TW200814291A - Resistance type memory device - Google Patents

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Description

20081429160TW 2l339tw£doc/e 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種記憶體元件，且特別是有關於一 種電阻式記憶體元件。 【先前技術】 - —由於通訊科技的發達與網際網路的興起，加速了人們 對貝訊的交流及處理上的需求，特別是大容量的影音資料 =輸及快速的傳輸速度等需求m面對全球化的 •= ’工作環境已超越了辦公環境，而可能隨時需要往世 =某地去，此時又需要大量㈣訊來作其行動及決策上 2支援。於是乎，可攜式數倾置，例如：數位筆記電腦 =、個人數位助理/PDA、電子書/e_B〇〇k、手機施硫 one、數位相機/DSC等「行動平台㈤。硫胸如⑷」， 此些可攜式數位裝置的需求性已大幅度地成長。而存取上 ，數位產品的儲存裝置，相對而言亦會大幅度地提高需求 夏0 _ 攸1990年起’以半導體儲存技術」（Semiconductor :age)為主而開發出來的記憶體，已成為現今儲存媒體 祖4興技術。為了因應對於記憶體的需求量將隨著大量資 • 存或傳輪而日益增加，所以開發新型態的記憶體元件 有其相當重要的意義和價值。 【發明内容】 此本發明的目的就是在S供一種電阻式記憶 體凡件，可進行單-儲存點多位元儲存。 4 200814291 >0TW 21339twf.doc/e 本發明的另一目的 應用於揮發性及非揮發=二電阻式記憶體元件，可 本發明的又一目 製造方法可與現行製程種電阻拉憶體元件，其 t，ίίϊ提ί:種電阻式記憶體元件，配置於-義底 上，包括弟一導電層、篦一道 IV、丞底 ;導電層配置於第一導電芦上=5可變電阻材料層。第 個電極所組成。可變電阻二己分離的多 導電層之間。 9配置於弟一¥電層與第二 提出—種電阻式記憶體元件，配置於一 導;::::電層、第二導電層及可變電阻材料層t第 /導電層由分離的多個^ n/w弟 /導電層上。可變電阻且成。第二導電層配置於第 電層之間。4阻材枓層配置於第—導電層與第二導 上，又5出一種電阻式記憶體元件，配置於-基底 導=::電層、第二導電層及可變電阻材料層。第 於第一導電声上二弟—電極所組成。第二導電層配置 组成。可變；阻㈣工—導電層由分離的多個第二電極所 艾电阻材枓層配置於第-導電層與第二導電層之 ’本發明所提出的電阻式記㈣元件，為目 ::己二何：未出現過的記憶體元件，在對本發明的電阻 進行操作時’是分離的電極使電阻材料 膚夕種不同電阻值而完成資料儲存，因此能夠實現單 5 200814291 >〇TW 21339twf.doc/e 一儲存點多位元儲存的目的。 此外’本發明所提出的電阻式記憶體元件，可應用於 揮务性及非揮發性記憶體中。 另方面，由於本發明所提出的電阻式記憶體元件之 、、-構透過充罩随的設計即可完成，因此其製造方法可與 現行製程進行整合。 #為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易1，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 圖1所繪示為本發明第一實施例之電阻式記憶體元件 的剖面圖。 印翏照圖1，電阻式記憶體元件1〇2配置於基底i⑽ 上且#刀％阻式§己憶體元件1Q2例如是配置於基底IQ。 上的介電層104中。基底1〇〇例如是矽基底，而介電層1〇4 的材料例如是氧化矽。 %阻式^己憶體元件102包括導電層1⑽、導電層1〇8 及可變電阻材料層110。 θ 導電層106配置於基底100上，作為單一電極使用。 導電層106的材料例如是摻雜多晶矽等半導體材料或是 鋁、銅等金屬材料。導電層106的形成方法例如是化學氣 相沈積法或物理氣相沈積法。 導電層108配置於導電層106上，且導電層1⑽是由 夕個電極所組成，即由分離的電極108a與電極i〇8b所組 6 20081429l_w 2l339twf.doc/e 如是摻雜多晶辦半導 等金屬材料。導電層⑽的形成方法例= f曰目=法或物理氣相沈積法。電極嶋與電極 =有不峨度’如電極施的寬度小於電極刚: 之間可材料層110配置於導電層106與導電層刚
流二文變;：=:U二的材料為可藉由施加電壓或電 可鐵―」、值的材枓’例如是氧化铪或氧化鈦等材料。 、欠=材料層m的形成方法例如是化學氣相沈積法。 行操料的鱗圖1之雜式記賴元件進
