專利名稱：：存儲元件、微電子器件、其制造方法及存儲信息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電子和微電子器件和存儲元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
：常規(guī)RAM(隨機存取存儲器)單元包括晶體管和大多數(shù)由二氧化硅(SiO2)制成的電容器。該晶體管被用于控制存儲于電容器中的電荷的流入和流出，電荷作為可用于存儲信息的物理量。所述晶體管也將電容器彼此去耦。這樣的RAM單元，也稱為動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)和靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)，具有存儲于其中的信息易失且因此在每次電源故障時而損失的缺點。另外，刷新常規(guī)RAM單元中包含的信息所需的時間限制了這樣的單元的讀寫性能，且導致對電源的持續(xù)需求。因此，人們希望計算機RAM技術(shù)中出現(xiàn)一種超越常規(guī)、易失DRAM和SRAM的變化。已經(jīng)提出了替代存儲器件，即非易失存儲器來取代已經(jīng)提出的常規(guī)RAM，非易失存儲器在去除電源之后仍可以保持它們的存儲狀態(tài)。在基于磁隧道結(jié)的磁隨機存取存儲器(MRAM)中，利用了兩個鐵磁層的相對取向來存儲數(shù)字信息。在鐵電非易失RAM(FERAM)單元中，利用位存儲層的鐵電極化來定義兩個可以與兩個不同的邏輯值相關(guān)的不同狀態(tài)。另一實例為所謂的相變RAM(PCRAM)。在該方法中，可以將通常為硫?qū)僭鼗锘衔?chalcogenidecompound)的介質(zhì)在高阻非晶態(tài)和低阻多晶硅態(tài)之間通過電流脈沖來轉(zhuǎn)換。非易失存儲器件的又一實例是具有兩個(或更多)的可逆轉(zhuǎn)換的和持久的電阻態(tài)的電阻器。US6204139描述了一種用于轉(zhuǎn)換薄膜電阻器中所使用的過渡金屬氧化物材料的性質(zhì)的方法。該性質(zhì)，具體為電阻，是通過短的電脈沖可逆地轉(zhuǎn)換的。提出了非易失存儲單元的方法的應(yīng)用。通過例如將高電阻態(tài)與邏輯“0”聯(lián)系和將低電阻態(tài)與邏輯“1”聯(lián)系來存儲數(shù)字信息。文獻“Reproducibleswitchingeffectinthinoxidefilmsformemoryapplications”(用于存儲器應(yīng)用的薄氧化物膜中的可再現(xiàn)的開關(guān)效應(yīng))(A.Becketal.AppliedPhysicsletters，Vol.77，No.1，July2000)、“Current-driveninsulator-conductortransitionandnon-volatilememoryinchromium-dopedSrTiO3singlecrystals”(摻鉻SrTiO3單晶中電流驅(qū)動絕緣體-導體轉(zhuǎn)變和非易失存儲器)(Y.Watanabeetal.，AppliedPhysicsLetters，Vol.78，No.23，June2001)和“Electricalcurrentdistributionacrossametal-insulator-metalstructureduringbistableswitching”(雙穩(wěn)轉(zhuǎn)換期間橫跨金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)的電流分布)(C.Rosseletal.JournalofAppliedPhysics，Vol.90，No.6，September2001)以及國際申請公開WO00/49659A1描述了具有能可逆轉(zhuǎn)換的電阻的材料和材料種類，和由這些材料制成的簡單電阻器件。該電阻態(tài)是持久的，即，非易失的。而且實現(xiàn)了多級轉(zhuǎn)換。上述的電阻開關(guān)器件提供的存儲密度和制造成本對于許多應(yīng)用來說仍然不令人滿意。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有增加的存儲密度的存儲元件。