[發明專利]阻變存儲器單元

有效

• 申請號: 201110101033.1
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102750979A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 劉琦;劉明;龍世兵;呂杭炳;謝常青
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術領域

本發明涉及半導體器件及制造技術，更具體地說，涉及一種阻變存儲器單元。

背景技術

隨著可攜式個人設備的流行，非揮發性存儲器由于具有在無電源供應時仍能維持記憶狀態和操作低功耗等優點，逐漸成為半導體工業中的研發重點。目前市場上的非揮發性存儲器仍以閃存(Flash)為主流，而相對于Flash，阻變存儲器，即電阻轉變型隨機存取存儲器(RRAM，Resistiverandom?access?memory)，在單元面積、器件密度、功耗、編程/擦除速度、3D集成和多值實現等諸多方面都具有極大優勢，受到國內外大公司和科研院所的高度關注，逐漸成為目前新型非揮發性存儲器件中的研究重點。

RRAM的基本結構為上電極-阻變功能層-下電極的垂直結構，通過阻變功能層中阻變材料的特性，在上下電極所加電壓的作用下，器件的電阻會在高阻態、低阻態之間發生轉變，實現“0”和“1”的存儲。通常地，RRAM在外加電壓下的轉變特性有兩種，一種是單極性RRAM，即電阻的轉變發生在相同的電壓極性上，另一種是雙極性RRAM，即電阻的轉變發生在相反的電壓極性上。

對于RRAM，可以采用交叉陣列結構來實現高密度存儲。在交叉陣列結構中，在相互垂直的字線(WL，Word?Line)和位線(BL，Bit?Line)的交叉點處確定一個存儲器件，每個存儲器件通過位線和字線實現其選通和讀寫操作。然而，由于交叉陣列中存儲器件具有對稱的電學特性，使得該結構存在串擾(crosstalk)的問題，如圖1所示，在一個2x2的交叉存儲陣列中，坐標為(1，1)的存儲器件處于高阻狀態，其余三個相鄰存儲器件(1，2)、(2，2)和(2，1)都處于低阻狀態，這時在(1，1)存儲器件所在的字線上加讀電壓時，希望的電流通路為(1，1)→(2，1)(如圖1中實線所示)，但實際上電流會沿著低阻通道(2，1)→(2，2)→(1，2)(圖1中實線所示)進行傳導，形成一個漏電通道，使得這時本處于高阻狀態的(1，1)存儲器件被誤讀成低阻態，這就是串擾。這種串擾問題會導致的受訪存儲器件的誤讀，這種誤讀會大大降低存儲器的可靠性。

通常地，將整流二極管串聯到RRAM上組成阻變存儲器單元，由阻變存儲器單元組成的交叉陣列，以整流二極管為選通器件，通過具有整流特性的整流二極管來解決串擾問題。但是，目前的整流二極管都只具有單向的整流特性，不能在反方向上提供足夠的電流，因此該整流二極管只能夠同單極性RRAM相串聯，來解決單極性RRAM的串擾問題，而不能解決雙極性RRAM的串擾問題。

發明內容

本發明實施例提供一種阻變存儲器單元，可以解決單極性和雙極性阻變存儲器的串擾問題，提高了阻變存儲器的可靠性。

為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種阻變存儲器單元，包括：阻變存儲器和雙態電阻器，其中，所述阻變存儲器串接所述雙態電阻器，所述雙態電阻器為具有雙向非對稱整流特性的選通器件。

可選地，所述阻變存儲器具有單極性阻變特性，所述雙態電阻器的第一電壓極性下的最大閾值電壓為V₁、第二電壓極性下的最大閾值電壓為V₃，所述阻變存儲器的設置電壓為V_set、重置電壓為V_reset，其中，V_set＞|V₁|，V_reset＞|V₁|，|V₃|＞|V₁|。

可選地，所述阻變存儲器具有單極性阻變特性，所述雙態電阻器的第一電壓極性下的最大閾值電壓為V₁、第二電壓極性下的最大閾值電壓為V₃，所述阻變存儲器的重置電壓為V_reset，當阻變存儲器處于低阻態時，對阻變存儲器單元加讀電壓為V_read，其中，|V₁|＜V_read＜V_reset，|V_read|＜|V₃|。

可選地，所述阻變存儲器具有雙極性阻變特性，所述雙態電阻器的第一電壓極性下的最大閾值電壓為V₁、第二電壓極性下的最大閾值電壓為V₃，所述阻變存儲器的設置電壓為V_set、重置電壓為V_reset，其中，V_set＞|V₁|。