操作;參::二’二電:且，憶體元件102進行程式化 來命泣106與龟極10詫上施加電壓，如此一 11Γ 收可交電阻材料層110的區域112，因此區域 108a盥命Γ阻值將會改變。此時’使用導電層106、電極 已經改、1〇8b進行資料讀取，由於區域112的電阻值 斷經由導電層106與導電層108間的電阻值判 辦出二枓，狀態為第一儲存狀態(卜〇)。 102 决+ 士¥包層1〇6與電極108b上施加電壓，如此一 可變電阻材料層ιι〇的區域ιΐ4，因此區域 簡a與電i阻：。岭使用導電層106、電極 已姆改織 進行資料讀取，由於區域114的電阻值 文可經由導電層1〇6與導電層108間的電阻值判 7 2008 1 429 l·，21339twf d〇C/e 斷出資料儲存狀態為第二儲存狀態(0,1}。 凊茶照圖2C’在對電阻式記憶體元件1〇2進行程式化 操作時’會在導電層106、電極108a、電極1_上施加電 壓’如此-來電流會流過可變電阻材料層110的區域山 與區域114’因此區域112與區域114中的電阻值將 變。此時’使用導電層106、電極驗與電極嶋進 貧料讀取’由於區域112與區域114的電阻值已經改變， =====帽阻制斷出資料錯 ，乍時，可變電阻程: ，用層1〇6、電極刚a與電極1〇8 取，由於區域m與區域114的電阻值 仃貝料— ?層106與導電層108間的電阻值判斷出資:儲 弟四儲存狀態(〇，0)。 、卄储存狀您為 值得注意的是，在進行讀取操作時，+ 娜是等電位而為同—電極，而在進H⑽a與電極 極购與· _是各自獨立的電極。式化_作時，電 請同時參照圖2A至圖2D，因為雷 於電極108b的寬度，因此影響可變電 a的寬度小 面積不同，而造成區域112小於區域^枓層㈣的區域 =阻值的大小與電阻值改變之區域的^此-來’由 此在進行讀取操作時，可從目2A至圖2；^小有關，因 個不同的電阻值’分別代表四種不同的資四 8 2008 1 429 1;QTW 2l339twf.doc/e 〇)、(〇，1)、（l，1)及(〇，0)。 如上所述，本發明的電阻式記憶體元件102在操 時，是利用分離的電極職與電極腦使電阻材料層卞㈣ 具有不同電阻㈣完成資_存，@此能在單—儲曰谁 行多位元儲存。 此外，本發明的電阻式記憶體元件102，可應用於 發性及非揮發性記憶體中。 、
另一方面，本發明的電阻式記憶體元件102的結構只 要透過光罩®案的設計即可完成，因此其製造方法規、 行製程進行整合。 圖3所綠示為本發明第二實施例之電阻式記憶體元 的剖面圖。 請同時參照圖1及圖3，圖3中的電阻式記憶體元件 202與圖1中的電阻式記憶體元件1〇2大致相同，兩者之 差異在於電阻式記憶體元件102的導電層106為單一電 極，而電阻式記憶體元件2〇2的導電層1〇6是由分離的= 個電極(電極l〇6a與電極1〇6b)所組成，且電阻式記憶體元 件102的導電層108是由分離的多個電極(電極1〇如與電 極l〇8b)所組成，而電阻式記憶體元件202的導電層108 為早笔極㉟阻式s己憶體元件202中的電極1〇知與電極 106b例如是具有不同的寬度，如電極1〇如的寬度大於電 極106b的寬度。至於圖3中之電阻式記憶體元件2〇2的操 作方法與各構件之材料、配置及形成方法大致與圖丨之電 阻式記憶體元件1〇2相同，故於此不再贅述。 9 20081429160tw 21339twf.doc/e 雖然電阻式記憶體元件202在結構上與電阻式記憶體 元件102略有不同，但是分離的電極l〇6a與電極同 樣能使電阻材料層110具有不同電阻值，因此能在單一儲 存點進行多位元儲存。 圖4所繪示為本發明第三實施例之電阻式記憶體元件 的剖面圖。 請同時參照圖1及圖4，圖4中的電阻式記憶體元件 302與圖1中的電阻式記憶體元件1〇2大致相同，兩者之 鲁 差異在於電阻式記憶體元件102的導電層1〇6為單一電極 且導電層108是由分離的多個電極(電極1〇8a與電極1〇处） 所組成，然而電阻式記憶體元件302的導電層1〇6與導電 層108均是由分離的多個電極(電極1〇6a與電極1〇沾組^ 導電層106，電極l〇8a與電極i〇8b組成導電層1〇8)所組 成。電阻式記憶體元件302中的電極i〇6a與電極忉沾例 如是具有不同的寬度，如電極1〇如的寬度大於電極祕 的寬度。電阻式記憶體元件302中的電極1〇8a與電極1〇訃 • 例^是具有不同的寬度，如電極l〇8a的寬度小於電極1〇孙 的見度。