專利名稱：電阻式存儲器元件及其制造方法與操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種存儲器元件及其制造方法與操作方法，且特別是有關(guān)于一種電阻式存儲器元件及其制造方法與操作方法。

背景技術(shù)：
由于通訊科技的發(fā)達(dá)與網(wǎng)際網(wǎng)路的興起，加速了人們對信息的交流及處理上的需求，特別是大容量的影音數(shù)據(jù)傳輸及快速的傳輸速度等需求。另一方面，面對全球化的競爭，工作環(huán)境已超越了辦公環(huán)境，而可能隨時需要往世界的某地去，此時又需要大量的信息來作其行動及決策上的支持。于是乎，可攜式數(shù)字裝置，例如數(shù)字筆記計算機/NB、個人數(shù)字助理/PDA、電子書/e-Book、手機/Mobile Phone、數(shù)字相機/DSC等“行動平臺(Mobile Platform)”，此些可攜式數(shù)字裝置的需求性已大幅度地成長。而存取上述數(shù)字產(chǎn)品的儲存裝置，相對而言亦會大幅度地提高需求量。
自從1990年起，以“半導(dǎo)體儲存技術(shù)”(Semiconductor Storage)為主而開發(fā)出來的存儲器，已成為現(xiàn)今儲存媒體的新興技術(shù)。為了因應(yīng)對于存儲器的需求量將隨著大量資料儲存或傳輸而日益增加，所以開發(fā)新型態(tài)的存儲器元件有其相當(dāng)重要的意義和價值。


發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的第一目的就是在提供一種電阻式存儲器元件，可應(yīng)用于非揮發(fā)性存儲器及揮發(fā)性存儲器中。
本發(fā)明的第二目的是提供一種電阻式存儲器元件的制造方法，可與現(xiàn)行制程進(jìn)行整合。
本發(fā)明的第三目的是提供一種電阻式存儲器的操作方法，可進(jìn)行單一儲存點多位儲存。
本發(fā)明的第四目的是提供一種電阻式存儲器元件的操作方法，可重復(fù)地進(jìn)行多次程序化操作。
本發(fā)明的第五目的是提供一種電阻式存儲器元件，能夠大幅度地提升程序化操作的速度。
本發(fā)明提出一種電阻式存儲器元件，其配置于襯底上，包括鎢電極、上電極與氧化鎢層。上電極配置于鎢電極上。氧化鎢層配置于鎢電極與上電極之間。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件中，上電極的材料包括半導(dǎo)體材料、金屬材料或金屬阻障層。
本發(fā)明提出一種電阻式存儲器元件的制造方法，首先提供襯底。接著，于襯底上形成鎢電極。然后，于鎢電極上形成氧化鎢層。接下來，于氧化鎢層上形成上電極。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的制造方法中，鎢電極的形成方法是先于襯底上形成介電層，且介電層中已形成有開口。接著，于介電層上形成鎢金屬層，且鎢金屬層填滿開口。然后，移除位于開口以外的該鎢金屬層。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的制造方法中，鎢金屬層的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的制造方法中，介電層的厚度范圍為100納米至1000納米。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的制造方法中，氧化鎢層的形成方法包括等離子體氧化法。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的制造方法中，上電極的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
本發(fā)明提出一種電阻式存儲器的操作方法，電阻式存儲器包括多個電阻式存儲器元件，各個電阻式存儲器元件配置于襯底上且包括鎢電極、配置于鎢電極上的上電極及配置于鎢電極與上電極之間的氧化鎢層，操作方法包括對各個氧化鎢層施加脈沖電壓，以調(diào)整各個氧化鎢層的電阻率，使得各個電阻式存儲器元件具有至少兩種儲存狀態(tài)。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，操作方法為對各個氧化鎢層施加脈沖電壓，以調(diào)整各個氧化鎢層的電阻率。當(dāng)不對各個氧化鎢層施加脈沖電壓時，各個電阻率為第一電阻率，各個電阻式存儲器元件處于第一儲存狀態(tài)。當(dāng)各個電阻率被調(diào)整為第二電阻率時，各個電阻式存儲器元件被程序化為第二儲存狀態(tài)。當(dāng)各個電阻率被調(diào)整為第三電阻率時，各個電阻式存儲器元件被程序化為第三儲存狀態(tài)。當(dāng)各個電阻率被調(diào)整為第四電阻率時，各個電阻式存儲器元件被程序化為第四儲存狀態(tài)。其中，第二電阻率大于第三電阻率，且第三電阻率大于第四電阻率。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，第一電阻率介于0.4歐姆-公分至5.7歐姆-公分之間，第二電阻率大于5.7歐姆-公分，第三電阻率介于0.07歐姆-公分至0.4歐姆-公分之間，第四電阻率小于0.07歐姆-公分。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，調(diào)整各個電阻率的方法包括控制脈沖電壓的脈沖施加次數(shù)。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，控制脈沖電壓的脈沖施加次數(shù)包括當(dāng)不對各個氧化鎢層施加脈沖電壓時，各個電阻式存儲器元件處于第一儲存狀態(tài)。當(dāng)所施加的脈沖施加次數(shù)小于第一臨界次數(shù)時，各個電阻式存儲器元件被程序化為第二儲存狀態(tài)。當(dāng)所施加的脈沖施加次數(shù)介于第一臨界次數(shù)與第二臨界次數(shù)之間時，各個電阻式存儲器元件被程序化為第三儲存狀態(tài)。當(dāng)所施加的脈沖施加次數(shù)大于第二臨界次數(shù)時，各個電阻式存儲器元件被程序化為第四儲存狀態(tài)。其中，第二臨界次數(shù)大于第一臨界次數(shù)。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，控制脈沖電壓的脈沖施加次數(shù)包括同步施加法或獨立施加法。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，同步施加法為先選定預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)、第二儲存狀態(tài)、第三儲存狀態(tài)及第四儲存狀態(tài)的電阻式存儲器元件。接著，除了預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件之外，對其余的各個電阻式存儲器元件施加第一脈沖次數(shù)的脈沖電壓，第一脈沖次數(shù)小于第一臨界次數(shù)，而將其余的各個電阻式存儲器元件由第一儲存狀態(tài)程序化為第二儲存狀態(tài)。然后，除了預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)與第二儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件之外，對其余的各個電阻式存儲器元件施加第二脈沖次數(shù)的脈沖電壓，第一脈沖次數(shù)與第二脈沖次數(shù)的總和介于第一臨界次數(shù)與第二臨界次數(shù)之間，而將其余的各個電阻式存儲器元件由第二儲存狀態(tài)程序化為第三儲存狀態(tài)。接下來，除了預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)、第二儲存狀態(tài)與第三儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件之外，對其余的各個電阻式存儲器元件施加第三脈沖次數(shù)的脈沖電壓，第一脈沖次數(shù)、第二脈沖次數(shù)與第三脈沖次數(shù)的總和大于第二臨界次數(shù)，而將其余的各個電阻式存儲器元件由第三儲存狀態(tài)程序化為第四儲存狀態(tài)。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，獨立施加法為先選定預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)、第二儲存狀態(tài)、第三儲存狀態(tài)及第四儲存狀態(tài)的電阻式存儲器元件。接著，分別對預(yù)定程序化為第二儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件施加第四脈沖次數(shù)，第四脈沖次數(shù)小于第一臨界次數(shù)。然后，分別對預(yù)定程序化為第三儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件施加第五脈沖次數(shù)，第五脈沖次數(shù)介于第一臨界次數(shù)與第二臨界次數(shù)之間。接下來，分別對預(yù)定程序化為第四儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件施加第六脈沖次數(shù)，第六脈沖次數(shù)大于第二臨界次數(shù)。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，調(diào)整各個電阻率的方法包括控制脈沖電壓的脈沖施加時間。
