[实用新型]一种电极结构复用的阻变存储器

说明书

本实用新型提供一种电极结构复用的阻变存储器,该阻变存储器从上到下依次是多个上电极，热导率低的绝缘介质层，阻变层，多个下电极层；其中下电极层与阻变层为欧姆接触，绝缘介质薄膜的热击穿电压E_T1小于阻变层薄膜的热击穿电压E_T2，阻变层需要施加触发电压E_TC将阻变层材料的电阻开关功能触发,使阻变层位于高阻态或低阻值态，其中E_TC＜E_T2，未触发和疲劳时的阻变层为绝缘介质层，本实用新型得到很小的实际电极，解决了目前的当存储器电极下的阻变材料局部失效时，不能够再次利用该电极的问题。

技术领域

本实用新型属于超大集成规模中半导体非存储器领域，具体涉及一种电极结构复用的阻变存储器。

背景技术

阻变存储器是一种通过外加不同极性、大小的电压，改变阻变材料的电阻值，从而存储数据的新型存储器件。基于阻变过程发生的位置，阻变存储器主要分为两类，一类是界面效应阻变存储器，其阻变过程发生在金属/半导体或半导体/半导体的非欧姆接触层界面处，一类是体效应阻变存储器，其上下电极与阻变材料层为欧姆接触，阻变过程发生于阻变材料层中。结构上主要由上电极、阻变层和下电极组成的MIM 结构。在目前现有的阻变存储器阵列，通过光刻电极形成上下电极阵列，由上下位置对应的电极及其中间的阻变层作为一个阻变存储器单元构成阻变存储器阵列，当阻变存储器单元中上下电极间的阻变材料失效时，该电极对于的存储单元随机报废，该上下电极不能再被使用。

但是一般情况下，存储器单元中的阻变材料因超过其擦写的最大次数而失效，并不是上下电极间的阻变材料均失效，而仅仅是其中的一小部分失效。以图1为例，在探针施加电信号的情况下，失效部分仅位于探针正下方的，如图中阴影部分所示。但是基于目前的MIM结构的局限性，即使在该电极上移动探针的位置，该阻变存储单元仍不能够使用，只能够更换电极选择其他阻变存储单元，即目前的存储器当电极下的阻变材料局部失效时，不能够再次利用该电极。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种当电极下的阻变材料局部失效时，能够再次利用该电极的阻变存储器。

本实用新型的结构如图2所示，阻变存储器的结构从上到下依次是多个上电极，热导率低的绝缘介质层，阻变层，多个下电极层；其中下电极层与阻变层为欧姆接触，绝缘介质薄膜的热击穿电压E_T1小于阻变层薄膜的热击穿电压E_T2。利用探针接触上电极，探针的针尖面积小于电极面积，施加直流电压E_T0,其中 E_T1≤E_T0＜E_T2，该电压E_T0热击穿绝缘层，而在上电极与阻变层之间形成导电通路。阻变层需要施加触发电压E_TC将阻变层材料的电阻开关功能触发,使阻变层位于高阻态或低阻值态，其中E_TC小于E_T2,未触发时的阻变层的电阻值很高，相当于绝缘介质层。阻变层低阻态的阻值R_低＜高阻态的阻值R_高＜未触发时阻变层阻值R_未。

本实用新型提供的阻变存储器绝缘介质薄膜被热击穿，阻变层薄膜未被损坏，在上电极与阻变层薄膜之间形成电极通路，该导电通路的横截面积即为上电极的有效面积,热击穿形成的电极通路就如尖针一般扎穿了绝缘介质薄膜，扎到了阻变层薄膜上面，从而实现阻变存储器的小电极，减小实际电极面积，降低 RESET电流/电压功耗，优化性能。