Hf、Zr、Nb、Y、Zn、Co、Al、Si、Ge及其合金。

3.如权利要求1所述的自整流RRAM存储单元结构，其特征在于，该第一电阻转换层是TiO₂层，该第二电阻转换层是Ta₂O₅层，该第三电阻转换层是TiO_x层，其中0<x<2。

4.如权利要求1所述的自整流RRAM存储单元结构，其特征在于，该自整流RRAM存储单元结构是一双极型的RRAM。

5.如权利要求1所述的自整流RRAM存储单元结构，其特征在于，该第二能隙比该第一能隙大至少0.5eV。

6.一种RRAM 3D交错阵列，其特征在于，包含：

一组彼此平行的水平导线，由一第一金属元素的氮化物构成；

一组彼此平行的垂直导线，由一与该第一金属元素不同的第二金属元素构成；

一第一电阻转换层与一第二电阻转换层，形成于每一水平导线的侧壁上并接触于该组彼此平行的垂直导线；

其中该第一电阻转换层具有一第一能隙，该第二电阻转换层具有一第二能隙，该第一能隙小于该第二能隙；

其中该第一电阻转换层是由该第一金属元素的氧化物构成，且该第二电阻转换层是由该第二金属元素的氧化层构成；以及

一第三电阻转换层，设置于该第一电阻转换层与对应该第一电阻转换层的水平导线之间，其中该第三电阻转换层为非化学计量比的该第一金属元素的氧化物，该第一电阻转换层为化学计量比的该第一金属元素的氧化物。

7.如权利要求6所述的RRAM 3D交错阵列，其特征在于，该第一电阻转换层是TiO₂层，该第二电阻转换层是Ta₂O₅层，该第三电阻转换层是TiO_x层，其中0<x<2。

8.如权利要求6所述的RRAM 3D交错阵列，其特征在于，该第一金属元素及该第二金属元素系分别择自组成的族群：Ti、Ta、Ni、Cu、W、Hf、Zr、Nb、Y、Zn、Co、Al、Si、Ge及其合金。

9.如权利要求6所述的RRAM 3D交错阵列，其特征在于，该第二能隙比该第一能隙大至少0.5eV。

10.如权利要求6所述的RRAM 3D交错阵列，其特征在于，该组彼此平行的水平导线为位线，且该组彼此平行的垂直导线为字线。

11.如权利要求6所述的RRAM 3D交错阵列，其特征在于，该组彼此平行的水平导线为字线，且该组彼此平行的垂直导线为位线。