依照本發(fā)明的一實施例所述，在上述的電阻式存儲器的操作方法中，控制脈沖電壓的脈沖施加時間為先選定預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)、第二儲存狀態(tài)、第三儲存狀態(tài)及第四儲存狀態(tài)的電阻式存儲器元件。接著，分別對預(yù)定程序化為第二儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件施加第一脈沖時間。然后，分別對預(yù)定程序化為第三儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件施加第二脈沖時間。接下來，分別對預(yù)定程序化為第四儲存狀態(tài)的各個電阻式存儲器元件施加第三脈沖時間。其中，第一脈沖時間小于第二脈沖時間，第二脈沖時間小于第三脈沖時間。
本發(fā)明提出另一種電阻式存儲器元件的操作方法，電阻式存儲器元件配置于襯底上且包括鎢電極、配置于該鎢電極上的上電極及配置于鎢電極與上電極之間的氧化鎢層。此操作方法為對電阻式存儲器元件依序施加至少兩種脈沖電壓，而使得電阻式存儲器元件具有至少兩種儲存狀態(tài)。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，操作方法包括下列步驟。首先，對處于啟始狀態(tài)的電阻式存儲器元件施加第一脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第一儲存狀態(tài)。接著，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第一儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第二脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第二儲存狀態(tài)。然后，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第二儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第三脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第三儲存狀態(tài)。接下來，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第三儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第四脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第四儲存狀態(tài)。的后，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第四儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第一脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第一儲存狀態(tài)。其中，第二脈沖電壓、第三脈沖電壓與第四脈沖電壓三者具有相同的電性且與第一脈沖電壓具有不同的電性，且第二脈沖電壓的絕對值小于第三脈沖電壓的絕對值，且第三脈沖電壓的絕對值小于第四脈沖電壓的絕對值。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)?shù)谝幻}沖電壓為正脈沖電壓時，電阻式存儲器元件在第一儲存狀態(tài)的電阻率為第六電阻率、在第二儲存狀態(tài)的電阻率為第七電阻率、在第三儲存狀態(tài)的電阻率為第八電阻率且在第四儲存狀態(tài)的電阻率為第九電阻率。其中，第六電阻率大于第七電阻率，第七電阻率大于第八電阻率，且第八電阻率大于第九電阻率。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)?shù)谝幻}沖電壓為負(fù)脈沖電壓時，電阻式存儲器元件在第一儲存狀態(tài)的電阻率為第九電阻率、在第二儲存狀態(tài)的電阻率為第八電阻率、在第三儲存狀態(tài)的電阻率為第七電阻率且在第六儲存狀態(tài)的電阻率為第九電阻率。其中，第六電阻率大于第七電阻率，第七電阻率大于第八電阻率，且第八電阻率大于第九電阻率。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，第六電阻率大于0.25歐姆-公分，第七電阻率介于0.15歐姆-公分至0.25歐姆-公分之間，第八電阻率介于0.09歐姆-公分至0.15歐姆-公分之間，第九電阻率小于0.09歐姆-公分。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第一儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第三脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第三儲存狀態(tài)。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第一儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第四脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第四儲存狀態(tài)。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第二儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第四脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第四儲存狀態(tài)。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第四儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第五脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第二儲存狀態(tài)。當(dāng)電阻式存儲器元件處于第四儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第六脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第三儲存狀態(tài)。其中，第一脈沖電壓、第五脈沖電壓與第六脈沖電壓具有相同的電性，且第一脈沖電壓的絕對值大于第五脈沖電壓的絕對值，且第五脈沖電壓的絕對值大于第六脈沖電壓的絕對值。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第三儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第七脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第一儲存狀態(tài)。當(dāng)電阻式存儲器元件處于第三儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第八脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第二儲存狀態(tài)。其中，第一脈沖電壓、第七脈沖電壓與第八脈沖電壓具有相同的電性，且第七脈沖電壓的絕對值大于第八脈沖電壓的絕對值。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件的操作方法中，當(dāng)電阻式存儲器元件處于第二儲存狀態(tài)時，對電阻式存儲器元件施加第九脈沖電壓，以將電阻式存儲器元件程序化為第一儲存狀態(tài)。其中，第一脈沖電壓與第九脈沖電壓具有相同的電性。
