[发明专利]提高非易失性电阻转变存储器均一性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种提高非易失性电阻转变存储 器均一性的方法。

背景技术

在半导体市场中，存储器所占的份额在40％以上。由于便携式电子设备 的不断普及，非挥发存储器(NVM)的市场需求迅速增长。非易失性存储器的 特点在于在不加电的情况下，也可以长时间的保存信息。具有功耗低、存取 速度快等特点。目前，闪存是非挥发存储器的主流产品。但是闪存器件也有 一些缺点，比如操作电压过大、操作速度慢、耐久力不够好。并且随着器件 不断小型化的趋势，闪存器件将会面临许多难以解决的问题。

为了解决这些问题，出现了许多新型存储器：铁电存储器(FeRAM)，磁 性存储器(MRAM)，相变存储器(PRAM)，电阻转变型存储器(RRAM)[1]。 其中电阻转变存储器因其具有简单的器件结构、低压低功耗操作、擦写速度 快和极佳的尺寸缩小性等优势，并且其材料与当前CMOS工艺兼容等特点引 起高度关注。众多的材料体系被报道具有电阻转变特性，如有机材料，固态 电解液材料，多元金属氧化物，二元金属氧化物等。目前，制约电阻转变存 储器商业化的问题之一就是其转变性能参数分布的均一性太差，这对其读写 操作极为不利。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种提高非易失性电阻转变存储器均一性的方 法。

根据本发明的一个方面，提供一种提高非易失性电阻转变存储器均一性 的方法包括施加一个电流扫描信号到电阻转变存储器，直到该电阻表示电阻 转变存储器的置位态；以及施加一个电流扫描信号到电阻转变存储器，直到 该电阻表示电阻转变存储器的复位态。

根据本发明提供的提高非易失性电阻转变存储器均一性的方法采用电流 扫描的方式能极大地改善高阻状态的分布，从而提高电阻转变存储器参数分 布的均一性。

附图说明

图1为电阻转变存储器采用电流扫描方式时得到的电流电压特性曲线的 示意图。

图2为电阻转变存储器采用传统电压扫描方式时得到的高低阻态以及器 件开关比的示意图。

图3为电阻转变存储器采用电流扫描方式时得到的高低阻态以及器件开 关比的示意图。

图4为本发明实施例提供的采用电流扫描方式对电阻转变存储器进行置 位操作时形成细丝通道的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的提高非易失性电阻转变存储器均一性的方法包括：

步骤S1、施加一个电流扫描信号到电阻转变存储器，直到电阻表示电阻 转变存储器的置位态。在对电阻转变存储器进行置位时，对施加的电流扫描 范围进行限定。

步骤S2、施加一个电流扫描信号到电阻转变存储器，直到电阻表示电阻 转变存储器的复位态。在对电阻转变存储器进行复位时，对复位电压的最大 值进行限制。其中，电阻表示电阻转变存储器中的置位态或复位态是通过发 生电阻转变后测得的电阻大小来判断的。

下面结合图1-图4对提高非易失性电阻转变存储器均一性的方法进行说 明。

参考图1，以初始数据状态为高阻值的一个电阻转变存储器为一实施例。 电流扫描信号被施加到电阻转变存储器，通过该置位电流，使得电阻转变存 储器中电阻值发生从高到低的转变。在置位操作中，电阻转变存储器的电阻 会从一个较高阻态变为一个较低阻态，此时会有一个较大的电流流经该电阻 转变存储器。当采用传统电压扫描信号置位时，需通过测试仪器或外接电阻、 晶体管等来设定限制电流来保护器件不被永久击穿，而采用电流扫描方式编 程时，由于电流扫描的范围是人为限定的，故不需要设定限制电流的大小。 相反的是，采用电流扫描进行复位操作时需要设定一个限制电压，因为复位 操作对应电阻从低阻值变为高阻值，此时会有一个较大的电压流经该电阻转 变存储器，因此需设定一个限压值来对电阻转变存储器进行保护。

当电阻转变存储器通过电流扫描信号置位到低阻状态后，在相反方向加 一个较大的电流扫描信号会将电阻转变存储器复位到高阻状态，内部的机理 是，较大的电流扫描信号会在细丝通道中产生大量的焦耳热，从而将该通道 熔断，连接上下电极的细丝就会破灭，从而将电阻转变存储器从置位后的低 阻状态复位到高阻状态。