本發(fā)明的進一步的目的是提供一種微電子器件，諸如包括存儲元件的器件，其可以在多個電阻態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的又一目的是提供一種制造微電子器件的方法，該微電子器件可以在多個不同的非易失電阻態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的再一個目的是提供一種以增加的存儲密度存儲信息的方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種存儲元件，所述存儲元件包括第一數(shù)量的電極和電極之間的第二數(shù)量的導電溝道(channel)，其中第二數(shù)量大于第一數(shù)量的二分之一。溝道的電阻特性為能夠在低電阻態(tài)和高電阻態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換，該電阻態(tài)是持久的，即，非易失的。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相反，至少一些電極終結(jié)(terminate)不僅是一個溝道而且是至少兩個溝道。因為每個溝道包括能可逆地轉(zhuǎn)換的電阻，所以與現(xiàn)有技術(shù)相比，每個電極可存儲的信息密度增大了。該增加依賴于可以提供的溝道的數(shù)量和每個溝道可實現(xiàn)的狀態(tài)數(shù)量。例如，在包括四個電極和其間的三個溝道的存儲元件中，每個溝道具有兩個可能的狀態(tài)，與使用一對電極之間的一個溝道的現(xiàn)有技術(shù)相比，可以增加存儲密度1.5倍。根據(jù)第二方面，提供了一種微電子器件，包括第一數(shù)量的電極；電接觸，用于在所述電極對之間施加電壓和用于測量所述電極對之間的電阻；和第二數(shù)量的導電溝道，在所述電極對之間，其中溝道表現(xiàn)出能夠在不同狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的電阻，且其中第二數(shù)量大于第一數(shù)量的二分之一。根據(jù)本發(fā)明的進一步的方面，提供了一種微電子器件，包括膜材料；和電極，成對地設(shè)置于所述膜的相對側(cè)，所述器件包括在所述電極對之間的溝道，所述溝道具有能夠可逆轉(zhuǎn)換的電阻，所述器件還包括設(shè)置于所述膜的同一側(cè)的電極之間的、具有能可逆轉(zhuǎn)換的電阻的溝道，且所述器件還包括一裝置，該裝置用于將電壓脈沖施加于兩個所述電極的子組之間和用于判定所述兩個電極的子組之間的電阻。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種微電子器件的制造方法，所述方法包括的步驟為提供過渡金屬氧化物材料層，所述層包括第一數(shù)量的電極；通過在形成期間施加電壓在至少一個所述第一數(shù)量的電極的兩個的子組之間形成導電溝道；以及針對至少一個其它的兩電極子組重復所述形成導電溝道的步驟，直到產(chǎn)生的導電溝道的數(shù)量超過電極數(shù)量的二分之一。根據(jù)又一方面，本發(fā)明還涉及一種存儲信息的方法，所述方法包括的步驟為在多對電極之間中提供過渡金屬氧化物材料層，所述過渡金屬氧化物材料包括在所述電極對之間的導電溝道，還包括在設(shè)置于所述層的同一側(cè)上的電極之間的導電溝道，所述溝道表現(xiàn)出能夠在不同狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的電阻；以及在兩個電極之間施加電壓脈沖，在兩個電極之間存在所述導電溝道之一，所述電壓脈沖具有選定的極性。根據(jù)又一方面，提供了一種存儲元件，包括至少一對兩個電極和提供于每對電極的兩個電極之間的材料中的導電溝道，其中每對電極的兩個電極之間的電阻取決于所述兩個電極的第一個和所述材料之間的第一界面的條件以及所述兩個電極的第二個和所述材料之間的第二界面的條件，且其中所述第一和第二界面條件能夠在至少兩個狀態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。在任一前述方面的優(yōu)選實施例中，溝道提供于過渡金屬氧化物材料中。根據(jù)現(xiàn)有知識，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以獲得一個系統(tǒng)，其中溝道的電阻由每個電極和導電通道(conductingpath)(或絲體，filament)之間的界面電阻和導電通道電阻構(gòu)成，其中可逆轉(zhuǎn)換本質(zhì)上涉及界面電阻。因此，因為每個溝道包括兩個界面，每個溝道的電阻不能僅采用兩個不同的電阻值，而且能高達至少四個值。例如，在包括四個電極和其間的三個溝道的存儲元件中，每個溝道具有兩個可能的狀態(tài)，與使用一對電極之間的一個溝道的現(xiàn)有技術(shù)相比，可以增加存儲密度幾乎2倍。具體地，在具有鈣鈦礦或類鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的SrZrO3、(Ba，Sr)TiO3、Ta2O5、Ca2Nb2O7、(Pr，Ca)MnO3以及其它過渡金屬氧化物上獲得了好的結(jié)果，每種材料優(yōu)選地用Cr、V或Mn摻雜。另外，在上述的國際申請公開WO00/49659A1、在文獻“Reproducibleswitchingeffectinthinoxidefilmsformemoryapplications”(用于存儲器應(yīng)用的薄氧化物膜中的可再現(xiàn)的開關(guān)效應(yīng))(A.Becketal.AppliedPhysicsletters，Vol.77，No.1，July2000)、“Current-driveninsulator-conductortransitionandnon-volatilememoryinchromium-dopedSrTiO3singlecrystals”(摻鉻SrTiO3單晶中電流驅(qū)動絕緣體-導體轉(zhuǎn)變和非易失存儲器)(Y.Watanabeetal.，AppliedPhysicsLetters，Vol.78，No.23，June2001)或“Electricalcurrentdistributionacrossametal-insulator-metalstructureduringbistableswitching”(雙穩(wěn)轉(zhuǎn)換期間橫跨金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)的電流分布)(C.Rosseletal.JournalofAppliedPhysics，Vol.90，No.6，September2001)中所描述的材料可以有利地用于根據(jù)本發(fā)明的存儲器件，四篇文獻均被引入于此作為參考。在所述的可編程電阻存儲器材料中，在新制造的材料中，一般在電極之間不存在導電溝道。而是，在制造器件之后，在形成工藝中在選定的電極之間產(chǎn)生導電溝道(本質(zhì)上為絲體)，然后可以將器件在兩個或更多的電阻態(tài)之間轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括一種材料和與其相鄰的電極的存儲元件。該存儲元件具有以下特性-該材料至少在一些子組之間導電，所述子組包括兩個電極。-所述兩個電極之間的電阻取決于電極和導電材料之間的界面條件。-該界面條件可以在至少兩個狀態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，電極以排列為電容器狀的形式的電極對出現(xiàn)，所述電極對在所述材料的薄層的兩側(cè)上彼此相對，所述材料例如為過渡金屬氧化物材料。根據(jù)本發(fā)明該方面的存儲元件可以為僅包括兩個電極的存儲單元。增加的存儲密度由如下事實引起，即每個導電溝道包括兩個界面，因此可以實現(xiàn)每對電極至少四個狀態(tài)。為了從該增加的存儲密度受益，一對電極的每個界面以如此方式可轉(zhuǎn)換，即另一界面不必同時轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，實現(xiàn)此目的的一種方法是還提供在不屬于同一對電極的電極之間的導通溝道，獲得比電極數(shù)量的二分之一更多的溝道。例如，總共包括四個電極的兩個電極對可以設(shè)置為包括在選自該組的電極對之間的至少三個導電溝道?？梢允褂眠x擇性地轉(zhuǎn)換界面的其它方法。