本發(fā)明提出另一種電阻式存儲器元件，電阻式存儲器元件，配置于一襯底上，包括下電極、上電極及電阻層。上電極配置于下電極上。電阻層配置于下電極與上電極之間，其中電阻層的材料是為下電極的材料的氧化物，當(dāng)對處于啟始狀態(tài)的電阻式存儲器元件施加第一脈沖電壓，電阻式存儲器元件程序化為第一儲存狀態(tài)，當(dāng)對處于第一儲存狀態(tài)的電阻式存儲器元件施加第二脈沖電壓，電阻式存儲器元件程序化為第二儲存狀態(tài)，當(dāng)對處于第二儲存狀態(tài)的電阻式存儲器元件施加第三脈沖電壓，電阻式存儲器元件程序化為第三儲存狀態(tài)，當(dāng)對處于第三儲存狀態(tài)的電阻式存儲器元件施加第四脈沖電壓，電阻式存儲器元件程序化為第四儲存狀態(tài)，且第二脈沖電壓的絕對值小于第三脈沖電壓的絕對值，且第三脈沖電壓的絕對值小于第四脈沖電壓的絕對值。
依照本發(fā)明的另一實施例所述，在上述的電阻式存儲器元件中，下電極的材料包括鎢，而電阻層的材料包括氧化鎢。
基于上述，由于本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件為多階存儲單元具有氧化鎢層，而氧化鎢層的電阻率可由施加脈沖電壓來進(jìn)行調(diào)整，因此本發(fā)明的電阻式存儲器元件能夠在單一儲存點進(jìn)行多位儲存。此外，本發(fā)明的電阻式存儲器元件可應(yīng)用于非揮發(fā)性存儲器及揮發(fā)性存儲器中。另外，電阻式存儲器元件具有熱穩(wěn)定性，在高溫的環(huán)境下也不會影響電阻式存儲器元件的資料儲存狀態(tài)。
再者，由于本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件的制造方法為自對準(zhǔn)的制程技術(shù)，因此無需增加額外的掩膜，且能輕易地與現(xiàn)行的制程進(jìn)行整合。
另一方面，本發(fā)明所提出的電阻式存儲器的操作方法，是對電阻式存儲器元件中的氧化鎢層施加電壓，使得電阻式存儲器元件因氧化鎢層的電阻率的不同而具有四種不同的資料儲存狀態(tài)，所以能達(dá)成單一儲存點多位儲存的目的。
此外，在本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件的操作方法中，由施加不同的脈沖電壓值可重復(fù)對電阻式存儲器元件進(jìn)行多次程序化操作，且能夠大幅度地提升程序化操作的速度。



為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下，其中 圖1所繪示為本發(fā)明一實施例的電阻式存儲器元件的剖面圖。
圖2A至圖2C所繪示為本發(fā)明一實施例的電阻式存儲器元件的制造流程剖面圖。
圖3所繪示為本發(fā)明第一實施例的電阻式存儲器的操作示意圖。
圖4所繪示為本發(fā)明第二實施例的電阻式存儲器的操作示意圖。
圖5所繪示為本發(fā)明第三實施例的電阻式存儲器的操作示意圖。
圖6所繪示為本發(fā)明第四實施例的電阻式存儲器元件102的操作示意圖。
圖7所繪示為本發(fā)明第五實施例的電阻式存儲器元件102的操作示意圖。

具體實施例方式 圖1所繪示為本發(fā)明一實施例的電阻式存儲器元件的剖面圖。
請參照圖1，電阻式存儲器元件102配置于襯底100上，且電阻式存儲器元件102例如是配置于襯底100上的介電層104中。襯底100例如是硅襯底，而介電層104的材料例如是氧化硅。
電阻式存儲器元件102包括鎢電極106、上電極108及氧化鎢層110。
鎢電極106配置于襯底100上，作為單一電極使用。鎢電極106的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
上電極108配置于鎢電極106上。上電極108的材料例如是摻雜多晶硅等半導(dǎo)體材料或是鋁、銅等金屬材料或是氮化鈦、氮化鉭等金屬類阻障層。上電極108的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
氧化鎢層110配置于鎢電極106與上電極108之間，可由施加電壓或電流而改變氧化鎢層110的電阻率。氧化鎢層的形成方法例如是等離子體氧化法。
由于上述實施例中所述的電阻式存儲器元件102具有氧化鎢層110，所以能由施加脈沖電壓于氧化鎢層110上來調(diào)整氧化鎢層110的電阻率，因此電阻式存儲器元件102能夠在單一儲存點進(jìn)行多位儲存。此外，電阻式存儲器元件102可應(yīng)用于非揮發(fā)性存儲器及揮發(fā)性存儲器中。另外，電阻式存儲器元件102具有熱穩(wěn)定性，在高溫(例如150℃)的環(huán)境下也不會影響電阻式存儲器元件102的資料儲存狀態(tài)。
圖2A至圖2C所繪示為本發(fā)明一實施例的電阻式存儲器元件的制造流程剖面圖。
首先，請參照圖2A，提供襯底200。襯底200例如是硅襯底。
接著，于襯底200上形成鎢電極202。鎢電極202的形成方法例如是先于襯底200上形成介電層204，且介電層204中已形成有開口206。介電層204得材料例如是氧化硅。介電層204的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。介電層204的厚度范圍例如是100納米至1000納米。接著，于介電層204上形成鎢金屬層(未繪示)，且鎢金屬層填滿開口206。鎢金屬層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。然后，移除位于開口206以外的該鎢金屬層，移除的方法例如是化學(xué)機械研磨法。
然后，請參照圖2B，于鎢電極202上形成氧化鎢層208。氧化鎢層208的形成方法例如是等離子體氧化法。等離子體氧化法所使用的反應(yīng)氣體例如是混合的氧氣與氮氣。等離子體氧化法所使用的等離子體可以直接在反應(yīng)腔室中形成，或是先在反應(yīng)腔室外形成，再將等離子體灌入反應(yīng)腔室中。
接下來，請參照圖2C，于氧化鎢層208上形成上電極210。上電極210的材料例如是摻雜多晶硅等半導(dǎo)體材料或是鋁、銅等金屬材料或是氮化鈦、氮化鉭等金屬類阻障層。上電極210的形成方法例如是先于氧化鎢層208上形成上電極層(未繪示)，再對上電極層進(jìn)行一個圖案化制程而形成的。上電極層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
基于上述，在電阻式存儲器元件的制造方法中，氧化鎢層208是將部份鎢電極202氧化而得，為一種自對準(zhǔn)的制程技術(shù)，因此無需增加額外的掩膜，且能與現(xiàn)行的制程輕易地進(jìn)行整合。
以下，將介紹電阻式存儲器的操作方法，電阻式存儲器包括多個如圖1所述的電阻式存儲器元件102。電阻式存儲器元件102所包括的各構(gòu)件及其材料與形成方法于前文中已進(jìn)行詳盡的描述，故于此不再贅述。
請參照圖1，電阻式存儲器元件102的操作方法為對氧化鎢層110施加脈沖電壓，以調(diào)整氧化鎢層110的電阻率，使得電阻式存儲器元件102具有至少兩種儲存狀態(tài)。于此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者可依照需求調(diào)整施加于氧化鎢層110的脈沖電壓，使得氧化鎢層110具有多種不同的電阻率，而定義出多個儲存狀態(tài)。以下，以具有四種儲存狀態(tài)的存儲器元件102為例進(jìn)行說明，但并不用以限制本發(fā)明。
其中，當(dāng)不對氧化鎢層110施加脈沖電壓時，氧化鎢層110的電阻率為第一電阻率，電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)(0，1)。
當(dāng)氧化鎢層110的電阻率被調(diào)整為第二電阻率時，電阻式存儲器元件102被程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。
當(dāng)氧化鎢層110的電阻率被調(diào)整為第三電阻率時，電阻式存儲器元件102被程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。
當(dāng)氧化鎢層110的電阻率被調(diào)整為第四電阻率時，電阻式存儲器元件102被程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
承上述，第二電阻率大于第一電阻率，第一電阻率大于第三電阻率，且第三電阻率大于第四電阻率。第一電阻率例如是介于0.4歐姆-公分至5.7歐姆-公分之間。第二電阻率例如是大于5.7歐姆-公分。第三電阻率例如是介于0.07歐姆-公分至0.4歐姆-公分之間。第四電阻率例如是小于0.07歐姆-公分。
在上述的電阻式存儲器的操作方法中，調(diào)整電阻式存儲器元件102的氧化鎢層110的電阻率的方法包括控制脈沖電壓的脈沖施加次數(shù)及控制脈沖電壓的脈沖施加時間兩種，將于下文中進(jìn)行說明。
首先，介紹由控制脈沖電壓的脈沖施加次數(shù)來操作電阻式存儲器的方法。
當(dāng)不對氧化鎢層110施加脈沖電壓時，電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)(0，1)。
當(dāng)所施加的脈沖施加次數(shù)小于第一臨界次數(shù) Nc1時，電阻式存儲器元件102被程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。
當(dāng)所施加的脈沖施加次數(shù)介于第一臨界次數(shù)Nc1與第二臨界次數(shù)Nc2之間時，電阻式存儲器元件102被程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。
當(dāng)所施加的脈沖施加次數(shù)大于第二臨界次數(shù)Nc2時，電阻式存儲器元件102被程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
其中，第二臨界次數(shù)Nc2大于第一臨界次數(shù)Nc1。舉例來說，當(dāng)所施加的脈沖電壓為1.5V且每次施加時間為60-80納秒(nsec)時，第一臨界次數(shù)Nc1約為60次，第二臨界次數(shù)Nc2約為120次。
在對電阻式存儲器中的電阻式存儲器元件102進(jìn)行的操作時，控制脈沖電壓的脈沖施加次數(shù)的方式例如是同步施加法或獨立施加法。
圖3所繪示為本發(fā)明第一實施例的電阻式存儲器的操作示意圖。
請同時參照圖1及圖3，使用同步施加法對電阻式存儲器進(jìn)行操作時，先選定預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)、第二儲存狀態(tài)(0，0)、第三儲存狀態(tài)(1，0)及第四儲存狀態(tài)(1，1)的電阻式存儲器元件102。各個電阻式存儲器元件102在未施加脈沖電壓時，啟始狀態(tài)皆處于第一儲存狀態(tài)(0，1)。然而，因為不會在預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102上施加脈沖電壓，因此預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第一儲存狀態(tài)(0，1)。
接著，除了預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)的各個電阻式存儲器元件102之外，對其余的各個電阻式存儲器元件102施加第一脈沖次數(shù)N1的脈沖電壓，第一脈沖次數(shù)N1小于第一臨界次數(shù)Nc1，而將其余的各個電阻式存儲器元件102由第一儲存狀態(tài)(0，1)程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)的最終狀態(tài)。
然后，除了預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)與第二儲存狀態(tài)(0，0)的各個電阻式存儲器元件102之外，對其余的各個電阻式存儲器元件102施加第二脈沖次數(shù)N2的脈沖電壓，第一脈沖次數(shù)N1與第二脈沖次數(shù)N2的總和介于第一臨界次數(shù)Nc1與第二臨界次數(shù)Nc2之間，而將其余的各個電阻式存儲器元件102由第二儲存狀態(tài)(0，0)程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)的最終狀態(tài)。
接下來，除了預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)、第二儲存狀態(tài)(0，0)與第三儲存狀態(tài)(1，0)的各個電阻式存儲器元件102之外，對其余的各個電阻式存儲器元件102施加第三脈沖次數(shù)N3的脈沖電壓，第一脈沖次數(shù)N1、第二脈沖次數(shù)N2與第三脈沖次數(shù)N3的總和大于第二臨界次數(shù)Nc2，而將其余的各個電阻式存儲器元件102由第三儲存狀態(tài)(1，0)程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)的最終狀態(tài)。
圖4所繪示為本發(fā)明第二實施例的電阻式存儲器的操作示意圖。
請同時參照圖1及圖4，使用獨立施加法對電阻式存儲器進(jìn)行操作時，先選定預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)、第二儲存狀態(tài)(0，0)、第三儲存狀態(tài)(1，0)及第四儲存狀態(tài)(1，1)的電阻式存儲器元件102。各個電阻式存儲器元件102在未施加脈沖電壓時，啟始狀態(tài)皆處于第一儲存狀態(tài)(0，1)。然而，因為不會在預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102上施加脈沖電壓， 因此預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第一儲存狀態(tài)(0，1)。
接著，分別對預(yù)定程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)的各個電阻式存儲器元件102施加第四脈沖次數(shù)N4，第四脈沖次數(shù)N4小于第一臨界次數(shù)Nc1，使得預(yù)定程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)的各個電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第二儲存狀態(tài)(0，0)。
然后，分別對預(yù)定程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)的各個電阻式存儲器元件102施加第五脈沖次數(shù)N5，第五脈沖次數(shù)N5介于第一臨界次數(shù)Nc1與第二臨界次數(shù)Nc2之間，使得預(yù)定程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)的各個電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第三儲存狀態(tài)(1，0)。
接下來，分別對預(yù)定程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)的各個電阻式存儲器元件102施加第六脈沖次數(shù)N6，第六脈沖次數(shù)N6大于第二臨界次數(shù)Nc2，使得預(yù)定程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)的各個電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
接著，介紹由控制脈沖電壓的脈沖施加時間來操作電阻式存儲器的方法。
圖5所繪示為本發(fā)明第三實施例的電阻式存儲器的操作示意圖。
請同時參照圖1及圖5，先選定預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)、第二儲存狀態(tài)(0，0)、第三儲存狀態(tài)(1，0)及第四儲存狀態(tài)(1，1)的電阻式存儲器元件102。各個電阻式存儲器元件102在未施加脈沖電壓時，啟始狀態(tài)皆處于第一儲存狀態(tài)(0，1)。然而，因為不會在預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102上施加脈沖電壓，因此預(yù)定程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第一儲存狀態(tài)(0，1)。
接著，分別對預(yù)定程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)的各個電阻式存儲器元件102施加第一脈沖時間T1，使得預(yù)定程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)的各個電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第二儲存狀態(tài)(0，0)。
然后，分別對預(yù)定程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)的各個電阻式存儲器元件102施加第二脈沖時間T2，使得預(yù)定程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)的各個電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第三儲存狀態(tài)(1，0)。
