[發明專利]編程電阻存儲器件的方法

無效

• 申請號: 200710148167.2
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN101136247A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 白寅圭;李將銀;吳世忠;南坰兌;鄭峻昊;林恩京
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G11C16/10
• 分類號: G11C16/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 黃啟行;穆德駿

與相關申請的交叉引用

本申請涉及并根據35USC§119要求2006年8月28日在韓國知識產權局申請的韓國專利申請號2006-81617的優先權，在此將其全部公開內容引入供參考。

技術領域

本發明涉及編程存儲器的方法，更具體，涉及編程電阻存儲器件的方法，其中根據數據存儲層的電阻變化編程數據。

背景技術

通常，即使當電源被切斷時，非易失性存儲器件中的存儲數據也保持完整。非易失性存儲器件被用于計算機、移動通信終端、存儲卡等。

快閃存儲器件是非易失性存儲器件的一種類型。快閃存儲器件典型地包括具有疊柵結構的存儲單元。每個疊柵結構通常包括隧穿絕緣層、浮柵、介質層以及控制柵電極。當隧穿絕緣層具有高質量并且單元具有增加的耦合比時，快閃存儲器件可以具有較高的單元可靠性和提高的編程效率。

現在對于研制新型非易失性存儲器件的研究正在繼續。例如，該研究包括研制使用具有通過電脈沖可以反向改變的電阻的材料層作為數據存儲層的非易失性存儲器件。這些非易失性存儲器件與使用電容器作為數據存儲層存儲器件相比，可以具有提高的集成度(密度)，數據存儲電容量通常由電容器的尺寸決定。

非易失性存儲器件的另一種類型的例子是相變存儲器件(PRAM)，其使用通過施加的電脈沖從非晶態至結晶態反向改變的相變材料層。再有的例子是使用可變電阻材料層作為數據存儲層的電阻隨機存取存儲(RRAM)器件。該可變電阻材料層具有根據施加電脈沖的極性和/或數量的可逆電阻變化。可變電阻材料層可以包括巨磁阻(CMR)材料層，如Pr_1-xCa_xMnO₃(PCMO)層。但是，在整個晶片上形成具有均勻晶體結構的PCMO層通常是困難的，以及使用光刻工藝不能容易地構圖該PCMO層。因此，在存儲器件中使用PCMO層可能是困難的。

新型非易失性存儲器件的另一種例子是使用二元金屬氧化物層作為數據存儲層的RRAM器件。當通過電脈沖產生或消除導電細絲時，二元金屬氧化物層具有電阻變化。

下面描述使用二元金屬氧化物層作為數據存儲層來編程RRAM器件的方法。具有超過第一臨界值的數量的電脈沖被施加到數據存儲層，以在數據存儲層中產生導電細絲，以便在RRAM器件中可以編程置位態。因此，通過產生的導電細絲，數據存儲層的電阻可以被減至低于基準電阻。此外，具有超過第二臨界值的數值的電脈沖被施加到數據存儲層，以消除(除去)數據存儲層中的導電細絲，以便在RRAM器件中可以編程復位態。因此，通過產生的導電細絲，數據存儲層的電阻可以增至高于基準電阻并回到基準電阻級別。

當電脈沖被施加到數據存儲層，以產生導電細絲，且因此編程RRAM器件時，具有恒定電流的單脈沖通常被施加到每個存儲單元。但是，當單脈沖被施加到每個存儲單元時，在某些存儲單元中可以充分地產生導電細絲，在其他存儲單元中不能充分地產生導電細絲，因為每個存儲單元通常不具有相同的置位切換特性。沒有足夠導電細絲的存儲單元可以具有很高的置位電阻。

因此，為了可以產生置位切換，具有足夠高電流的電脈沖被典型地施加到存儲單元，以充分地減小所有單元的置位電阻。但是，當具有高電流的電脈沖被施加到存儲單元時，復位電阻可能被減少到非常低的值。此外，復位態中的電流典型地增加，以致增加的功率量可能被消耗。因此，穩定地編程RRAM器件可能是困難的，導致在置位態和復位態中產生存儲單元的電阻分布。

發明內容

本發明的實施例包括編程RRAM器件的方法。在測量數據存儲層圖形的電阻同時，增加的置位電流被施加到RRAM器件的數據存儲層圖形，直到該電阻表示數據存儲層圖形中的置位態。在測量數據存儲層圖形的電阻同時，增加的復位電壓被施加到RRAM器件的數據存儲層圖形，直到該電阻表示數據存儲層圖形中的復位態。

在再一實施例，施加增加的置位電流包括，重復交替地施加置位電流脈沖和第一電脈沖，其中該置位電流脈沖減小數據存儲層圖形的電阻，以及通過第一電脈沖測量數據存儲層圖形的電阻，以及其中每當置位電流脈沖被施加時，該置位電流脈沖具有增加的電流。施加增加的復位電壓包括，重復交替地施加復位電壓脈沖和第二電脈沖，其中該復位電壓脈沖增加數據存儲層圖形的電阻，以及通過第二電脈沖測量數據存儲層圖形的電阻，以及其中該復位電壓脈沖每當它被施加時具有增加的電壓。