例如，可以提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括相鄰一種材料的電極對，其中，屬于第一電極的第一界面可由一種較長較弱脈沖轉(zhuǎn)換，而另一界面可以由較短較強脈沖轉(zhuǎn)換。通過該方法，可以增加存儲密度約兩倍。此外，在存儲器件中提供了用于向溝道施加電壓脈沖和判定兩電極間電阻的裝置。如果沿溝道的電阻可以設(shè)定為多個值之一，例如通過改變寫入脈沖的高度和能量的至少之一，則可以獲得存儲密度的更多增加。本發(fā)明的實施例將結(jié)合均為示意性的附圖在以下的描述中揭示，在附圖中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的四電極存儲元件的基本結(jié)構(gòu)；圖2描繪了具有潛在線路圖示的圖1的存儲元件，圖3顯示了四電極存儲元件的可替換實施例；圖4顯示了，對于圖1或圖3的實施例，在涉及相對電極的第一寫入步驟之后四個可能的狀態(tài)；圖5描繪了通過涉及橫向相鄰電極的第二寫入步驟可以額外獲得的六個狀態(tài)；圖6描述了通過附加的涉及相對電極的第三寫入步驟可以獲得的四個狀態(tài)；圖7示出了四個不同的基本電阻值；圖8用符號表現(xiàn)了可以在十二個不同狀態(tài)之間區(qū)分的兩端子讀設(shè)置(readingset-up)；圖9顯示了具有兩端子讀出的八電極設(shè)置；圖10描繪了基于一種材料的四電極存儲元件的又一實施例，該材料具有為“體”效應(yīng)(“bulk”effect)的可轉(zhuǎn)換電阻。具體實施例方式圖1描繪了基本存儲元件8。其包括鄰接過渡金屬氧化物材料膜1的四個電極2.1-2.4?？梢杂欣厥褂玫倪^渡金屬氧化物材料和電極材料的實例被公開于WO/00/49659中，特別在5-9頁，以及附圖和它們的說明書中。WO/00/49659被全部引入于此作為參考。適當材料的其他實例可以在US6204139中找到。具體地，已經(jīng)在SrZrO3、(Ba，Sr)TiO3、Ta2O5、Ca2Nb2O7、(Pr，Ca)MnO3，以及其它具有鈣鈦礦或類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料中獲得了好結(jié)果，每種材料優(yōu)選地用Cr、V或Mn摻雜。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，以電容器狀排列的四個電極構(gòu)成兩個信息位，每個信息位由兩電極電容器狀存儲器單元提供。但是，根據(jù)本發(fā)明，不是由兩個信息位提供四個不同的狀態(tài)，而是可以提供更多的狀態(tài)，從而顯著增加了存儲密度。在圖1所示的實施例中，使用了以下的知識在形成工藝中兩個電極之間的過渡金屬氧化物之間產(chǎn)生導電溝道(或絲體)，然后該器件可以在兩個或更多電阻狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。在形成工藝期間，溝道或絲體的產(chǎn)生利用了電加載(stressing)，例如，一定的電偏壓施加一定的時間段。該形成工藝的持續(xù)時間取決于電場的大小、絕緣體或介電材料的幾個參數(shù)(諸如化學計量比、摻雜或厚度)、電極和諸如溫度的環(huán)境條件。例如用于摻CrSrTiO3的形成工藝包括在通常1和60分鐘之間的形成時間期間施加0.1V/nm的適度高電場。該形成工藝還提供了實際系統(tǒng)中出現(xiàn)的非對稱性與形成電壓相同極性的電壓脈沖產(chǎn)生低電導率(或高電阻)狀態(tài)，而相反極性的電壓脈沖產(chǎn)生高電導率(或低電阻)狀態(tài)，所述轉(zhuǎn)換完全可逆，且狀態(tài)為非易失的。-通過該形成工藝，在電極之間形成導電溝道(或絲體)，以及-電阻轉(zhuǎn)換主要為界面現(xiàn)象。更具體而言，轉(zhuǎn)換可以由接近電極的過渡金屬摻雜劑的電子狀態(tài)的變化引起。這會提供能夠驅(qū)動電阻轉(zhuǎn)換的載流子。例如，對于摻Cr的SrTiO3，發(fā)現(xiàn)在形成期間，Cr摻雜劑的氧化狀態(tài)顯著增加，由此對于每個Cr原子提供了至少一個電子。根據(jù)本發(fā)明所示的實施例，形成了三個導電溝道(或絲體)以電容器的方式彼此相對的電極對2.1、2.3和2.2、2.4之間的導電溝道；和并排設(shè)置的兩個電極2.1、2.2之間的導電溝道。所述溝道由圖中的虛線5表示。所有的四個電極可以單獨與例如交叉點體系(cross-pointarchitecture)接觸。圖2示出電極2.1-2.4的接觸線3.1-3.8。在圖中，為了圖示的目的，顯示了存儲元件矩陣的四個四電極存儲元件8。一個存儲元件描繪為部分透明的以描繪所有的四個電極2.1-2.4。該圖還示出了笛卡爾坐標系，其中z方向相應(yīng)于垂直于該層結(jié)構(gòu)的方向，且其中在同一(頂或底)平面中排列的一個存儲元件的兩個電極在y方向分開。在常規(guī)的交叉點體系中頂電極的所有的接觸線和底電極的所有的接觸線分別在x和y方向平行延伸，與此相反，在本設(shè)置中，頂和底平面都包括在兩個水平方向上的電極。在交叉點9，接觸線由電絕緣材料(未顯示)分開，使得只有一條交叉接觸線接觸相應(yīng)的電極。這使得設(shè)置于同一(頂或底)平面中且屬于同一存儲元件的兩個電極可以通過彼此垂直的接觸線接觸。因此，也可以將電壓施加到如此的兩個電極的子組。在附圖中，接觸線3.7、3.3、3.4、3.8分別接觸電極2.1、2.3、2.3、2.4。因為在該實施例中，在相鄰的存儲元件8的電極之間沒有耦合，每個兩電極子組可以選擇性地被供以電壓。另一種可能的設(shè)置是，交叉接觸線在同一(頂或底)平面中。圖2中所示的改進的交叉點體系可以按比例增減到其他具有不同電極數(shù)量的存儲元件矩陣。單獨接觸電容器狀結(jié)構(gòu)的電極的方法，即使在具有大量電極的遠為復雜的設(shè)置中，在本領(lǐng)域中也是公知的，因此將不在這里進一步討論。這些也包括對于每個導電溝道提供晶體管來驅(qū)動存儲元件的方案?？梢岳斫庠谝韵旅枋龅乃械膶嵤├?，可以將電極單獨接觸，除非明確地說明并非如此。如圖1和2所示，過渡金屬氧化物的層1和由此所得的存儲元件可以在襯底(諸如半導體晶片；在圖中未顯示)上設(shè)置和/或是多層結(jié)構(gòu)的部分。圖3示出了圖1的可替換實施例。存儲元件也包括四個電極12.1-12.4，但是四個電極都在設(shè)置于襯底14上的過渡金屬氧化物材料層11的同一側(cè)并排排列。再次將所建立的導電溝道由虛線15示出。參考圖4-8，示出了可以被根據(jù)圖1或3的存儲元件采用的不同狀態(tài)。為了說明的目的，在這些圖4-6中，對于具有圖1所示的導電溝道的存儲元件說明所述狀態(tài)。通過顯示在形成工藝中施加的電壓的極性，圖中的箭頭指示了由形成工藝引起的所述四個導電溝道的非對稱性。假設(shè)通過在寫過程中在兩個電極之間施加電壓脈沖，相應(yīng)的電極和過渡金屬氧化物材料之間的界面分別呈現(xiàn)第一界面狀態(tài)H(例如對于陰極)和第二界面狀態(tài)T(對于陽極)。在圖4中，示出了四個狀態(tài)S1-S4，所述狀態(tài)可以通過包括兩個電壓脈沖的第一“垂直”寫步驟獲得。在該實施例中，“垂直”寫步驟為由在兩個相對電極之間施加一個或兩個脈沖電壓引起的寫步驟，而“水平”寫步驟為由在并排排列的兩個電極2.1、2.2之間施加一個脈沖電壓引起的寫步驟。例如，通過在第一對電極2.1、2.3之間施加正極性脈沖和在第二對電極2.2、2.4之間施加負極性脈沖來獲得S1。四個狀態(tài)S1-S4相應(yīng)于兩個獨立的一位存儲器單元的狀態(tài)“1-0”、“1-1”、“0-0”、“0-1”。在現(xiàn)有技術(shù)微電子器件中，四電極器件的最大存儲密度受這四個可獲得的狀態(tài)限制。在圖5中，顯示了通過在兩個電極2.1、2.2之間施加“水平”電壓脈沖可以獲得的六個附加狀態(tài)。S1A是始于S1獲得的附加的狀態(tài)，S2A1和S2A2始于S2獲得，S3A1和S3A2始于S3，S4A始于S4。通過圖6中所示的第三垂直寫步驟，可以獲得四個更多的狀態(tài)，即S1B1和S1B2(通過在由相應(yīng)的實線指示的電極之間施加電壓脈沖從S1A獲得)，以及S4B1和S4B2(通過在由相應(yīng)的實線指示的電極之間施加電壓脈沖從S4A獲得)。總之，在圖4-6中，示出了相應(yīng)于所有可能的界面狀態(tài)的組合的十四個狀態(tài)，除了兩個所有的界面狀態(tài)均相同的不能實現(xiàn)的組合。圖7示出了相對的電極對或并排排列的電極之間的四個不同基本電阻值。Rm和Rl分別相應(yīng)于在形成工藝中施加相對的和相同的極性的電壓脈沖之后獲得的電阻值。