[發(fā)明專利]一種電阻隨機存儲器的置位操作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910050945.3
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101882462A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 林殷茵;王明;呂杭炳;周鵬
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G11C7/20
• 分類號: G11C7/20;G11C11/56;G11C17/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 吳桂琴

技術領域

本發(fā)明屬于不揮發(fā)存儲器(Nonvolatile?Memory)技術領域，具體涉及電阻隨機存儲器(Resistive?Random?Access?Memory)的置位(Set)操作方法，尤其涉及采用脈沖幅度步進式增長的多個脈沖實現(xiàn)一次置位操作的方法。

背景技術

存儲器在半導體市場中占有重要的地位，由于便攜式電子設備的不斷普及，不揮發(fā)存儲器在整個存儲器市場中的份額也越來越大。最近不揮發(fā)電阻隨機存儲器件(Resistive?Switching?Memory)因為其高密度、低成本、可突破技術代發(fā)展限制的特點引起高度關注。電阻隨機存儲器利用存儲介質的電阻在電信號作用下、在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間可逆轉換的特性來存儲信號，存儲介質可以有很多種，包括二元或多元金屬氧化物，甚至有機物，其中，Cu_xO(1＜x≤2)由于不含有對常規(guī)CMOS工藝會造成污染的元素、低功耗等特性而受到高度關注。

圖1所示為已被報道的電阻隨機存儲器的I-V特性曲線的示意圖。如圖1所示，該電阻隨機存儲器可以采用極性不同的電壓掃描進行高阻態(tài)和低阻態(tài)之間轉換，圖1中示意給出了該電阻隨機存儲器的三次復位操作(Reset，從低阻態(tài)向高阻態(tài)轉換)和置位操作(Set，從高阻態(tài)向低阻態(tài)轉換)。曲線101a、101b、101c表示起始態(tài)為高阻態(tài)、電壓從0伏向正向掃描得到的I-V特性曲線，每條曲線表示一次置位操作；曲線100a、100b、100c表示起始態(tài)為低阻態(tài)、電壓從0伏向負向掃描得到的I-V特性曲線，每條曲線表示一次復位操作。以曲線101a為例，當電壓從0伏正向遞增時，漸增大到V_T3時，電流會突然迅速增大，表明存儲電阻從高阻態(tài)突變成低阻態(tài)，其中V_T3我們定義為置位操作電壓；然后在通過反向電壓掃描進行復位操作，復位操作后再進行置位操作。通過曲線101a、101b、101c中的三次置位操作我們可以發(fā)現(xiàn)，其置位操作電壓分別為V_T3、V_T4、V_T5，置位操作電壓并不相同，通過多次反復Set操作我們可以發(fā)現(xiàn)，置位操作電壓是在一定區(qū)域范圍分布。同時，進一步我們也認識到，由于工藝波動性等因此，對同一存儲陣列的不同電阻隨機存儲器單元，其相互之間的置位操作電壓也不是統(tǒng)一的，也只在一定區(qū)域范圍分布。

圖2所示為現(xiàn)有技術的電阻隨機存儲器的激活操作、復位操作、讀操作、置位操作的脈沖示意圖。從圖2中，可以看出每個操作的脈沖的電壓、在存儲器中產生的電流、以及時間之間的關系，其中復位操作的脈沖的電流遠遠大于置位操作的脈沖電流，根據(jù)功耗基本公式P＝I2R計算功耗時，可以發(fā)現(xiàn)，復位操作的功耗遠遠大于置位操作的功耗。中國申請專利CN200710043707.0(名稱：一種可降低復位操作電流的電阻隨機存儲器)中，通過提高低阻態(tài)電阻(Ron)的方法來降低復位操作的電流，從而降低其功耗。

根據(jù)以上電阻隨機存儲器的置位操作電壓的特性，現(xiàn)有技術的電阻隨機存儲器的置位操作方法是通過施加單個Set脈沖的辦法來實現(xiàn)一次Set操作，其Set電壓脈沖的高度一般大于置位操作電壓的分布區(qū)域值，例如，Set電壓脈沖的高度肯定大于圖1所示的V_T3、V_T4、V_T5，這樣能夠保證同一電阻隨機存儲器來回Set、Rest操作過程都能夠成功。但是這樣的Set操作方法，其Set操作施加在存儲器單位上的電壓大于其置位操作電壓(V_T)，因此，存在“過編程(over-programming)”的現(xiàn)象，根據(jù)我們對電阻隨機存儲器的機理可以判斷，其“過編程”能導致Set操作后的低阻態(tài)電阻(Ron)變低。因此現(xiàn)有技術的Set操作方法具有增大電阻隨機存儲器功耗的特點。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是，避免Set操作的“過編程”所帶來的電阻隨機存儲器Ron降低的現(xiàn)象。

為解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種電阻隨機存儲器的置位操作方法其包括以下步驟：

(1)所述電阻隨機存儲器為高阻態(tài)時，施加初始置位操作脈沖于所述電阻隨機存儲器；

(2)施加讀操作信號于所述電阻隨機存儲器，如果所述電阻隨機存儲器為低阻態(tài)，則置位操作結束；如果所述電阻隨機存儲器為高阻態(tài)，則進入下一步驟；

(3)施加后續(xù)置位操作脈沖于所述電阻隨機存儲器，所述后續(xù)置位操作脈沖相比之前一個置位操作脈沖增加一定的脈沖幅度；

(4)重復步驟(2)和(3)，直至置位操作結束。