至於圖4中之電阻式記憶體元件3〇2的操作方法 與各構件之材料、配置及形成方法大致與圖1之電阻式記 憶體元件102相同，故於此不再贅述。 電阻式記憶體元件302雖然在結構上與電阻式記憶體 轉102略有不同，但是分離的電極驗、電極祕與 ，極l〇8a電極ίο%的組合同樣能使電阻材料層11〇具 有不同電阻值，而能在單-儲存點進行多位元儲存。、 2008142916QTW 2i339tw^〇c/e 值得注意的是在上述各實關之電阻式記憶體 兀件中’當導電層106與導電層1〇8是由多個分離的電極 組成時’是以最多各別由兩個電極所組成為例進行說明， 但是組成導電層106與導電層1〇8的電極數目並非以此 '其1極數目亦可為兩個以上’於此技術領域具有 知識者可視記憶體元件的設計進行整 :體，中的導電層丨06、導電層⑽以及組成二層 計進之各電極的寬度同樣可視記憶艘元件的設 綜上所述，本發明至少具有下列優點： 一^在本發明所提㈣電阻式記憶體元件巾，能夠在單 一儲存點進行多位元儲存。 ^本發_提“€_記髓元件可躺於揮發性 及非揮發性記憶體中。 於本發明所提出的電阻式記憶體元件之只要透過 進行i合的封即可完成，因此其製造方法可與現行製程 限定ίΐΐ發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 和!々鬥:任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 1内’當可作些許之更動與_，因此本發明之保i ,su視後附之申請專職圍所界定者鱗。 ’、 【圖式簡單說明】 的剖=戶轉示為本發明第一實施例之電阻式記憶體元件 11 200814291 60TW 21339twf.doc/e 圖2A至圖2D所繪示為對圖1之電阻式記憶體元件進 行操作時的剖面圖。 圖3所繪示為本發明第二實施例之電阻式記憶體元件 的剖面圖。 圖4所繪示為本發明第三實施例之電阻式記憶體元件 的剖面圖。 【主要元件符號說明】 100 :基底 102、202、302 :電阻式記憶體元件 104 :介電層 106、108 :導電層 106a、106b、108a、108c :電極 110 :可變電阻材料層 112、114 :區域
12

Claims (1)

  1. 200814291 〇TW 21339twf.doc/e 十、申請專利範圍： 1· 一種電阻式記憶體元件， 一第一導電層； 兄置於一基底上，包括： 一第二導電層，配置於誃一 電層由分離的多個電極所組g電層上，且該第二導 電層=變電阻材料層，配置於導電層與該第二導 2. 如申請專利範圍第i 其中該些電_寬度互不相同f奴電阻式記憶體元件， 3. 如申請專利範圍第1 其中該可變·材料 電喊記髓元件’ 《如申請專利丄第或氧化欽。 其中該第-導電層的材括丰^阻式記憶體兀件， 其中該第二導所34之電阻式記憶體元件， 包括有半導體材料或金屬材料。 種電阻式記憶拉件， —弟—導電層，㈣窜、音 基底上包括· 組成； 弟一 ¥電層由分離的多個電極所 -；配置於該第-導電層上;以及 電層之間^私且料層，配置於該第一導電層與該第二導 其中讀此耗圍第6項所述之電阻式記憶體元件， 8;電極的寬度互不相同。 其中讀可專利辄圍第6項所述之電阻式記憶體元件， 文電阻材料層的材料包括有氧化給或氧化鈦。 13 200814291° TW 21339twf.doc/e 9·如申請專利範圍第6項所述之電阻式記憶體元件， 其中該第一導電層的材料包括有半導體材料或金屬材料。 10·如申請專利範圍第6項所述之電阻式記憶體元 件，其中該第二導電層的材料包括有半導體材料或金屬材 料0 Π· —種電阻式記憶體元件，配置於一基底上，包括：
    一第一導電層，且該第一導電層由分離的多個第一電 極所組成； 一第二導電層，配置於該第一導電層上，且該第二導 電層由分離的多個第二電極所組成 ;以及 一可變電阻材料層，配置於該第一導電層與該第二導 電層之間。 12·如申請專利範圍第u項所述之電阻式記憶體$ 件，其中該些第-電_寬度互不相同。 I3·如申睛專利範圍第11項所述之電阻式記憶體3 件，其中該些第二電極的寬度互不相同。
    ^如申凊專利範圍帛U項所述之電阻式記憶體歹 八Θ可阻材料層的材料包括有氧化給或氧化欽 杜Λ5·=，專利範圍*11項所述之電阻式記憶體? 料。’、4 —導電層的材料包括有半導體材料或金屬;f 件，11項所述之電限式記憶體; 料。 / %層的材料包括有半導體材料或金屬;i 14
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