兩個附加的電阻值Rk和Ri分別相應(yīng)于具有相同的界面狀態(tài)T和H的電極之間的溝道。在某些設(shè)置中，例如，如果讀出速度是關(guān)鍵的，期望減少用于讀出操作的測量數(shù)量。參考圖8，顯示了兩端子讀出設(shè)置，其包括用于測定兩個電極2.3、2.4之間的電阻的測量裝置。因為在這兩個電極2.3、2.4之間沒有直接導電溝道，測量的電阻相應(yīng)于三個溝道電阻的總和。在表1中，總結(jié)了所述數(shù)值表1由此得出僅S1B1和S4B2，以及S1B2和S4B1具有相同的電阻值。所有其它的狀態(tài)可以由單一的一步兩端子讀過程(onestep-two-terminalreadingprocess)區(qū)分。換言之，可以區(qū)分總共十二個不同的狀態(tài)。因此，在該實施例中，與現(xiàn)有技術(shù)相比(每個電極對四個狀態(tài))相比，顯著地增加了存儲密度且同時減少了讀出操作的數(shù)量。如果讀出的測量的數(shù)量不是問題，則通過附加地測量另兩個電極之間的電阻，例如2.2和2.4，可以實現(xiàn)剩余簡并(degenerate)狀態(tài)(S1B1、S4B2；S1B2、S4B1)之間的區(qū)分，使得涉及三個或四個端子的兩步驟讀出操作可以區(qū)分所有可能的狀態(tài)。作為替換，可以同時或一個接一個測量兩個電容器狀電極對2.1、2.3和2.2、2.4的電阻來區(qū)分所有可能的狀態(tài)。作為又一個替換，形成工藝可以以這樣一種方式執(zhí)行，即電極之間的導電溝道的電阻水平在至少兩個溝道之間不同，例如，在“垂直”和“水平”溝道之間不同。那么，例如，Ri(電極2.1、2.2)和Ri(電極2.1、2.3或2.2、2.4)不同，且狀態(tài)S1B1和S4B2與S1B2和S4B1可以通過圖8所示的兩端子設(shè)置來被區(qū)分。雖然所示的實施例涉及四電極存儲元件，但是本發(fā)明的構(gòu)思可以用于超過兩個的任何數(shù)量的電極，優(yōu)選為至少四個。例如，通過使用兩個圖1或圖3所示類型的四電極存儲元件和在其之間提供至少一個導體通路，可以制造八電極存儲元件?？偞鎯γ芏瓤梢酝ㄟ^該方法再次被稍微提高，且可以進一步減少用于讀出的端子的數(shù)量。例如，導體通路可以是這樣的，使得在八個電極2.1-2.8之間的七個導體通路提供單一串聯(lián)連接，如圖9所示。在該實施例中，此信息被讀出于串聯(lián)連接的第一電極2.3和最后電極2.8。在左右板上示出的存儲元件的電極實際上彼此相鄰，例如在垂直于附圖平面的方向x上分開。圖9的存儲元件的可區(qū)分的狀態(tài)的數(shù)量可以以與表1相同的方法測定。如果至少某些導體通道的電阻水平由于不同的形成條件而不同，則可以減少簡并態(tài)(即，具有相同的總串聯(lián)電阻的狀態(tài))的存在或甚至消除簡并態(tài)。例如通過施加10V的、極性由箭頭方向指示的偏壓持續(xù)10分鐘，在第一組四電極2.1-2.4之間形成三個導體通路。通過施加10V的相同的電壓持續(xù)僅5分鐘，形成剩余的第二組電極2.5-2.8之間的三個導體通路和第一和第二組(2.4-2.7)之間的導體通路。第二組電極的電極之間所有的電阻，當處于相同的轉(zhuǎn)換狀態(tài)時高于第一組電極的電極之間的電阻。如果不是如此，則通過可避免的一致(avoidablecoincidence)，第一組的電阻值Rk、Ri、Rm、Rl相應(yīng)于第二組的值R’k、R’i、R’m、R’l，或其整數(shù)倍或整數(shù)分之一(integerfraction)，電阻狀態(tài)是可區(qū)分的?？傊?，通過兩端子讀出則可以區(qū)分至少12×12＝144個狀態(tài)。如在WO00/49659(例如，圖4a到4c和它們的說明書)中所公開的通過脈沖高度或通過其它方法來改變每溝道的電阻，還有更多提高存儲密度的可能性。圖10描繪了一實施例，其中可轉(zhuǎn)換電阻是由于“體”效應(yīng)引起的，即，一種涉及材料的內(nèi)部而不是僅涉及其表面或界面的效應(yīng)。在四電極存儲元件38的電極22.1-22.4之間設(shè)置了電阻元件25.1-25.3，充當電極之間的導電溝道。電阻元件在具有不同電阻值的至少兩個狀態(tài)之間可轉(zhuǎn)換。