双极存储单元、包括其的存储器件及其操作和制造方法技术

本发明专利技术公开了一种双极存储单元、包括其的存储器件及其操作和制造方法。该双极存储单元包括具有相反编程方向的两个双极存储层。所述两个双极存储层可经由设置在它们之间的中间电极彼此连接。所述两个双极存储层可具有相同的结构或者相对的结构。

【技术实现步骤摘要】

示例实施例涉及双极存储单元以及包括该双极存储单元的存储器。示例实施例涉及包括双极存储单元的存储器的操作和制造方法。
技术介绍
电阻存储器基于电阻在特定的电压下显著改变的材料(例如，过渡金属氧化物) 的电阻改变而运行。即，当大于或者等于置位电压的电压被施加到电阻改变材料时，该电阻改变材料的电阻减小。这被称为导通(ON)状态。另外，当大于或者等于复位电压的电压被施加到电阻改变材料时，该电阻改变材料的电阻增大。这被称为截止(OFF)状态。通常，电阻存储器包括具有电阻改变层的存储节点和电连接到该存储节点的开关器件。该开关器件控制对存储节点的信息访问。对各种非易失性存储器件(例如，如上所述的电阻存储器)的高集成度和/或高性能的需求增加。
技术实现思路
示例实施例涉及双极存储单元和包括该双极存储单元的存储器件。示例实施例涉及包括双极存储单元的存储器件的操作和制造方法。提供了一种表现优良的性能并可以高度集成的存储单元以及包括该存储单元的存储器件。还提供了所述存储器件的操作和制造方法。另外的方面将部分地在下面的描述中阐述，部分地将通过所述描述显而易见，或者可通过实施呈现的示例实施例来了解。根据示例实施例，存储单元包括第一双极存储层和连接到所述第一双极存储层的第二双极存储层，其中，第一双极存储层和第二双极存储层具有相反的编程方向。存储单元可以是双极存储单元。第一双极存储层的置位电压和复位电压可以分别是正电压和负电压，第二双极存储层的置位电压和复位电压可以分别是负电压和正电压。第一双极存储层的复位电压的绝对值可以大于或等于第一双极存储层的置位电压的绝对值，第二双极存储层的复位电压的绝对值可以大于或等于第二双极存储层的置位电压的绝对值。第二双极存储层可具有如下的结构，该结构与第一双极存储层的结构相同或者与第一双极存储层倒转的结构相同。第一双极存储层可设置在第一电极和中间电极之间，第二双极存储层可设置在中间电极和第二电极之间。第一双极存储层可包括第一基础层和第一有源层，第二双极存储层可包括第二基础层和第二有源层，其中，第一基础层和第二基础层比第一有源层和第二有源层更靠近中间电极，或者反之亦可。中间电极可以是离子源层，或者第一电极和第二电极是离子源层。第一双极存储层和第二双极存储层中的至少一个可包括金属氧化物。所述金属氧化物包括从由氧化钛、氧化镍、氧化铜、氧化钴、氧化铪、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、 氧化钛镍、氧化锂镍、氧化铝、氧化铟锌、氧化钒、氧化锶锆、氧化锶钛、氧化铬、氧化铁、氧化钽、Pr-Ca-Mn-O以及它们的组合所构成的组中选择的至少一种材料。第一存储单元可具有双向开关特性，所述交叉点存储器件被配置为不带有具有开关特性的额外的元件而工作。根据示例实施例，交叉点存储器件包括多个第一电极，具有布线形状并被彼此平行地排列；多个第二电极，具有布线形状并被彼此平行地排列，以与所述多个第一电极交叉。第一存储单元，位于第一电极和第二电极之间的各个交叉点处。第一存储单元可包括顺序地堆叠的第一双极存储层和第二双极存储层。第一双极存储层和第二双极存储层具有相反的编程方向。第一双极存储层的置位电压的符号可与第二双极存储层的置位电压的符号相反， 第一双极存储层的复位电压的符号可与第二双极存储层的复位电压的符号相反。第一双极存储层的复位电压的绝对值可大于或等于第二双极存储层的置位电压的绝对值，第二双极存储层的复位电压的绝对值可大于或等于第一双极存储层的置位电压的绝对值。第一双极存储层和第二双极存储层可具有单层结构或者多层结构。第一双极存储层和第二双极存储层可具有多层结构，第二双极存储层具有第一双极存储层倒转的结构。中间电极设置在第一双极存储层和第二双极存储层之间。中间电极可以是离子源层，或者第一电极和第二电极是离子源层。第一双极存储层和第二双极存储层中的至少一个可包括金属氧化物。所述金属氧化物可包括从由氧化钛、氧化镍、氧化铜、氧化钴、氧化铪、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、 氧化钛镍、氧化锂镍、氧化铝、氧化铟锌、氧化钒、氧化锶锆、氧化锶钛、氧化铬、氧化铁、氧化钽、Pr-Ca-Mn-O(PCMO)以及它们的组合所构成的组中选择的至少一种材料。交叉点存储器件还可包括多个第三电极，具有布线形状并被彼此平行地排列，以与所述多个第二电极交叉；第二存储单元，位于第二电极和第三电极之间的各个交叉点处。 第二存储单元可包括顺序地堆叠的第三双极存储层和第四双极存储层。第三双极存储层与第四双极存储层具有相反的编程方向。第三双极存储层可具有与第一双极存储层的编程方向相同的编程方向，第四双极存储层具有与第二双极存储层的编程方向相同的编程方向。第三双极存储层可具有与第一双极存储层的编程方向相反的编程方向，第四双极存储层具有与第二双极存储层的编程方向相反的编程方向。第一存储单元和第二存储单元各自可具有双向开关特性，交叉点存储器件可被配置为不带有具有开关特性的额外的元件而工作。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，这些和/或其他方面将会变得更加易于理解，附图中图1到图3是示出根据示例实施例的双极存储单元的剖视图；图4A是示出根据示例实施例的具有Pt/Ta0x/Ta205/Pt结构的存储元件的剖视图4B是示出图4A的存储元件的电压-电流特性的曲线图；图5A是示出根据示例实施例的具有Pt/Ta205/Ta0x/Pt结构的存储元件的剖视图；图5B是示出图5A的存储元件的电压-电流特性的曲线图；图6A是示出根据示例实施例的具有Pt/I^CVTaOx/Pt/TaOx/I^CVPt结构的双极存储单元的剖视图；图6B是示出图6A的双极存储单元的电压-电流特性的曲线图；图7是示出根据示例实施例的存储器件的透视图；图8A到图8C是示出根据示例实施例的存储器件的制造方法的透视图；图9A到图9C是示出根据示例实施例的存储器件的制造方法的透视图。具体实施例方式现在将参照示出示例实施例的附图来更充分地描述各种示例实施例。应当理解，当元件被指出“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接连接到或直接结合到该另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被指出“直接连接到”或 “直接结合到”另一元件时，不存在中间元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列的项目的任意组合和所有组合。应当理解，虽然在这里可使用术语第一、第二等来描述各个元件、组件、区域、层和 /或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅仅用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。可在这里使用诸如“在· · ·之下”、“在· · ·下方”、“下面的”、“在· · ·上方”、“上面的”等空间关系术语来容易地描述图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。 应当理解，除了附图中描述的方位以外，空间关系术语还意图包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下” 的元件的方位随后将被定位在其他元件或特征的“上方”。因此，示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种存储单元，包括：第一双极存储层；第二双极存储层，连接到第一双极存储层，其中，第一双极存储层和第二双极存储层具有相反的编程方向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金昌桢，金英培，许智贤，李东洙，张晚，李昌范，李承烈，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR