多模态忆阻器存储器制造技术

一种多模态忆阻器存储器提供忆阻器的多个操作模式中的可选或可重配置操作。多模态忆阻器存储器包括具有多个操作模式的忆阻器。多模态忆阻器存储器还包括可重配置接口驱动器以选择忆阻器的多个操作模式中的操作模式。忆阻器操作在由可重配置接口驱动器选择的操作模式中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用无。关于联邦政府支持的研究或开发的声明无。
技术介绍
忆阻器或“记忆电阻器”，有时还称为“电阻随机存取存储器”（RRAM或ReRAM），是非线性、无源、双端电学器件，其具有或展现作为偏置历史的函数的瞬态电阻水平。特别地，跨忆阻器的端子施加的偏置（例如电压或电流）可以用于设置、选择或编程忆阻器的电阻水平。一旦被编程，忆阻器可以在移除偏置之后的指定时间段内维持电阻水平（例如直到被重新编程）。照此，忆阻器是可以充当非易失性存储器的双端器件，其中所编程的电阻水平存储信息。在一些示例中，忆阻器可以在使用具有两个不同极性（例如正电压和负电压）的编程信号的电阻水平或“状态”的特定对之间切换。例如，忆阻器可以通过编程信号的第一极性而切换到第一电阻状态（例如相对低电阻水平）。忆阻器可以例如通过编程信号的第二极性而切换到第二电阻状态（例如相对高电阻水平）。这样的切换可以例如用于实现二进制存储器单元或元件。在其它示例中，忆阻器可以例如在多个不同电阻水平或状态之间切换以实现多状态或多水平存储器单元。在一些示例中，根据各种应用，多个忆阻器可以布置在阵列（例如交叉条状阵列）中以充当用于存储计算机系统中的数据的存储器或可编程逻辑。附图说明依照本文所描述的原理的示例的各种特征可以参照结合附图理解的以下详细描述而被更容易地理解，其中相同的参考标号指代相同的结构元件，并且其中：图1图示了根据与本文所描述的原理一致的示例的忆阻器的截面视图。图2图示了根据本文所描述的原理的示例的布置为M×N交叉条状阵列的基于忆阻器的存储器电路的示意图。图3图示了根据本文所描述的原理的示例的多模态忆阻器存储器的框图。图4A图示了根据与本文所描述的原理一致的示例的配置成操作在多级单元（MLC）模式中的忆阻器的电阻图。图4B图示了根据与本文所描述的原理一致的示例的配置成操作在单级单元（SLC）模式中的忆阻器的电阻图。图5图示了根据本文所描述的原理的示例的多模态忆阻器存储器系统的框图。图6图示了根据与本文所描述的原理一致的示例的忆阻器存储器的多模态操作的方法的流程图。某些示例具有作为附加于或替代于以上参照的附图中所图示的特征的一个的其它特征。以下参照以上参照的附图详述这些和其它特征。具体实施方式依照本文所描述的原理的示例提供可重配置的忆阻器存储器。特别地，忆阻器存储器可以原地重配置成提供忆阻器存储器的多个操作模式中的所选一个或多个模式中的操作。照此，忆阻器存储器是多模态忆阻器存储器。另外，操作模式的原地选择使得多模态忆阻器存储器的单个实现能够满足多个不同应用的要求。例如，可以制造具有两个操作模式的忆阻器存储器。在制造之后，可以（例如在现场）做出关于忆阻器存储器的操作要求的决定。忆阻器存储器然后可以通过选择例如可用的多个操作模式中的适当一个而配置或重配置成满足操作要求。根据一些示例，操作模式选择可以一次性作出（例如静态选择），此后多模态忆阻器存储器操作在所选模式中。在其它示例中，操作模式选择可以做出多于一次，从而允许多模态忆阻器存储器适配于例如改变的操作要求。图1图示了根据与本文所描述的原理一致的示例的忆阻器10的截面视图。如所图示的，忆阻器10是包括忆阻器切换材料的层12的双端器件，所述忆阻器切换材料还被称为忆阻器10的忆阻器基质或切换基质。在本文中按照定义，忆阻器切换材料是当经受激励（例如电压或电流）时展现切换现象或特性的材料。忆阻器基质层12布置或“夹”在第一或“顶部”电极14与第二或“底部”电极16之间。第一和第二电极14,16促进施加激励或“编程信号”以影响忆阻器基质层12中的改变。根据一些示例，第一电极14和第二电极16中的一个或二者还可以参与忆阻器基质的切换现象（例如作为掺杂剂的施主或受主）。在各种示例中，忆阻器10的忆阻器基质层12可以包括可以形成到电极对之间的层中的各种氧化物、氮化物和甚至硫化物中的任一种。例如，氧化钛（TiO2）或氧化钒（VO2）可以用作忆阻器中的氧化物层。可以采用的其它氧化物包括但不限于，例如氧化铪、氧化镍、掺杂有铬的氧化镍、钛酸锶、铬掺杂的钛酸锶、氧化钽、铌和氧化钨。用作忆阻器的氮化物层的氮化物包括但不限于氮化铝和氮化硅。此外，可以采用例如包括但不限于碲化锑、碲化锑锗和银掺杂的无定形硅的其它化合物。在一些示例中，忆阻器基质层12可以包括结晶氧化物（例如氧化物层）。在其它示例中，忆阻器基质层12可以包括结晶氮化物（例如氮化物层）。在这些示例中的一些中，结晶氧化物或氮化物可以是单晶的。在其它示例中，忆阻器基质层12包括无定形氧化物或氮化物。在再其它的示例中，忆阻器基质层12包括纳米晶体氧化物或微晶体氧化物或氮化物。