例如，電阻元件由相變材料制成且在高電阻非晶態(tài)和低電阻晶態(tài)之間可轉(zhuǎn)換。硫?qū)僭鼗锘衔?，所謂的相變材料(PCM)，以及這些材料中在高電阻非晶態(tài)和低電阻多晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)換方法在本領(lǐng)域中是公知的且將在這里不詳細描述。讀者請參考涉及PCM的文獻。PCM中的寫和讀過程通常由加熱引起。在本發(fā)明中，所述加熱可以由輻射、歐姆加熱或任何其它適當?shù)募訜岱椒▉韺е?。當然，包括“體效應(yīng)”可轉(zhuǎn)換電阻器的存儲元件也可以提供為如圖1的電容器狀形狀，或任何其它適當?shù)男螤睢Ｔ诒景l(fā)明的所有的實施例中，電阻器的數(shù)量大于電極數(shù)量的二分之一。由此可以增加存儲器密度?？梢院芎玫乩斫獗景l(fā)明不依賴于轉(zhuǎn)換現(xiàn)象的具體的物理說明。特別地，如果以后證實，轉(zhuǎn)換現(xiàn)象為界面現(xiàn)象或涉及整個過渡金屬氧化物到電極的界面的現(xiàn)象(相對于僅局限于電極和特定絲體之間的渡越的情況)這一發(fā)現(xiàn)不適用時，本發(fā)明的基本構(gòu)思仍是有效的即使在沒有如此多的能可逆轉(zhuǎn)換的不同電阻態(tài)的實際系統(tǒng)-基于過渡金屬氧化物、相變材料或其它材料-中，本發(fā)明仍通過利用電極之間的電阻通道提供了增加的存儲密度，其方式為該器件包括比電極數(shù)量的二分之一更多的導電溝道，即，至少一些電極終結(jié)超過一個的導電溝道。雖然所述的材料組所表現(xiàn)出的性能使得它們適于根據(jù)本發(fā)明的不同方面的器件，本發(fā)明絕不限于這些材料。而是，任何具有可逆轉(zhuǎn)換電阻的材料，以及任何具有可逆轉(zhuǎn)換界面電阻的材料組合都適于本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種存儲元件，包括第一數(shù)量的電極和第二數(shù)量的導電溝道，所述溝道的每一個將所述電極的一個連接到所述電極的另一個，所述溝道表現(xiàn)出能夠在不同狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的電阻，其中，所述第一數(shù)量大于二且所述第二數(shù)量大于第一數(shù)量的二分之一。2.如權(quán)利要求1所述的存儲元件，其中，所述電極鄰接一種過渡金屬氧化物材料設(shè)置，所述過渡金屬氧化物材料形成所述導電溝道的部分。3.如權(quán)利要求2所述的存儲元件，其中，所述過渡金屬氧化物材料包括一種過渡金屬摻雜劑和不同的過渡金屬組合。4.如權(quán)利要求2所述的存儲元件，其中，所述過渡金屬氧化物材料是鈣鈦礦材料。5.如權(quán)利要求4所述的存儲元件，其中，所述過渡金屬摻雜劑選自由鉻、釩和錳構(gòu)成的組。6.如權(quán)利要求2所述的存儲元件，所述過渡金屬氧化物材料設(shè)置為層，所述電極設(shè)置在所述層的不同側(cè)，從而形成以電容器狀方式排列的電極對。7.如權(quán)利要求2所述的存儲元件，其中，所述導電溝道為通過一種形成工藝形成的管道，所述形成工藝包括在形成時間期間施加電壓。8.如權(quán)利要求1所述的存儲元件，所述第一數(shù)量至少為四，且所述溝道的第一個將所述電極的第一個與所述電極的第二個連接，所述溝道的第二個將所述第二電極連接到所述電極的第三個，所述溝道的第三個將所述第三電極連接到所述電極的第四個。9.如權(quán)利要求8所述的存儲元件，其中，設(shè)置所述至少四個電極鄰近形成所述導電溝道的過渡金屬氧化物材料的層，所述第二和所述第三電極設(shè)置于所述層的第一側(cè)，且所述第一和第四電極設(shè)置于所述層的第二側(cè)。10.如權(quán)利要求1所述的存儲元件，其中，所述導電溝道包括硫?qū)僭鼗锊牧稀?1.一種微電子器件，包括第一數(shù)量的電極；電接觸，用于在所述電極對之間施加電壓；和第二數(shù)量的導電溝道，在所述電極對之間，所述溝道表現(xiàn)出能在不同狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的電阻，其中，所述第二數(shù)量大于所述第一數(shù)量的二分之一。