JP2015534259A - 単極メモリデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2012年8月21日に出願された米国特許出願第13/590,758号に対する優先権の利益を主張するものである。
Claims (29)
- 装置であって、
抵抗性メモリセルであって、
酸素シンクと、
酸素源と、
前記酸素シンクと前記酸素源との間に配置された誘電体と、
前記酸素シンク、前記酸素源、およびそれらの間に配置された前記誘電体を有する2つの電極と、を含む、抵抗性メモリセルを備え、導電性フィラメントを前記誘電体内で設定して前記酸素源を前記酸素シンクに連結することが、第1の極性を有する第1の電圧を前記2つの電極の間に印加することによって達成され得るように、かつ、前記フィラメントを前記誘電体内で再設定することが、第2の極性を有する第2の電圧を前記2つの電極の間に印加することによって達成され得るように、前記酸素源および前記誘電体が構成され、前記第2の極性が前記第1の極性と同じである、装置。 - 前記2つの電極の間で前記再設定を達成するために用いられるよりも大きさの大きな電圧、短いパルスの電圧、または大きさが大きく短いパルスの電圧を用いて設定が達成されるように、前記酸素シンク、前記酸素源、および前記誘電体が構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記抵抗性メモリセルが、前記再設定において、前記設定よりも長いパルスまたは短いパルスおよび高い電圧または低い電圧で動作可能であるように、前記酸素シンク、前記酸素源、および前記誘電体が構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記抵抗性メモリセルが、選択された回数のサイクルで動作可能であるように、前記酸素シンクが、前記抵抗性メモリセルの初期動作の前に、十分な数の空孔と共に構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記回数のサイクルが少なくとも1万サイクルに等しい、請求項4に記載の装置。
- 前記誘電体が、前記酸素シンクと前記酸素源との間のバリア領域として構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記酸素シンクが、(Pr,Ca)MnOx、(La,Sr)CaOx、(La,Sr)MnOx、SrTiOx、またはABO3、ABO3−δ、ABO3+δ、A2BO4、A0.6BO3、A1−xBO3、A0.3BO3、およびAnBnO3n+1の形態の材料であって、AおよびBが遷移金属イオンである、材料のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記酸素源が、(Pr,Ca)MnOx、(La,Sr)CaOx、(La,Sr)MnOx、SrTiOx、またはABO3、ABO3−δ、ABO3+δ、A2BO4、A0.6BO3、A1−xBO3、A0.3BO3、およびAnBnO3n+1の形態の材料であって、AおよびBが遷移金属イオンである、材料のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記2つの電極のうちの一方または両方が、Pt、Ru、RuOx、Ir、またはSrRuOのうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記誘電体が、ZrOx、YSZ、TaOx、HfSiOx、Al2O3、AlOx、CoO、CoOx、NiO、NiOx、Fe2O3、Fe3O4、FeOx、Cu2O、CuO、CuOx、Zn:FeOx、HfO2、HfOx、HfSiOx、SiOx,TiO2、TiOx、MgO、MgOx、MnO2、MnOx、Ti:NiO、TaOx、Ta2O5、WO2、WO3、WOx、ZnO、ZnOx、ZrO2、ZrOx、ZrSiOx、またはこれらの材料の組み合わせのうちの1つ以上のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記誘電体が、約20Å〜約30Åの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の装置。
- アクセスデバイスと、
前記アクセスデバイスに連結された抵抗性メモリ素子と、を備える、装置であって、前記抵抗性メモリ素子が、
酸素シンクと、
酸素源と、
動作可能可変抵抗領域として構成された誘電体であって、前記酸素シンクと前記酸素源との間に配置された、誘電体と、
2つの電極であって、前記2つの電極のうちの一方が、前記アクセスデバイスに連結され、前記2つの電極が、前記酸素シンク、前記酸素源、およびそれらの間に配置された前記誘電体を有する、2つの電極と、を含み、導電性フィラメントを前記誘電体内で設定して前記酸素源を前記酸素シンクに連結することが、第1の極性を有する第1の電圧を前記2つの電極の間に前記アクセスデバイスを介して印加することによって達成され得るように、かつ、前記フィラメントを前記誘電体内で再設定することが、第2の極性を有する第2の電圧を前記2つの電極の間に前記アクセスデバイスを介して印加することによって達成され得るように、前記酸素源および前記誘電体が構成され、前記第2の極性が前記第1の極性と同じである、装置。 - 前記アクセスデバイスおよび前記抵抗性メモリ素子が、メモリセルのアレイにおいてメモリセルとして配置される、請求項12に記載の装置。
- 前記酸素シンクおよび前記酸素源が、導電性金属酸化物である、請求項12に記載の装置。
- 前記誘電体が、前記酸素源と前記酸素シンクとの間の酸素流を抑制するためのバリア材料を含む、請求項12に記載の装置。
- 前記誘電体が表面の端を超えて延びるように、前記誘電体が前記酸素源の前記表面にわたって前記酸素源に接触する、請求項12に記載の装置。
- 前記酸素シンクが前記酸素源の前記表面の前記端を超えて延びるように、前記酸素シンクが前記誘電体の表面にわたって前記誘電体に接触する、請求項16に記載の装置。
- 前記アクセスデバイスがトランジスタである、請求項12に記載の装置。
- 前記装置がメモリデバイスである、請求項12に記載の装置。
- 抵抗性メモリセルを形成することと、
酸素シンクを前記抵抗性メモリセルの一部として形成することと、
酸素源を前記抵抗性メモリセルの一部として形成することと、
前記酸素シンクと前記酸素源との間に配置された誘電体を形成することと、
前記酸素シンク、前記酸素源、およびそれらの間に配置された前記誘電体を有する2つの電極を形成することと、を含む、方法であって、導電性フィラメントを前記誘電体内で設定して前記酸素源を前記酸素シンクに連結することが、第1の極性を有する第1の電圧を前記2つの電極の間に印加することによって達成されるように、かつ、前記フィラメントを前記誘電体内で再設定することが、第2の極性を有する第2の電圧を前記2つの電極の間に印加することによって達成されるように、前記酸素シンク、前記酸素源、および前記誘電体が構成され、前記第2の極性が前記第1の極性と同じである、方法。 - 前記酸素シンクを形成することが、前記酸素源を形成するために用いるよりも高い温度または低い酸素分圧で前記酸素シンクの材料を処理して、前記材料内に酸素空孔を生成することを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記酸素シンクを形成することが、前記材料内に酸素空孔を生成するために選択された化学量論に基づいて、前記酸素シンクの材料を処理することを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記酸素源を形成することおよび前記酸素シンクを形成することが、導電性金属酸化物を形成することを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記誘電体を形成することが、前記酸素源と前記酸素シンクとの間の酸素流を抑制することができるバリアを形成することを含む、請求項20に記載の方法。
- 酸素が駆動されて、中にフィラメントが形成される誘電体から酸素シンク内に入るように、第1の電圧差を前記2つの電極の間に印加することであって、前記酸素シンクが2つの電極の一方と前記誘電体との間に配置される印加することと、
酸素が駆動されて、酸素源から前記誘電体内に入るように、前記第2の電圧差を前記2つの電極の間に印加することであって、前記酸素源が前記誘電体と前記2つの電極の他方との間に配置され、前記第1の電圧差および第2の電圧差が同じ極性を有する印加することと、を含む、方法。 - 前記第1の電圧差を印加することおよび前記第2の電圧差を前記印加することが、前記メモリセルを調整して2つの抵抗状態で動作するように電圧を用いることを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記第1の電圧差を印加することが、いかなる実質的な量の酸素も前記酸素源から前記誘電体内に移動しないように、ある期間、前記第1の電圧差を印加することを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記第2の電圧差を印加することが、酸素を駆動して前記誘電体内に入れて前記誘電体内の前記フィラメントを除去して、前記酸素源と前記酸素シンクとの連結を減少させ、かつ前記2つの電極の間の抵抗を増加させるのに十分な大きさで、前記第2の電圧差を印加することを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記第2の電圧差を印加することが、前記第2の電圧を印加して、前記フィラメントを完全に除去することを含む、請求項28に記載の方法。
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