接下來，分別對預(yù)定程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)的各個電阻式存儲器元件102施加第三脈沖時間T3，使得預(yù)定程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)的各個電阻式存儲器元件102的最終狀態(tài)為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
其中，第一脈沖時間T1小于第二脈沖時間T2，第二脈沖時間T2小于第三脈沖時間T3。舉例來說，當(dāng)所施加的脈沖電壓為1.5V時，第一脈沖時間T1約為60至80納秒，第二脈沖時間T2約為200至500納秒，第三脈沖時間T3約為800至1000納秒。
由上述實施例可知，對于電阻式存儲器的操作方法是對電阻式存儲器元件中的氧化鎢層施加電壓，以調(diào)整電阻式存儲器元件的氧化鎢層的電阻率，使得電阻式存儲器元件因氧化鎢層的電阻率的不同而具有四種不同的資料儲存狀態(tài)，以達(dá)成單一儲存點多位儲存的目的。
接著，將于下文中介紹另一種電阻式存儲器的操作方法，其為對同一個電阻式存儲器元件102依序施加至少兩種脈沖電壓，而使得電阻式存儲器元件102具有至少兩種儲存狀態(tài)。于此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者可依照需求依序施加多種脈沖電壓于氧化鎢層110上，使得氧化鎢層110具有多種不同的電阻率，而定義出多個儲存狀態(tài)。以下，以具有四種儲存狀態(tài)的存儲器元件102為例進(jìn)行說明，但并不用以限制本發(fā)明。
圖6所繪示為本發(fā)明第四實施例的電阻式存儲器元件的操作示意圖。
首先，請同時參照圖1及圖6，對處于啟始狀態(tài)的電阻式存儲器元件102施加第一正脈沖電壓V1(+)，以將電阻式存儲器元件程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。
接著，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)時(0，1)，對電阻式存儲器元件102施加第二負(fù)脈沖電壓V2(-)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。
然后，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第二儲存狀態(tài)(0，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第三負(fù)脈沖電壓V3(-)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。
接下來，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第三儲存狀態(tài)(1，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第四負(fù)脈沖電壓V4(-)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
的后，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第四儲存狀態(tài)時(1，1)，對電阻式存儲器元件102施加第一正脈沖電壓V1(+)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。因此，可以重復(fù)地對電阻式存儲器元件102進(jìn)行操作。
其中，在各狀態(tài)下對電阻式存儲器元件102所施加的各電壓的大小關(guān)系為第二負(fù)脈沖電壓V2(-)的絕對值小于第三負(fù)脈沖電壓V3(-)的絕對值，且第三負(fù)脈沖電壓V3(-)的絕對值小于第四負(fù)脈沖電壓V4(-)的絕對值。在一實施例中，第一正脈沖電壓V1(+)例如是15伏特，第二負(fù)脈沖電壓V2(-)例如是-3.3伏特，第三負(fù)脈沖電壓V3(-)例如是-6伏特，第四負(fù)脈沖電壓V4(-)例如是-13伏特。
此外，電阻式存儲器元件102在啟始狀態(tài)的電阻率為第五電阻率、在第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻率為第六電阻率、在第二儲存狀態(tài)(0，0)的電阻率為第七電阻率、在第三儲存狀態(tài)(1，0)的電阻率為第八電阻率且在第四儲存狀態(tài)(1，1)的電阻率為第九電阻率。其中，第六電阻率大于第七電阻率，第七電阻率大于第八電阻率，第八電阻率大于第九電阻率，且第五電阻率介于第七電阻率與第八電阻率之間。其中，第六電阻率例如是大于0.25歐姆-公分，第七電阻率例如是介于0.15歐姆-公分至0.25歐姆-公分之間，第八電阻率例如是介于0.09歐姆-公分至0.15歐姆-公分之間，第九電阻率例如是小于0.09歐姆-公分。
值得注意的是，還可以將處于第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102直接程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)或第四儲存狀態(tài)(1，1)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)(0，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第三負(fù)脈沖電壓V3(-)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)(0，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第四負(fù)脈沖電壓V4(-)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
同樣地，對處于第二儲存狀態(tài)(0，0)的電阻式存儲器元件102施加第四負(fù)脈沖電壓V4(-)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
除此之外，還可以將處于第四儲存狀態(tài)(1，1)的電阻式存儲器元件102直接程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)或第三儲存狀態(tài)(1，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第四儲存狀態(tài)(1，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第五正脈沖電壓V5(+)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第四儲存狀態(tài)(1，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第六正脈沖電壓V6(+)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。其中，第一正脈沖電壓V1(+)大于第五正脈沖電壓V5(+)，且第五正脈沖電壓V5 (+)大于第六正脈沖電壓V6(+)。
相同地，還可以將處于第三儲存狀態(tài)(1，0)的電阻式存儲器元件102直接程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)或第二儲存狀態(tài)(0，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第三儲存狀態(tài)(1，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第七正脈沖電壓V7(+)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第三儲存狀態(tài)(1，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第八正脈沖電壓V8(+)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。其中，第七正脈沖電壓V7(+)大于第八正脈沖電壓V8(+)。
同樣地，對處于第二儲存狀態(tài)(0，0)的電阻式存儲器元件102施加第九正脈沖電壓V9(+)，可以將電阻式存儲器元件102程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。
圖7所繪示為本發(fā)明第五實施例的電阻式存儲器元件102的操作示意圖。