12.如權(quán)利要求11所述的微電子器件，其中，所述電極鄰接形成至少部分的所述導電溝道的過渡金屬氧化物材料。13.一種微電子器件，包括膜材料；和電極，成對地設(shè)置于所述膜的相對側(cè)，所述器件包括在所述電極對之間的溝道，所述溝道具有能夠可逆轉(zhuǎn)換的電阻，所述器件還包括在設(shè)置于所述膜的同一側(cè)的電極之間的、具有能可逆轉(zhuǎn)換的電阻的溝道，且所述器件還包括一裝置，所述裝置用于將電壓脈沖施加于兩電極子組之間。14.一種微電子器件的制造方法，包括的步驟為提供過渡金屬氧化物材料的層，所述層包括第一數(shù)量的電極；通過在形成期間施加電壓在至少一個所述第一數(shù)量的電極的兩個的子組之間形成導電溝道；和對至少另一個兩電極子組重復所述形成導電溝道的步驟，直到產(chǎn)生的導電溝道的數(shù)量超過電極數(shù)量的二分之一。15.一種存儲信息的方法，包括的步驟為在多對電極之間以層的形式提供過渡金屬氧化物材料，所述過渡金屬材料包括在所述電極對之間的導電溝道，還包括在設(shè)置于所述層的同一側(cè)上的電極之間的導電溝道，所述溝道表現(xiàn)出能在不同狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的電阻；以及在兩個電極之間施加電壓脈沖，在所述兩個電極之間存在所述導電溝道之一，所述電壓脈沖具有選定的極性。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述電壓脈沖還具有選定的脈沖寬度、選定的脈沖波形和選定的最大電壓值的至少一個。17.一種存儲元件，包括至少一對電極和提供于每對電極的所述兩個電極之間的材料中的導電溝道，其中，每對電極的所述兩個電極之間的電阻取決于所述兩個電極的第一個和所述材料之間的第一界面的條件以及所述兩個電極的第二個和所述材料之間的第二界面的條件，且其中所述第一和第二界面條件能夠在至少兩種狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換。18.如權(quán)利要求17所述的存儲元件，其中，所述材料包括一種過渡金屬氧化物材料。19.如權(quán)利要求18所述的存儲元件，其中，所述過渡金屬氧化物材料包括一種過渡金屬摻雜劑和不同過渡金屬的組合。20.如權(quán)利要求19所述的存儲元件，其中，所述過渡金屬摻雜劑選自由鉻、釩和錳構(gòu)成的組。21.如權(quán)利要求17所述的存儲元件，所述材料設(shè)置為層，所述電極設(shè)置在所述層的不同側(cè)，使得所述電極對以電容器狀方式設(shè)置。22.如權(quán)利要求18所述的存儲元件，其中，所述導電溝道為通過一種形成工藝形成的管道，所述形成工藝包括在形成時間期間施加電壓。23.一種存儲元件，包括一種材料和與其相鄰的電極，其中，所述材料在至少一些子組之間至少部分地導電，每個所述子組包括兩個所述電極，其中，所述至少一些子組的兩個電極之間的電阻取決于所述電極和導電材料之間的界面條件，且其中，所述界面條件能在至少兩種狀態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。全文摘要本發(fā)明公開了一種存儲元件和微電子器件及其制造方法。所述存儲元件包括第一數(shù)量的電極和第二數(shù)量的導電溝道，所述溝道在兩電極子組之間，所述溝道表現(xiàn)出在不同的狀態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)換的電阻，其中，第一數(shù)量大于二且第二數(shù)量大于第一數(shù)量的二分之一。導電溝道可以設(shè)置為過渡金屬氧化物材料，其表現(xiàn)出可逆轉(zhuǎn)換電阻，其歸因于在電極和過渡金屬氧化物材料之間的界面處的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。文檔編號H01L45/00GK1819296SQ200510108818公開日2006年8月16日申請日期2005年9月30日優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日發(fā)明者桑托斯·F·阿爾瓦拉多,格哈德·I·梅杰,喬格·貝德諾茲申請人:國際商業(yè)機器公司