可编程的阻抗储存元件和相应的方法技术

一种可在不同的阻抗状态之间编程的存储元件可包括第一电极；转换层，该转换层接触第一电极并包含至少一种金属氧化物；和接触所述转换层的缓冲层。缓冲层可包括第一金属、碲、第三元素和在缓冲层之内分布的第二金属。第二电极可接触缓冲层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及存储元件，具体来说，涉及可响应施加的电场来在两种或更多种阻抗状态之间编程的存储元件。_2] 附图简要说明图1是根据一种实施方式的存储元件的侧面横截面视图。图2是根据另一种实施方式的存储元件的侧面横截面视图。图3A-3C是根据其它实施方式的存储元件的侧面横截面视图。图4显示根据一种实施方式的通过存储元件的缓冲层扩散的金属的分布。图5A和5B是根据一些实施方式的存储元件的侧面横截面视图。图6A-6D是侧面横截面视图，显示根据一种实施方式的制备存储元件的方法。图7A-7D是侧面横截面视图，显示根据另一种实施方式的制备存储元件的方法。图8A-8F是侧面横截面视图，显示根据其它实施方式的制备存储元件的方法。图9A-9D是方框示意图，显示根据一些实施方式的用于读取来自一种或多种元件的值的各种操作模式。图10是方框示意图，显示编程元件的常规方法。图11A和11B是方框示意图，显示根据一些实施方式的编程元件的方法。具体描沐本文所述的实施方式是可编程的阻抗元件，其可在不同的阻抗值之间编程，从而储存数据。这种元件可包括基于金属氧化物的转换层，在该转换层上可形成缓冲层。所述缓冲层可包含碲以及多种其它元素，包括第一金属、第三元素和第二金属。第二金属可扩散通过缓冲层，包括最远扩散达到缓冲层与金属氧化物层的界面。第三元素可减少缺陷和/或有助于缓冲层保持无定形结构。在非常【具体实施方式】中，第二金属可为能与碲形成合金的金属和/或还原转换层的金属氧化物的金属(即，使氧从这种层空出以构建氧空穴)。图1是根据一种实施方式的存储元件100的侧面横截面视图。存储元件100可包括在第一电极104上形成的转换层102，和在转换层102上形成并接触转换层102的缓冲层106。可在缓冲层106上形成第二电极108。通过施加电场，转换层102可在两种或更多种阻抗状态之间编程。在一个【具体实施方式】中，转换层102可进行编程来改变第一和第二电极(104和108)之间的电阻。转换层102可包含金属氧化物或完全由金属氧化物形成。这些金属氧化物可包括但不限于，钆氧化物(GdOx)，铪氧化物(HfOx)，钽氧化物(TaOx)，铝氧化物(AlOx)，铜氧化物(CuOx)，钌氧化物(RuOx)，锆氧化物(ZrOx)或硅氧化物(S1x)。这些金属氧化物可包括化学计量的形式和非化学计量的形式。在一些实施方式中，转换层102可包含用另一种金属掺杂的金属氧化物。这种氧化物掺杂金属可为非活性金属。即，这种金属在金属氧化物中不是离子传导的。用于掺杂转换层金属氧化物的金属可为多价的金属，例如镍(Ni)，钨(W)，钛(Ti)，Ta或铯(Ce)，但上述金属仅作为一些示例。在一些实施方式中，转换层102可包含多于一种金属氧化物。在一些实施方式中，转换层102可主要由一种金属氧化物形成，然后使用第二金属氧化物进行掺杂(或者用另一种金属掺杂，然后对其氧化来形成所述第二金属氧化物)。在一个非常具体的实施方式中，大部分的转换层102可由使用AlOx (或用以形成AlOx的A1)掺杂的HfOx和/或GdOx形成。通过包含AlOx可改善转换层102的热稳定性和/或电稳定性。仅作为示例，所得转换层102可具有更高的反向击穿、改善的擦除性能(编程到高电阻状态的能力)和/或提供更好的擦除(即，高电阻状态)分布或编程(低电阻状态)分布。还此外，当转换层102包含稀土氧化物(例如，GdOx)时，包含AlOx可有助于抑制稀土氧化物的吸湿性质。当转换层102包含多于一种金属氧化物时，不同的金属氧化物可混合在一起，可处于不同的层中，或为上述两种情况的组合。还可通过在沉积转换层102时，氧化第一电极104来形成层状结构。