纳米晶体氧化物或氮化物是包括或包含多个纳米尺度晶体的氧化物或氮化物，而微晶体氧化物或氮化物可以包括具有例如微米范围中的大小的晶体。在一些示例中，忆阻器基质层12可以包括多个层。多个中的第一层可以是化学计量氧化物（例如TiO2、VO2、HfO2等），而第二层可以是氧耗尽或氧缺陷氧化物层（例如TiO2-x、VO2-x、HfO2-x等），其中“2-x”指代氧缺陷，并且其中x大于0且约小于2）。例如，氧缺陷VO2-x可以具有大于约10-5且小于约10-2的x的值。在另一示例中，氧缺陷VO2-x可以具有范围直至约1.0的x的值。类似地，忆阻器基质层12的多个层中的第一层可以是化学计量氮化物（例如AlN、Si3N4等），而第二层可以是氮耗尽或氮缺陷氮化物层（例如AlN1-y、Si3N4-y等）。在一些示例中，这些氧缺陷或氮缺陷层可以分别被称为“低氧化物”或“低氮化物”。根据一些示例，由编程信号产生的忆阻器基质层12中的改变可以根据忆阻器基质层12内的氧（或氮）迁移来理解。例如，在氧/氮中有缺陷的忆阻器基质层12b的层（例如低氧化物/低氮化物层）与另一有效化学计量忆阻器基质材料层12a（即没有氧/氮缺陷的氧化物/氮化物）之间的边界可以作为对编程信号的暴露的结果而移动。边界的移动可以在例如编程信号的影响下由氧或氮迁移引起。可移动边界的最终位置可以例如建立忆阻器10的“经编程”电阻。可替换地，根据一些示例，忆阻器基质层12中的改变还可以根据电流细丝的形成来理解。在任一情况下，传导通道可以由编程信号形成，该传导通道导致如在第一和第二电极14,16之间测量的忆阻器基质层12的电阻中的改变。根据各种示例，第一和第二电极14,16包括导体。例如，第一电极14和第二电极16可以包括导电金属。用于第一和第二电极14,16的导电金属可以包括但不限于例如，金（Au）、银（Ag）、铜（Cu）、铝（Al）、钯（Pd）、铂（Pt）、钨（W）、钒（V）、钽（Ta）和钛（Ti）以及其合金。根据各种示例，其它导电金属和其它导电材料（例如重掺杂的半导体、导电氧化物、导电氮化物等）也可以被用作第一电极14和第二电极16。而且，导电材料不需要在第一和第二电极14,16中是相同的。此外，第一和第二电极14,16可以包括多于一个层。例如，可以在基于Pt的电极和基于TiO2的忆阻器基质层12之间采用Ti层。Ti层可以例如帮助提供TiO2氧化物忆阻器基质层12中的氧缺陷层（即TiO2-x）。在再其它的示例中，使用在电极14,16中的材料可以充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模态忆阻器存储器，包括：具有多个操作模式的忆阻器；以及选择忆阻器的多个操作模式中的操作模式的可重配置接口驱动器，其中忆阻器操作在由可重配置接口驱动器选择的操作模式中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多模态忆阻器存储器，包括：具有多个操作模式的忆阻器；以及选择忆阻器的多个操作模式中的操作模式的可重配置接口驱动器，其中忆阻器操作在由可重配置接口驱动器选择的操作模式中。2.权利要求1的多模态忆阻器存储器，其中多个中的操作模式是忆阻器的多级单元（MLC）模式，接口驱动器从MLC模式的多个忆阻器状态之中进行选择。3.权利要求1的多模态忆阻器存储器，其中多个中的操作模式是忆阻器的单级单元（SLC）模式。4.权利要求3的多模态忆阻器存储器，其中可重配置接口驱动器包括脉冲发生器以生成在SLC模式的忆阻器状态对之间切换忆阻器的脉冲。5.权利要求3的多模态忆阻器存储器，其中可重配置接口驱动器提供浅忆阻器状态，浅忆阻器状态促进扩展忆阻器的寿命。6.权利要求1的多模态忆阻器存储器，其中可重配置接口驱动器包括多个读取电路和另一多个写入电路，每一个读取电路对应于忆阻器操作模式中的不同一个，并且每一个写入电路对应于忆阻器操作模式中的不同一个。7.权利要求6的多模态忆阻器存储器，其中可重配置接口驱动器还包括模式选择器以在读取电路和写入电路中的一个或二者之中进行选择，从而选择忆阻器的对应操作模式。8.权利要求1的多模态忆阻器存储器，其中通过可重配置接口驱动器的操作模式的选择在启动时间处、在设备配置时间处和在运行时期间中的一个或多个处静态地提供。9.一种多模态忆阻器存储器系统，包括：包括多个忆阻器的忆阻器阵列，多个中的忆阻器具有第一操作模式和第二操作模式；在第一操作模式和第二操作模式中的一个中选择性地操作忆阻器阵列的可选读取/写入电路；以及控制可选读取/写入电路并且在第一操作模式和第二操作模式之间进行选择的模式选择器。10.权利要求9的多模态忆阻器存储器系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：DB富士，Y杰安，S塔瓦拉伊，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US