非易失性存储方法及装置制造方法及图纸

本公开提出了一种非易失性存储方法及装置；其中，该非易失性存储方法，包括：将易失性电阻转变器件作为非易失性存储的存储单元；以及控制并读取所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度，由此实现非易失性存储。本公开采用易失性电阻转变器件作为存储单元可提高阻变存储阵列的存储密度，减少加工步骤，降低制作成本。

Non-volatile storage methods and devices

This disclosure proposes a non-volatile storage method and device, in which the non-volatile storage method includes: using a volatile resistance conversion device as a storage unit for non-volatile storage; and controlling and reading the degree of breakage of the conductive path of the volatile resistance conversion device, thereby realizing non-volatile storage. The invention adopts the volatile resistance conversion device as the storage unit, which can improve the storage density of the resistance storage array, reduce the processing steps and reduce the manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
非易失性存储方法及装置
本公开涉及微电子行业存储器
，尤其涉及一种非易失性存储方法及装置。
技术介绍
随着微电子及半导体技术的不断革新，FLASH存储技术正面临一系列的瓶颈问题，如浮栅不可能随技术发展而无限制减薄，数据保持时间有限，操作电压过大等问题。诸多新型存储器中，阻变存储器由于具备较低操作功耗、耐久力(Endurance)好、结构简单、器件面积小等优点而逐渐成为目前新型非易失性存储中的研究重点。根据导电通路在掉电情况下的稳定性，电阻转变器件分为两种，易失性电阻转变器件和非易失性电阻转变器件。前者在掉电的情况下，通路自发断裂，写入的信息会丢失，而后者在掉电的情况下，同路保持，写入的信息保持不变，因此后者可用于存储数据。易失性电阻转变器件通常在非易失性电阻转变存储器件1S1R阵列中充当选择器的作用，以消除交叉阵列中漏电通道引起的读写串扰问题。该类型选择器在较大操作电流运行时，导电桥保持特性发生变化，不易断裂，变为非挥发的存储特性，无法实现器件的选通作用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种非易失性存储方法及装置，以至少部分解决以上所存在的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种非易失性存储方法，包括：将易失性电阻转变器件作为非易失性存储的存储单元；以及控制并读取所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度，由此实现非易失性存储。在一些实施例中，通过调节擦除电压强度、所述易失性电阻转变器件的阻变介质层厚度、阻变介质层界面数或通过限流来控制所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度。在一些实施例中，在所述控制并读取所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度的步骤中，控制所述易失性电阻转变器件导电通路具有一第一断裂程度Gap1和一第二断裂程度Gap2；所述具有一第一断裂程度Gap1的导电通路再次连接为完整的导电通路需要的电压为V1，所述具有一第二断裂程度Gap2的导电通路再次连接为完整的导电通路需要的电压为V2；若Gap1＜Gap2，则V1＜V2，通过一读取电压VRead，V1＜VRead＜V2，即可读取Gap1和Gap2。在一些实施例中，在一定的读取电压VRead下，V1＜VRead＜V2，电流沿目标单元RTarget路径流走，从而读取目标单元信息，实现非易失性存储。在一些实施例中，在将易失性电阻转变器件作为非易失性存储的存储单元时，低阻态和高阻态均为断裂的导电通道；在读取和写入信息时，易失性电阻转变器件内形成完整的导电通路。在一些实施例中，若第一断裂程度Gap1＜第二断裂程度Gap2，则低阻态对应于具有一第一断裂程度Gap1的导电通路，高阻态对应于具有一第二断裂程度Gap2的导电通路。在一些实施例中，所述第一断裂程度和第二断裂程度大小不同；且所述第一断裂程度为自发断裂程度、所述第二断裂程度为非自发断裂程度，或所述第一断裂程度和第二断裂程度均为自发断裂程度，或所述第一断裂程度和第二断裂程度均为非自发断裂程度。在一些实施例中，所述第一断裂程度Gap1为一自发断裂程度：在一限流条件下，所述易失性电阻转变器件导电通路形成一所述自发断裂程度；所述第二断裂程度Gap2为一经擦除操作后导电通路的断裂程度：在一擦除电压强度条件下，所述易失性电阻转变器件导电通路形成一经擦除操作后导电通路的断裂程度。根据本公开的另一个方面，提供了一种非易失性存储装置，包括：易失性电阻转变器件和控制器；其中，所述控制器用于控制所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度，通过控制并读取所述断裂程度的变化进行非易失性存储。在一些实施例中，所述易失性电阻转变器件为两端电阻转变器件，其包括上电极、阻变介质层和下电极；或所述易失性电阻转变器件为两端电阻转变器件，其包括上电极、缓冲层、阻变介质层和下电极。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开非易失性存储方法及装置至少具有以下有益效果其中之一：(1)本公开非易失性存储方法及装置，具体为利用易失性电阻转变器件作为存储单元，实现非易失性存储的一种非易失性存储方法，其通过控制并读取易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度，实现非易失性信息存储。利用本公开，可以以少量器件，简单的器件结构实现自选择低功耗电阻转变存储。(2)现有非易失性存储方法及装置的阻变存储器中，需要形成完整的导电通路和熔断的导电通路来提供高低两种电阻状态，进而实现信息存储；而本公开采用易失性电阻转变器件作为存储单元时，高、低电阻状态均为断裂的导电通路，只是断裂的程度不同。因为只有在读取和写入的过程中器件内部才会形成完整的导电通路并允许较大的电流通过，因此具有较低的静态功耗。(3)在现有的非易失性存储方法及装置中，阻变存储器阵列里存在交叉串扰问题，但是当易失性电阻转变器件作为存储器时，读取电压有着特别的要求，即V1＜VRead＜V2，这就导致了易失性电阻转变器件作为存储器的自选择作用。附图说明图1为本公开非易失性存储方法流程图。图2为本公开两端电阻转变器件结构示意图。图3为自发断裂形成的具有小沟道Gap1的导电通路与经擦除操作后形成的大沟道Gap1导电通路示意图。图4为当给予器件一定的读取电压V1＜VRead＜V2时，小沟道Gap1的导电通路与经擦除操作后形成的大沟道Gap2导电通路发展演变示意图。图5为现有非易失性存储中阻变存储阵列中的交叉串扰现象最严重情况(目标单元为高阻态，其他单元均为低阻态)的示意图及其等效电路图。图6为本公开Ag/HfO2/Pt(厚度40/5/40nm，有效面积3×3μm2)器件在正反10μA限流情况时的典型I-V曲线。图7为本公开Ag/HfO2/Pt(40/5/40nm)器件在正向10μA限流，反向没有限流情况时的典型I-V曲线。图8为本公开Ag/HfO2/Pt(40/5/40nm)器件低阻态(Gap1)与高阻态(Gap2)保持特性结果示意图。图9为本公开Ag/HfO2/Pt器件缩小到50×50nm2时的典型I-V曲线。图10为本公开Ag/SiO2/Pt(40/10/40nm，有效面积3×3μm2)器件在正向10μA限流下表现出与上述Ag/HfO2/Pt器件相似的特征I-V曲线。图11为本公开非易失性存储装置方块图。<符号说明>1-上电极；2-阻变介质层；3-下电极。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开提供一种非易失性存储方法及装置，通过控制并读取易失性电阻转变器件导电通路断裂程度实现信息存储，由此将易失性电阻转变器件直接用于非易失性存储。本公开易失性电阻转变器件用于非易失性存储，其不再充当选择器的作用，也就不再需要高的驱动电流，有利于实现低功耗的存储应用。并且，与传统电阻转变存储器件1S1R方案相比，本公开采用易失性电阻转变器件作为存储单元可提高阻变存储阵列的存储密度，减少加工步骤，降低制作成本。总而言之，本公开易失性电阻转变器用于存储，具有结构简单，自选择，高选择比，大存储窗口，低静态功耗，低操作电流，非破坏性读取等优点。下面详细介绍本公开非易失性存储方法。如图1所示，本公开非易失性存储方法包括以下步骤：S1，将易失性电阻转变器件作为非易失性存储的存储单元；其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非易失性存储方法，包括：将易失性电阻转变器件作为非易失性存储的存储单元；以及控制并读取所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度，由此实现非易失性存储。

【技术特征摘要】
1.一种非易失性存储方法，包括：将易失性电阻转变器件作为非易失性存储的存储单元；以及控制并读取所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度，由此实现非易失性存储。2.根据权利要求1所述的非易失性存储方法，其中，通过调节擦除电压强度、所述易失性电阻转变器件的阻变介质层厚度、阻变介质层界面数或通过限流来控制所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度。3.根据权利要求1所述的非易失性存储方法，其中，在所述控制并读取所述易失性电阻转变器件导电通路的断裂程度的步骤中，控制所述易失性电阻转变器件导电通路具有一第一断裂程度Gap1和一第二断裂程度Gap2；所述具有一第一断裂程度Gap1的导电通路再次连接为完整的导电通路需要的电压为V1，所述具有一第二断裂程度Gap2的导电通路再次连接为完整的导电通路需要的电压为V2；若Gap1＜Gap2，则V1＜V2，通过一读取电压VRead，V1＜VRead＜V2，即可读取Gap1和Gap2。4.根据权利要求3所述的非易失性存储方法，其中，在一定的读取电压VRead下，V1＜VRead＜V2，电流沿目标单元RTarget路径流走，从而读取目标单元信息，实现非易失性存储。5.根据权利要求1所述的非易失性存储方法，其中，在将易失性电阻转变器件作为非易失性存储的存储单元时，低阻态和高阻态均为断裂的导电通道；在读取和写入信息时，易失性电阻转变器件内...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，赵晓龙，吴祖恒，刘宇，张凯平，路程，张培文，赵盛杰，姚志宏，余兆安，吕杭炳，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11