阻变存储器件及存储装置和具有存储装置的数据处理系统制造方法及图纸

一种阻变存储器件，包括：第一电极层、第二电极层以及第一可变电阻层和第二可变电阻层，所述第一可变电阻层和第二可变电阻层在第一电极层和第二电极层之间层叠至少一次。第一可变电阻材料层可以包括具有电阻率高于第一电极层或第二电极层并且小于或等于绝缘材料的金属氮化物层。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种阻变存储器件，包括：第一电极层、第二电极层以及第一可变电阻层和第二可变电阻层，所述第一可变电阻层和第二可变电阻层在第一电极层和第二电极层之间层叠至少一次。第一可变电阻材料层可以包括具有电阻率高于第一电极层或第二电极层并且小于或等于绝缘材料的金属氮化物层。【专利说明】阻变存储器件及存储装置和具有存储装置的数据处理系统相关申请的交叉引用本申请要求2012年10月8日向韩国专利局提交的申请号为10_2012_0111184的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及一种半导体集成器件，更具体而言，涉及一种阻变存储器件和存储装置，以及包括存储装置的数据处理系统。
技术介绍
代表非易失性存储器件的快闪存储器件已逐步变得更高集成。近来，需要低于20nm的高集成技术。由于快闪存储器件为了低功耗以低电压来操作，所以快闪存储器件由于电流裕度不足而遭遇物理的和电学的限制。因而，已经积极开展了对能替代这种快闪存储器件的非易失性存储器件的研究。阻变存储器件是利用阻变材料的电流转换特性(根据施加的电压而变化)的存储器件。阻变存储器件作为可以替代快闪存储器件的非易失性存储器件而受到关注，并且典型地包括相变RAM (PRAM)、阻变RAM (ReRAM)等。一般而言，PRAM利用过渡金属氧化物(TMO)以金属-绝缘体-金属(MIM)结构来制造。另外，近来开发的阻变存储器件利用形成在阻变材料层中的细丝(filament)来执行开关操作，并且可以容易地适用于缩小比例的存储器件。图1是说明一般的阻变存储器件的结构的示图。如图1中所示，阻变存储器件10具有层叠有第一电极层11、可变电阻材料层13以及第二电极层15的结构。第一电极层11和第二电极层15可以例如由氮化钛(TiN)形成，并且可变电阻材料层13可以例如由诸如氧化钛(诸如TiO2或Ti02_x的TixOy)的金属氧化物形成。图2是说明一般的阻变存储装置的单位单元的示图。如图2中所示，存储器单元连接在位线BL与字线WL之间，并且存储器单元可以包括阻变存储器件R和选择器件S。阻变存储器件R可以包括图1中所示的结构，并且选择器件S可以包括二极管或晶体管等。图3是说明图1中所示的阻变存储器件的电流/电压特性的曲线图。参见图3，当施加从-2V的负电压到+2V的正电压的电压时可以看出电流/电压特性。图1中所示的阻变存储器件呈现出阻变开关行为，使得在+2V的施加电压下具有设定状态，并且在-2V的施加电压下具有复位状态。然而，可以看出操作电流与±250 μ A—样闻。图4是说明另一种一般的阻变存储器件的示图。如图4中所示的阻变存储器件10-1可以具有层叠有第一电极层11、第一可变电阻材料层13-1、第二可变电阻材料层13-2以及第二电极层15的结构。第一电极层11和第二电极层15可以例如由氮化钛(TiN)形成。第一可变电阻材料层13-1可以由基于TaxOy (例如，Ta2O5)的材料形成，并且第二可变电阻材料层13-2可以由基于TixOy (例如，TiO2或Ti02_x等)的材料形成。在图4中所示的阻变存储器件中，可变电阻层具有双层结构，不同于图1中所示的阻变存储器件10。图5是说明图4中所示的阻变存储器件的电流/电压特性的曲线图。由于图4中所示的阻变存储器件10-1利用具有双层结构的过渡金属层，所以可以改善耐受性和数据保持特性。然而，如图5中所示，操作电压如-3V至+3V —样高，并且操作电流如±50 μ A —样高。用在阻变存储器件中的过渡金属氧化物优选地具有良好的耐受性、长的使用寿命以及良好的开/关和保持特性，以确保器件的可靠性。然而，典型的过渡金属氧化物由于高驱动电压和电流而导致高功耗。流经除了选中的器件以外的路径的寄生电流(sneak current)由于高操作电压和电流而发生。因而，需要一种控制寄生电流的方法。因此，需要一种在低阻变存储器状态下具有非线性电流特性和低电流/电压特性的阻变存储器件。
技术实现思路
根据一个示例性实施例的一个方面，提供了一种阻变存储器件。阻变存储器件可以包括:第一电极层、第二电极层、以及第一可变电阻材料层和第二可变电阻材料层，所述第一可变电阻材料层和第二可变电阻材料层在第一电极层与第二电极层之间重复地层叠至少一次。第一可变电阻材料层可以包括金属氮化物层，并且其中，在复位状态下，第一可变电阻材料层的电阻率(i)高于第一电极层或第二电极层的电阻率、并且(ii)小于或等于第二可变电阻材料层的电阻率。根据一个示例性实施例的另一个方面，提供了一种阻变存储装置。阻变存储装置可以包括:存储器单元阵列，所述存储器单元阵列包括连接在位线与字线之间的多个存储器单元；以及控制器，所述控制器被配置成控制针对存储器单元阵列中选中的存储器单元的数据读取和写入。多个存储器单元中的每个可以包括阻变存储器件。阻变存储器件可以包括第一电极层和第二电极层；以及第一可变电阻材料层和第二可变电阻材料层，所述第一可变电阻材料层和第二可变电阻材料层在第一电极层与第二电极层之间重复地层叠至少一次。第一可变电阻材料层可以包括金属氮化物层，并且其中，在复位状态下，第一可变电阻材料层的电阻率(i)高于第一电极层或第二电极层的电阻率、并且(ii)小于或等于第二可变电阻材料层的电阻率。阻变存储器件，包括:第一电极层、第二电极层以及第一可变电阻材料层与第二可变电阻材料层的至少一个叠层，所述叠层被设置在第一电极层和第二电极层之间，其中，第一可变电阻材料层包括金属氮化物层，并且其中，第一可变电阻材料层的电阻率在复位状态下具有如下电阻率:该电阻率高于第一电极层和第二电极层的电阻率、并且在20摄氏度下小小于或等于107μ Ω。根据一个示例性实施例的另一个方面，提供了一种数据处理系统。数据处理系统可以包括:阻变存储装置、和存储器控制器，所述存储器控制器被配置成响应于主机的请求而访问阻变存储装置。阻变存储装置可以包括:存储器单元阵列，所述存储器单元阵列包括连接在位线与字线之间的多个存储器单元，多个存储器单元中的每个包括阻变存储器件；以及控制器，所述控制器被配置成控制存储器单元阵列的操作。阻变存储器件可以包括第一电极层和第二电极层；以及第一可变电阻层和第二可变电阻层，第一可变电阻层和第二可变电阻层在第一电极层与第二电极层之间重复地层叠至少一次。第一可变电阻材料层可以包括电阻率高于第一电极层或第二电极层并且小于或等于绝缘材料的金属氮化物层。根据一个示例性实施例的另一个方面，提供了一种数据处理系统。数据处理系统可以包括:处理器，所述处理器被配置成控制整体操作；操作存储器，所述操作存储器被配置成储存用于处理器的操作所需的应用程序、数据、以及控制信号；阻变存储装置，所述阻变存储装置被配置成被处理器访问；以及用户接口，所述用户接口被配置成执行处理器与用户之间的数据输入/输出(I/o)。阻变存储装置可以包括:存储器单元阵列，所述存储器单元阵列包括连接在位线与字线之间的多个存储器单元，多个存储器单元中的每个包括阻变存储器件；以及控制器，所述控制器被配置成控制存储器单元阵列的操作。阻变存储器件可以包括:第一电极层和第二电极层；以及第一可变电阻层和第二可变电阻层，所述第一可变电阻层和第二可变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻变存储器件，包括：第一电极层；第二电极层；以及第一可变电阻材料层与第二可变电阻材料层的至少一个叠层，所述叠层被设置在所述第一电极层与第二电极层之间，其中，所述第一可变电阻材料层包括金属氮化物层，以及其中，在复位状态下，所述第一可变电阻材料层的电阻率：（i）高于所述第一电极层或所述第二电极层的电阻率，并且（ii）小于或等于所述第二可变电阻材料层的电阻率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴祐莹，李起正，金范庸，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR