>[0048]請同時參照圖1及圖2，在電阻式隨機存取存儲器100進行操作時，在電極102與介電層104的界面進行的氧化還原反應(yīng)會產(chǎn)生聲子(phonon),且聲子的振動(vibrat1n)會導(dǎo)致焦耳加熱(joule heating)。當(dāng)熱能傳送到群聚型金屬納米粒子110及包覆型金屬納米粒子112時，群聚型金屬納米粒子110及包覆型金屬納米粒子112會通過克根達效應(yīng)(kirkendall effect)進行擴散。即擴散系數(shù)大的包覆型金屬納米粒子112 (如，Pt納米粒子)及群聚型金屬納米粒子110(如，Zr納米粒子)會往擴散系數(shù)小的介電層104(如，HfO2)進行擴散，而使得群聚型金屬納米粒子110從納米結(jié)構(gòu)106中擴散到介電層104中。
[0049]如此一來，在電阻式隨機存取存儲器100進行操作時，除了電極102可作為氧化還原的材料之外，群聚型金屬納米粒子110也可作為氧化還原的材料，因此可提高電阻式隨機存取存儲器100的耐用性。在此實施例中，在電阻式隨機存取存儲器100進行操作時所產(chǎn)生的氧化物116例如是ZrO，但本發(fā)明并不以此為限。
[0050]此外，當(dāng)電阻式隨機存取存儲器100具有放熱電極114時，由于放熱電極114有助于將熱能傳送到群聚型金屬納米粒子110及包覆型金屬納米粒子112，因此可提高群聚型金屬納米粒子110及包覆型金屬納米粒子112的擴散效率。
[0051]圖3所繪示為本發(fā)明的另一實施例的電阻式隨機存取存儲器的示意圖。
[0052]請同時參照圖1及圖3，圖3的電阻式隨機存取存儲器200與圖1的電阻式隨機存取存儲器100的差異在于:電阻式隨機存取存儲器200還包括至少一納米結(jié)構(gòu)206。此外，電極208的材料與電極108的差異在于:電極208的材料不為Pt。另外，電阻式隨機存取存儲器200還可包括放熱電極214，設(shè)置于電極208上。另外，由于圖2中的其他構(gòu)件與圖1中的構(gòu)件相似，故以相同的標(biāo)號表示并省略其說明。
[0053]納米結(jié)構(gòu)206設(shè)置于電極208與介電層104之間，且納米結(jié)構(gòu)206包括多個群聚型金屬納米粒子210及多個包覆型金屬納米粒子212。納米結(jié)構(gòu)206例如是設(shè)置于電極208上且暴露出部分電極208。納米結(jié)構(gòu)206的形成方法例如是旋轉(zhuǎn)涂布法。在此實施例中，雖然納米結(jié)構(gòu)206是以多個為例進行說明，然而只要電阻式隨機存取存儲器200具有至少一個納米結(jié)構(gòu)206即屬于本發(fā)明所保護的范圍。
[0054]群聚型金屬納米粒子210設(shè)置于電極208上，且群聚型金屬納米粒子210可于電極208上形成群聚結(jié)構(gòu)。群聚型金屬納米粒子210例如是具有可氧化性。群聚型金屬納米粒子210的材料例如是過渡金屬，如Zr、Al、Ta、Hf、Ti或Cu。群聚型金屬納米粒子210與電極208例如是具有相同的金屬元素。在此實施例中，群聚型金屬納米粒子210與電極208的材料例如是同為Al，而具有相同的金屬元素，但本發(fā)明并不以此為限。群聚型金屬納米粒子210的尺寸例如是3nm?300nm。
[0055]包覆型金屬納米粒子212包覆群聚型金屬納米粒子210,其中群聚型金屬納米粒子210的擴散系數(shù)大于包覆型金屬納米粒子212的擴散系數(shù)。包覆型金屬納米粒子212的擴散系數(shù)例如是大于介電層104的材料的擴散系數(shù)。包覆型金屬納米粒子212的材料例如是過渡金屬，如Pt、Zr、Al、Ta、Hf、Ti或Cu。包覆型金屬納米粒子212的電位例如是高于群聚型金屬納米粒子210的電位，且通過包覆型金屬納米粒子212與群聚型金屬納米粒子210之間的電位差，可使得包覆型金屬納米粒子212包覆群聚型金屬納米粒子210。舉例來說，材料為Pt的包覆型金屬納米粒子212的電位高于材料為Al的群聚型金屬納米粒子210的電位,但本發(fā)明并不以此為限。
[0056]此外，包覆型金屬納米粒子212的材料可為一種或兩種以上金屬。在此實施例中，雖然包覆型金屬納米粒子212的材料是以單一種金屬(如，Pt)為例進行說明。然而，在其他實施例中，包覆型金屬納米粒子212的材料也可為兩種以上金屬。包覆型金屬納米粒子212的尺寸例如是3nm?300nm。
[0057]電極208的材料例如是Pt以外的過渡金屬，如Zr、Al、Ta、Hf、Ti或Cu。在此實施例中，電極208的材料是以Al進行說明，但本發(fā)明并不以此為限。電極102例如是比電極208容易氧化。舉例來說，材料為Zr的電極102比材料為Al的電極208容易氧化，但本發(fā)明并不以此為限。
[0058]此外，放熱電極214的材料例如是放熱金屬材料，如TiSiN或TaSiN。放熱電極214的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
[0059]由上述實施例可知，由于納米結(jié)構(gòu)206的作用原理與機制與上一實施例中的納米結(jié)構(gòu)106相似，在電阻式隨機存取存儲器200進行操作時，除了電極102、208可作為氧化還原的材料之外，群聚型金屬納米粒子110、210在進行操作時亦可作為氧化還原反應(yīng)的材料，因此可提高電阻式隨機存取存儲器200的耐用性。
[0060]此外，當(dāng)電阻式隨機存取存儲器200具有放熱電極114、214時，由于放熱電極114、214有助于將熱能傳送到群聚型金屬納米粒子110、210及包覆型金屬納米粒子112、212，因此可提高群聚型金屬納米粒子110、210及包覆型金屬納米粒子112、212的擴散效率。
[0061]綜上所述，本發(fā)明所提出的電阻式隨機存取存儲器只要在至少一電極與介電層之間具有納米結(jié)構(gòu)，即可通過納米結(jié)構(gòu)中的群聚型金屬納米粒子作為氧化還原反應(yīng)的材料，而提高電阻式隨機存取存儲器的耐用性。
