[發明專利]單極編程的電阻存儲器及其存儲操作方法

無效

• 申請號: 200710045934.7
• 申請日: 2007-09-13
• 公開（公告）號: CN101692348A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 林殷茵;陳邦明
• 申請（專利權）人: 林殷茵;陳邦明
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56;G11C16/02;G11C16/06;G11C16/10;H01L27/24;H01L23/522
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.一種單極編程的電阻存儲器，采用二元或者二元以上的多元金屬氧化物作為存儲電阻，其特征在于包括：

m條字線，2≤m≤2¹⁰，

n條位線，2≤n≤2¹⁰，以及

若干個存儲單元，每個存儲單元位于一條字線與數條位線的各個交叉區，每個存儲單元中都包括一個選通器件、兩個或兩個以上的上述存儲電阻和二極管，存儲電阻與二極管串聯連接，形成一個存儲電阻和一個二極管組成的模塊，每個模塊的第一輸出電極都與上述的同一個選通器件連接，并通過該選通器件與字線耦連；每個上述模塊的第二輸出電極與不同的位線耦連，形成若干個存儲電阻和二極管組成的模塊共享上述的同一個選通器件的結構。

2.根據權利要求1所述的電阻存儲器，其特征在于所述的模塊中的二極管是通過以下方法形成：通過p型或者n型的金屬氧化物半導體與異型的金屬氧化物半導體直接連接形成具有單向導通的pn異質結，它位于存儲電阻與字線之間，或者位于每個存儲電阻與選通管之間；其中p型金屬氧化物和n型金屬氧化物由下述一組材料中的至少一種材料形成：CuxO、WOx、TiOx、NiOx、ZnO、ZrO2、HfOx、CoO、Nb₂O₅。

3.根據權利要求1或2所述的電阻存儲器，其特征在于所述形成存儲電阻的二元或者二元以上的多元金屬氧化物是Cu_xO?1＜x≤2、WO_x?2≤x≤3、鎳的氧化物、鈦的氧化物、鋯的氧化物、鋁的氧化物、鈮的氧化物、鉭的氧化物、鉿的氧化物、鉬的氧化物、鋅的氧化物、SrZrO₃、PbZrTiO₃、Pr_1-xCa_xMnO₃。

4.根據權利要求1所述的電阻存儲器，其特征在于所述的模塊中的二極管通過以下方法形成：半導體特性的金屬氧化物存儲電阻層和與電阻層異型的金屬氧化物層直接接觸，連接形成具有單向導通的pn異質結；位于存儲電阻與字線之間，或者位于每個存儲電阻與選通管之間；其中與存儲電阻層異型的p型或n型金屬氧化物由下述一組材料中的一種材料形成：CuxO、WOx、TiOx、NiOx、ZnO、ZrO₂、HfOx、CoO、Nb₂O₅。

5.根據權利要求4所述的電阻存儲器，其特征在于所述形成存儲電阻層的二元或者二元以上的多元金屬氧化物是Cu_xO?1＜x≤2、WO_x?2≤x≤3、鎳的氧化物、鈦的氧化物、鋯的氧化物、鋁的氧化物、鈮的氧化物、鉿的氧化物、鉬的氧化物或鋅的氧化物。

6.根據權利要求1所述的電阻存儲器，其特征在于：同一存儲單元中的不同存儲電阻和二極管位于不同的互連金屬線層上，每一層互連金屬線層和與之連接的存儲介質所在的層構成一個復合層，不同復合層在垂直方向進行層疊，相鄰復合層間通過位于通孔中的金屬塞連接，形成三維的存儲陣列。

7.根據權利要求1所述的電阻存儲器，其特征在于：所述的每個模塊的第二電極與不同的位線耦連是由存儲電阻的第二電極與不同選通器件連接，并通過這些與之連接的選通器件進一步與不同的位線連接實現。

8.一種對權利要求1所述的電阻存儲器進行存儲操作的方法，包括寫操作方法和/或讀操作方法，其特征在于所述寫操作方法為：

寫操作前預讀存儲單元中的數據與輸入數據緩沖器中的擬寫入數據進行比較，若存儲電阻中的數據與擬寫入數據相同，不進行寫操作，若存儲電阻中的數據與擬寫入數據不同，則進行寫操作；

和/或：在進行寫操作時，采用相同極性的電壓進行由高阻到低阻和由低阻到高阻的操作；

所述讀操作方法為：限制讀操作時通過存儲單元的電流能夠到達的最大值；

和/或：進行讀操作時將數據輸出緩存器分為數個部分，當其中的一個部分中的數據被送至數據輸出口的同時，其余各部分數據輸出緩存器則從靈敏放大器中獲得將要被輸出的數據。