首先，請同時參照圖1及圖7，對處于啟始狀態(tài)的電阻式存儲器元件102施加第一負(fù)脈沖電壓V1(-)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。
接著，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)(0，1)時，對電阻式存儲器元件102加第二正脈沖電壓V2(+)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。
然后，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第二儲存狀態(tài)(0，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第三正脈沖電壓V3(+)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。
接下來，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第三儲存狀態(tài)(1，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第四正脈沖電壓V4(+)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
之后，當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第四儲存狀態(tài)(1，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第一負(fù)脈沖電壓V1(-)，以將電阻式存儲器元件102程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。因此，可以重復(fù)地對電阻式存儲器件1102進(jìn)行操作。
其中，在各狀態(tài)下對電阻式存儲器元件102所施加的各電壓的大小關(guān)系為第二正脈沖電壓V2(+)小于第三正脈沖電壓V3(+)，且第三正脈沖電壓V3(+)小于第四正脈沖電壓V4(+)。
此外，電阻式存儲器元件102在啟始狀態(tài)的電阻率為第五電阻率、在第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻率為第九電阻率、在第二儲存狀態(tài)(0，0)的電阻率為第八電阻率、在第三儲存狀態(tài)(1，0)的電阻率為第七電阻率且在第四儲存狀態(tài)(1，1)的電阻率為第六電阻率。其中，第六電阻率大于第七電阻率，第七電阻率大于第八電阻率，第八電阻率大于第九電阻率，且第五電阻率介于第七電阻率與第八電阻率之間。其中，第六電阻率例如是大于0.25歐姆-公分，第七電阻率例如是介于0.15歐姆-公分至0.25歐姆-公分之間，第八電阻率例如是介于0.09歐姆-公分至0.15歐姆-公分之間，第九電阻率例如是小于0.09歐姆-公分。
值得注意的是，還可以將處于第一儲存狀態(tài)(0，1)的電阻式存儲器元件102直接程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)或第四儲存狀態(tài)(1，1)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)(0，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第三正脈沖電壓V3(+)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第一儲存狀態(tài)(0，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第四正脈沖電壓V4(+)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
同樣地，對處于第二儲存狀態(tài)(0，0)的電阻式存儲器元件102施加第四正脈沖電壓V4(+)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第四儲存狀態(tài)(1，1)。
除此之外，還可以將處于第四儲存狀態(tài)(1，1)的電阻式存儲器元件102直接程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)或第三儲存狀態(tài)(1，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第四儲存狀態(tài)(1，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第五負(fù)脈沖電壓V5(-)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第四儲存狀態(tài)(1，1)時，對電阻式存儲器元件102施加第六負(fù)脈沖電壓V6(-)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第三儲存狀態(tài)(1，0)。其中，第一負(fù)脈沖電壓V1(-)的絕對值大于第五負(fù)脈沖電壓V5(-)的絕對值，且第五負(fù)脈沖電壓V5(-)的絕對值大于第六負(fù)脈沖電壓V6(-)的絕對值。
相同地，還可以將處于第三儲存狀態(tài)(1，0)的電阻式存儲器元件102直接程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)或第二儲存狀態(tài)(0，0)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第三儲存狀態(tài)(1，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第七負(fù)脈沖電壓V7(-)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。當(dāng)電阻式存儲器元件102處于第三儲存狀態(tài)(1，0)時，對電阻式存儲器元件102施加第八負(fù)脈沖電壓V8(-)，可以將電阻式存儲器元件102直接程序化為第二儲存狀態(tài)(0，0)。其中，第七負(fù)脈沖電壓V7(-)的絕對值大于第八負(fù)脈沖電壓V8(-)的絕對值。
同樣地，對處于第二儲存狀態(tài)(0，0)的電阻式存儲器元件102施加第九負(fù)脈沖電壓V9(-)，可以將電阻式存儲器元件102程序化為第一儲存狀態(tài)(0，1)。
基于上述，在電阻式存儲器元件102的操作方法中，藉由施加不同的脈沖電壓值可重復(fù)對電阻式存儲器元件進(jìn)行多次程序化操作。此外，上述電阻式存儲器元件102的操作方法可以大幅度地提升程序化操作的速度，最快可達(dá)9納秒以下。
綜上所述，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點 1.在本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件中，能夠在單一儲存點進(jìn)行多位儲存。
2.本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件可應(yīng)用于揮發(fā)性及非揮發(fā)性存儲器中。
3.由于本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件具有熱穩(wěn)定性，因此在高溫的環(huán)境下也不會影響電阻式存儲器元件的資料儲存狀態(tài)。
4.本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件的制造方法為自對準(zhǔn)的制程技術(shù)，因此不需要額外地增加掩膜，且能輕易地與現(xiàn)行的制程進(jìn)行整合。
5.使用本發(fā)明所提出的電阻式存儲器的操作方法，能達(dá)成單一儲存點多位儲存的目的。
6.本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件的操作方法可重復(fù)進(jìn)行多次程序化操作。
7.藉由本發(fā)明所提出的電阻式存儲器元件的操作方法可以大幅度地提升程序化操作的速度。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電阻式存儲器元件，配置于一襯底上，其特征在于，包括
一鎢電極；
一上電極，配置于該鎢電極上；以及
一氧化鎢層，配置于該鎢電極與該上電極之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻式存儲器元件，其特征在于，其中該上電極的材料包括半導(dǎo)體材料、金屬材料或金屬阻障層。
3.一種電阻式存儲器元件的制造方法，其特征在于，包括
提供一襯底；
于該襯底上形成一鎢電極；
于該鎢電極上形成一氧化鎢層；以及
于該氧化鎢層上形成一上電極。
4.如權(quán)利要求3所述的電阻式存儲器元件的制造方法，其特征在于，其中該鎢電極的形成方法包括
于該襯底上形成一介電層， 且該介電層中已形成有一開口；
于該介電層上形成一鎢金屬層，且該鎢金屬層填滿該開口；以及
移除位于該開口以外的該鎢金屬層。
5.如權(quán)利要求4所述的電阻式存儲器元件的制造方法，其特征在于，其中該鎢金屬層的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
6.如權(quán)利要求4所述的電阻式存儲器元件的制造方法，其特征在于，其中該介電層的厚度范圍為100納米至1000納米。
7.如權(quán)利要求3所述的電阻式存儲器元件的制造方法，其特征在于，其中該氧化鎢層的形成方法包括等離子體氧化法。
8.如權(quán)利要求3所述的電阻式存儲器元件的制造方法，其特征在于，其中該上電極的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。
9.一種電阻式存儲器的操作方法，該電阻式存儲器包括多個電阻式存儲器元件，各該電阻式存儲器元件配置于一襯底上且包括一鎢電極、配置于該鎢電極上的一上電極及配置于該鎢電極與該上電極之間的一氧化鎢層，其特征在于，該操作方法包括
對各該氧化鎢層施加一脈沖電壓，以調(diào)整各該氧化鎢層的一電阻率，使得各該電阻式存儲器元件具有至少兩種儲存狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，包括
對各該氧化鎢層施加該脈沖電壓，以調(diào)整各該氧化鎢層的該電阻率，
當(dāng)不對各該氧化鎢層施加該脈沖電壓時，各該電阻率為一第一電阻率，各該電阻式存儲器元件處于一第一儲存狀態(tài)，
當(dāng)各該電阻率被調(diào)整為一第二電阻率時，各該電阻式存儲器元件被程序化為一第二儲存狀態(tài)，
當(dāng)各該電阻率被調(diào)整為一第三電阻率時，各該電阻式存儲器元件被程序化為一第三儲存狀態(tài)，
當(dāng)各該電阻率被調(diào)整為一第四電阻率時，各該電阻式存儲器元件被程序化為一第四儲存狀態(tài)，其中
該第二電阻率大于該第三電阻率，且該第三電阻率大于該第四電阻率。
11.如權(quán)利要求10所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，其中該第一電阻率介于0.4歐姆-公分至5.7歐姆-公分之間，該第二電阻率大于57歐姆-公分，該第三電阻率介于0.07歐姆-公分至0.4歐姆-公分之間，該第四電阻率小于0.07歐姆-公分。
12.如權(quán)利要求10所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，其中調(diào)整各該電阻率的方法包括控制該脈沖電壓的一脈沖施加次數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，其中控制該脈沖電壓的該脈沖施加次數(shù)包括
當(dāng)不對各該氧化鎢層施加該脈沖電壓時，各該電阻式存儲器元件處于該第一儲存狀態(tài)，
當(dāng)所施加的該脈沖施加次數(shù)小于一第一臨界次數(shù)時，各該電阻式存儲器元件被程序化為該第二儲存狀態(tài)，
當(dāng)所施加的該脈沖施加次數(shù)介于該第一臨界次數(shù)與一第二臨界次數(shù)之間時，各該電阻式存儲器元件被程序化為該第三儲存狀態(tài)，
當(dāng)所施加的該脈沖施加次數(shù)大于該第二臨界次數(shù)時，各該電阻式存儲器元件被程序化為該第四儲存狀態(tài)，其中
該第二臨界次數(shù)大于該第一臨界次數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的電阻式存儲器的操作方法，其中控制該脈沖電壓的該脈沖施加次數(shù)包括一同步施加法或一獨立施加法。
15.如權(quán)利要求14所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，其中該同步施加法包括
選定預(yù)定程序化為該第一儲存狀態(tài)、該第二儲存狀態(tài)、該第三儲存狀態(tài)及該第四儲存狀態(tài)的該些電阻式存儲器元件；
除了預(yù)定程序化為該第一儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件之外，對其余的各該電阻式存儲器元件施加一第一脈沖次數(shù)的該脈沖電壓，該第一脈沖次數(shù)小于該第一臨界次數(shù)，而將其余的各該電阻式存儲器元件由該第一儲存狀態(tài)程序化為該第二儲存狀態(tài)；
除了預(yù)定程序化為該第一儲存狀態(tài)與該第二儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件之外，對其余的各該電阻式存儲器元件施加一第二脈沖次數(shù)的該脈沖電壓，該第一脈沖次數(shù)與該第二脈沖次數(shù)的總和介于該第一臨界次數(shù)與該第二臨界次數(shù)之間，而將其余的各該電阻式存儲器元件由該第二儲存狀態(tài)程序化為該第三儲存狀態(tài)；以及
除了預(yù)定程序化為該第一儲存狀態(tài)、該第二儲存狀態(tài)與該第三儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件之外，對其余的各該電阻式存儲器元件施加一第三脈沖次數(shù)的該脈沖電壓，該第一脈沖次數(shù)、該第二脈沖次數(shù)與該第三脈沖次數(shù)的總和大于該第二臨界次數(shù)，而將其余的各該電阻式存儲器元件由該第三儲存狀態(tài)程序化為該第四儲存狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求14所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，其中該獨立施加法包括
選定預(yù)定程序化為該第一儲存狀態(tài)、該第二儲存狀態(tài)、該第三儲存狀態(tài)及該第四儲存狀態(tài)的該些電阻式存儲器元件；
分別對預(yù)定程序化為該第二儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件施加一第四脈沖次數(shù)，該第四脈沖次數(shù)小于該第一臨界次數(shù)；
分別對預(yù)定程序化為該第三儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件施加一第五脈沖次數(shù)，該第五脈沖次數(shù)介于該第一臨界次數(shù)與該第二臨界次數(shù)之間；以及
分別對預(yù)定程序化為該第四儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件施加一第六脈沖次數(shù)，該第六脈沖次數(shù)大于該第二臨界次數(shù)。
17.如權(quán)利要求10所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，其中調(diào)整各該電阻率的方法包括控制該脈沖電壓的一脈沖施加時間。
18.如權(quán)利要求17所述的電阻式存儲器的操作方法，其特征在于，其中控制該脈沖電壓的該脈沖施加時間包括
選定預(yù)定程序化為該第一儲存狀態(tài)、該第二儲存狀態(tài)、該第三儲存狀態(tài)及該第四儲存狀態(tài)的該些電阻式存儲器元件；
分別對預(yù)定程序化為該第二儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件施加一第一脈沖時間；
分別對預(yù)定程序化為該第三儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件施加一第二脈沖時間；以及
分別對預(yù)定程序化為該第四儲存狀態(tài)的各該電阻式存儲器元件施加一第三脈沖時間，其中
該第一脈沖時間小于該第二脈沖時間，該第二脈沖時間小于該第三脈沖時間。
19.一種電阻式存儲器元件的操作方法，該電阻式存儲器元件配置于一襯底上且包括一鎢電極、配置于該鎢電極上的一上電極及配置于該鎢電極與該上電極之間的一氧化鎢層，其特征在于，該操作方法包括
對該電阻式存儲器元件依序施加至少兩種脈沖電壓，而使得該電阻式存儲器元件具有至少兩種儲存狀態(tài)。
20.如權(quán)利要求19所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，包括
對處于一啟始狀態(tài)的該電阻式存儲器元件施加一第一脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為一第一儲存狀態(tài)；