[0062]雖然已以實施例公開本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)視附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種電阻式隨機存取存儲器，包括: 第一電極； 介電層，設(shè)置于該第一電極上； 至少一第一納米結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第一電極與該介電層之間，且該第一納米結(jié)構(gòu)包括: 多個第一群聚型金屬納米粒子，設(shè)置于該第一電極上；以及 多個第一包覆型金屬納米粒子，包覆該些第一群聚型金屬納米粒子，其中該些第一群聚型金屬納米粒子的擴散系數(shù)大于該些第一包覆型金屬納米粒子的擴散系數(shù)；以及 第二電極，設(shè)置于該介電層上。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該第一電極的材料包括過渡金屬或其氮化物。
3.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該第一電極比該第二電極容易氧化。
4.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該介電層的材料包括高介電常數(shù)材料。
5.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第一群聚型金屬納米粒子與該第一電極具有相同的金屬兀素。
6.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第一群聚型金屬納米粒子具有可氧化性。
7.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第一群聚型金屬納米粒子的材料與該些第一包覆型金屬納米粒子的材料分別包括過渡金屬。
8.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第一包覆型金屬納米粒子的電位高于該些第一群聚型金屬納米粒子的電位。
9.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第一包覆型金屬納米粒子的擴散系數(shù)大于該介電層的材料的擴散系數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第一包覆型金屬納米粒子的材料包括一種或兩種以上金屬。
11.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該第二電極的材料包括過渡金屬或其氮化物。
12.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中還包括第一放熱電極，且該第一電極設(shè)置于該第一放熱電極上。
13.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，還包括至少一第二納米結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該第二電極與該介電層之間，且該第二納米結(jié)構(gòu)包括: 多個第二群聚型金屬納米粒子，設(shè)置于該第二電極上；以及 多個第二包覆型金屬納米粒子，包覆該些第二群聚型金屬納米粒子，其中該些第二群聚型金屬納米粒子的擴散系數(shù)大于該些第二包覆型金屬納米粒子的擴散系數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第二群聚型金屬納米粒子與該第二電極具有相同的金屬元素。
15.如權(quán)利要求13所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第二群聚型金屬納米粒子具有可氧化性。
16.如權(quán)利要求13所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第二群聚型金屬納米粒子的材料與該些第二包覆型金屬納米粒子的材料分別包括過渡金屬。
17.如權(quán)利要求13所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第二包覆型金屬納米粒子的電位高于該些第二群聚型金屬納米粒子的電位。
18.如權(quán)利要求13所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第二包覆型金屬納米粒子的擴散系數(shù)大于該介電層的材料的擴散系數(shù)。
19.如權(quán)利要求13所述的電阻式隨機存取存儲器，其中該些第二包覆型金屬納米粒子的材料包括一種或兩種以上金屬。
20.如權(quán)利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器，其中還包括第二放熱電極，設(shè)置于該第二電極上。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電阻式隨機存取存儲器，包括第一電極、介電層、至少一第一納米結(jié)構(gòu)及第二電極。介電層設(shè)置于第一電極上。第一納米結(jié)構(gòu)設(shè)置于第一電極與介電層之間，且第一納米結(jié)構(gòu)包括多個第一群聚型金屬納米粒子及多個第一包覆型金屬納米粒子。第一群聚型金屬納米粒子設(shè)置于第一電極上。第一包覆型金屬納米粒子包覆第一群聚型金屬納米粒子，其中第一群聚型金屬納米粒子的擴散系數(shù)大于第一包覆型金屬納米粒子的擴散系數(shù)。第二電極設(shè)置于介電層上。
【IPC分類】G11C13-00, H01L45-00, B82Y10-00
【公開號】CN104835909
【申請?zhí)枴緾N201410099409
【發(fā)明人】陳菁華, 林展慶
【申請人】力晶科技股份有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2014年3月18日
【公告號】US20150228895