在一些实施方式中，转换层102可包含金属氧化物，其是第一电极104的氧化物。在一些实施方式中，转换层102的厚度可约为5-100埃。缓冲层106可包含第一金属、碲(Te)、第三元素和分布在整个缓冲层106中的第二金属。第一金属可为能在缓冲层106之内进行离子传导的金属。在一些实施方式中，这种金属还可在转换层102之内进行离子传导。在【具体实施方式】中，第一金属可包括Cu，Ag，或锌(Zn)。在一些实施方式中，缓冲层106的第一金属可为Cu，和Cu-Te组合可具有不同的化学计量比，包括但不限于CuTe2，CuTe6,和Cu(1 x)Texo缓冲层106的第三元素可为能减少缓冲层106之内的缺陷和/或趋于使缓冲层106具有更高的无定形程度(而不是具有更高的结晶化程度)的元素。在后一种情况下，如果没有第三元素，缓冲层106将具有更高的结晶化程度。在【具体实施方式】中，第三元素可为锗(60，6(1，5丨，511或(:中的任一种。在非常【具体实施方式】中，缓冲层可包含CuTe，第三元素可为Ge。根据一些实施方式，缓冲层106的第一金属可为Cu，第三元素可为Ge，并且Cu-Te-Ge组合可具有不同的化学计量比，包括但不限于CuTeGe，CuTeGe2, Cu2TeGe,和CuTe2Ge0如上所述，第二金属可在整个缓冲层106中分布，到达缓冲层106和转换层102的界面110。在一些实施方式中，可基于第二金属通过缓冲层106扩散到界面110的能力来选择第二金属。作为附加或替代的做法，可根据第二金属与Te形成合金的能力来选择第二金属。作为附加或替代的做法，可基于第二金属还原转换层102中的金属氧化物的能力来选择第二金属。例如，可基于第二金属使氧从金属氧化物空出并在转换层102中构建氧空穴的能力来选择第二金属。此外，还可基于第二金属使缓冲层106具有更高程度的无定形性的能力来选择第二金属。在【具体实施方式】中，第二金属可为Ti，Zr，Hf，Ta，或A1中的任一种。在非常【具体实施方式】中，缓冲层可包含Cu，Te，和Ge，第二金属可为Ti。根据一些实施方式，缓冲层106的各种组分可以下述量存在:第一金属(例如，Cu)，l-75原子％ ；Te, 10-75原子％ ;第三元素(例如，Ge)，1_25原子％ ;和第二金属(Ti),0.1-25 原子在一些实施方式中，缓冲层106的厚度可为约25-300埃。第一电极104可由相对于转换层102而言非活性的金属形成。这样，对于有些类型的存储元件而言，第一电极104可被理解为存储元件的“阴极”(即，存储元件是两终端元件，具有阳极和阴极)。第一电极104可由集成电路装置的任意合适的图案化的导体形成。根据一些实施方式，第一电极102可在远高于含晶体管等的基材的垂直的水平形成，或者以类似的形式形成。如上所述，在一些实施方式中，第一电极104可由在转换层102中发现的金属氧化物的金属形成。在【具体实施方式】中，第一电极104可由Ta, Zr, ff, Ru,铀(Pt)，铱(Ir)，Hf, Gd,镧(La),钴(Co)，Ni，钛(Ti)或A1形成。作为附加或替代的方式，第一电极104可包含硅化物或导电的氮化物，例如氮化钽(TaN)或氮化钛(T当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可在不同的阻抗状态之间编程的存储元件,其包括:第一电极；转换层，该转换层以接触所述第一电极的方式形成并包含至少一种金属氧化物；接触所述转换层的缓冲层，和接触所述缓冲层的第二电极；所述缓冲层包含第一金属,碲,第三元素,和在所述缓冲层之内分布的第二金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·T·李，J·王，C·高帕兰，J·A·希尔茨，Y·马，K·C·蔡，J·桑切斯，J·R·詹姆森，M·A·范巴斯柯克，V·P·戈皮纳特，
申请(专利权)人：ADESTO技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US