當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第一儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第二脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為一第二儲存狀態(tài)；
當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第二儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第三脈沖電壓，以將該電阻式存儲器件程序化為一第三儲存狀態(tài)；
當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第三儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第四脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為一第四儲存狀態(tài)；以及
當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第四儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加該第一脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第一儲存狀態(tài)，其中
該第二脈沖電壓、該第三脈沖電壓與該第四脈沖電壓三者具有相同的電性且與該第一脈沖電壓具有不同的電性，且該第二脈沖電壓的絕對值小于該第三脈沖電壓的絕對值，且該第三脈沖電壓的絕對值小于該第四脈沖電壓的絕對值。
21.如權(quán)利要求20所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該第一脈沖電壓為正脈沖電壓時，該電阻式存儲器元件在該第一儲存狀態(tài)的電阻率為一第六電阻率、在該第二儲存狀態(tài)的電阻率為一第七電阻率、在該第三儲存狀態(tài)的電阻率為一第八電阻率且在該第四儲存狀態(tài)的電阻率為一第九電阻率，其中
該第六電阻率大于該第七電阻率，
該第七電阻率大于該第八電阻率，
該第八電阻率大于該第九電阻率。
22.如權(quán)利要求21所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該第一脈沖電壓為負(fù)脈沖電壓時，該電阻式存儲器元件在該第一儲存狀態(tài)的電阻率為該第九電阻率、在該第二儲存狀態(tài)的電阻率為該第八電阻率、在該第三儲存狀態(tài)的電阻率為該第七電阻率且在該第四儲存狀態(tài)的電阻率為該第六電阻率，其中
該第六電阻率大于該第七電阻率，
該第七電阻率大于該第八電阻率，
該第八電阻率大于該第九電阻率。
23.如權(quán)利要求22所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中該第六電阻率大于0.25歐姆-公分，該第七電阻率介于0.15歐姆-公分至0.25歐姆-公分之間，該第八電阻率介于0.09歐姆-公分至0.15歐姆-公分之間，該第九電阻率小于0.09歐姆-公分。
24.如權(quán)利要求21所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中該第六電阻率大于0.25歐姆-公分，該第七電阻率介于0.15歐姆-公分至0.25歐姆-公分之間，該第八電阻率介于0.09歐姆-公分至0.15歐姆-公分之間，該第九電阻率小于0.09歐姆-公分。
25.如權(quán)利要求20所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第一儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加該第三脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第三儲存狀態(tài)。
26.如權(quán)利要求20所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第一儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加該第四脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第四儲存狀態(tài)。
27.如權(quán)利要求20所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第二儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加該第四脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第四儲存狀態(tài)。
28.如權(quán)利要求20所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第四儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第五脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第二儲存狀態(tài)，
當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第四儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第六脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第三儲存狀態(tài)，其中
該第一脈沖電壓、該第五脈沖電壓與該第六脈沖電壓具有相同的電性，且該第一脈沖電壓的絕對值大于該第五脈沖電壓的絕對值，且該第五脈沖電壓的絕對值大于第六脈沖電壓的絕對值。
29.如權(quán)利要求20所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第三儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第七脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第一儲存狀態(tài)，
當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第三儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第八脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第二儲存狀態(tài)，其中
該第一脈沖電壓、該第七脈沖電壓與該第八脈沖電壓具有相同的電性，且該第七脈沖電壓的絕對值大于該第八脈沖電壓的絕對值。
30.如權(quán)利要求20所述的電阻式存儲器元件的操作方法，其特征在于，其中當(dāng)該電阻式存儲器元件處于該第二儲存狀態(tài)時，對該電阻式存儲器元件施加一第九脈沖電壓，以將該電阻式存儲器元件程序化為該第一儲存狀態(tài)，其中該第一脈沖電壓與該第九脈沖電壓具有相同的電性。
31.一種電阻式存儲器元件，配置于一襯底上，其特征在于，包括
一下電極；
一上電極，配置于該下電極上；以及
一電阻層，配置于該下電極與該上電極之間，其中該電阻層的材料是為該下電極的材料的氧化物，當(dāng)對處于一啟始狀態(tài)的該電阻式存儲器元件施加一第一脈沖電壓，該電阻式存儲器元件程序化為一第一儲存狀態(tài)，當(dāng)對處于該第一儲存狀態(tài)的該電阻式存儲器元件施加一第二脈沖電壓，該電阻式存儲器元件程序化為一第二儲存狀態(tài)，當(dāng)對處于該第二儲存狀態(tài)的該電阻式存儲器元件施加一第三脈沖電壓，該電阻式存儲器元件程序化為一第三儲存狀態(tài)，當(dāng)對處于該第三儲存狀態(tài)的該電阻式存儲器元件施加一第四脈沖電壓，該電阻式存儲器元件程序化為一第四儲存狀態(tài)，且該第二脈沖電壓的絕對值小于該第三脈沖電壓的絕對值，且該第三脈沖電壓的絕對值小于該第四脈沖電壓的絕對值。
32.如權(quán)利要求31所述的電阻式存儲器元件，其特征在于，其中該下電極的材料包括鎢，而該電阻層的材料包括氧化鎢。
全文摘要
一種電阻式存儲器元件，其配置于襯底上，包括鎢電極、上電極與氧化鎢層。上電極配置于鎢電極上。氧化鎢層配置于鎢電極與上電極之間。
文檔編號H01L45/00GK101162760SQ20071018075
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者李明道, 何家驊, 賴二琨, 謝光宇 申請人:旺宏電子股份有限公司