阻变存储器的操作方法及阻变存储器装置制造方法及图纸

一种阻变存储器的操作方法及阻变存储器装置。该方法包括如下步骤：对阻变存储器阵列中的存储单元施加初始重置电压；进行读校验操作，以获取所述存储单元的阻值；判断所述存储单元的所述阻值是否达到预设的目标阻值；如果所述存储单元的阻值大于等于所述目标阻值，则结束所述方法；如果所述存储单元的阻值小于所述目标阻值，则向所述存储单元施加置位电压，以将所述存储单元置位到在低阻态的目标阻值，然后对所述存储单元再次施加幅值升高的重置电压，并重复所述读校验操作及之后的步骤，直到所述存储单元达到所述目标阻值。采用本发明专利技术的方法，可有效缓解阻变存储器的高阻态快速弛豫现象。

Method of operating a resistive memory and a resistive memory device

Operation method of resistance changing memory and resistance change memory device. The method comprises the following steps: applying the initial reset voltage of resistive memory cells in a memory array; read and check operation, to obtain the storage unit value; judging whether the resistance of the storage unit meets the preset target value; if the storage unit value is greater than or equal to the target value. The end of the method; if the storage unit value is less than the target value to the storage unit applies a set voltage to the storage unit is set to the target resistance in low resistance state, and then to the storage unit again applied reset voltage amplitude increased, and repeat the the read operation check and following steps, until the storage unit reaches the target value. By adopting the method of the invention, the fast relaxation phenomenon of the high resistance state of the resistive memory can be effectively alleviated.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计存储设备
，特别是一种阻变存储器的操作方法和阻变存储器装置。
技术介绍
阻变式存储器(RRAM)由于速度快、容量大及功耗低等优点，而成为下一代非易失性存储技术的研究热点。阻变式存储器的数据保持能力，是判断其性能的重要指标之一。对阻变式存储器进行擦写操作之后，在短时间内，其阻值会出现一个快速减小的过程。这种现象被称为阻变式存储器的阻态弛豫特性。阻态弛豫特性会严重影响阻态的数据保持特性，使得高低阻值的窗口缩小甚至消失，进而导致阻变式存储器器件的功能失效。
技术实现思路
本专利技术的至少一个实施例涉及阻变存储器的操作方法和阻变存储器装置，可有效缓解阻变存储器的阻态弛豫。本专利技术的一个方面提供了一种阻变存储器的操作方法，包括如下步骤：对阻变存储器阵列中的存储单元施加初始重置电压；进行读校验操作，以获取所述存储单元的阻值；判断所述存储单元的所述阻值是否达到预设的目标阻值；如果所述存储单元的阻值大于等于所述目标阻值，则结束所述方法；如果所述存储单元的阻值小于所述目标阻值，则向所述存储单元施加置位电压，以将所述存储单元置位到在低阻态的目标阻值，然后对所述存储单元再次施加幅值升高的重置电压，并重复所述读校验操作及之后的步骤，直到所述存储单元达到所述目标阻值。在本专利技术的实施例中，例如，所述存储单元包括阻变元件和非线性选通器件，所述非线性选通器件为晶体管，所述重置电压通过所述存储单元的字线端和源线端施加。在本专利技术的实施例中，例如，如果所述存储单元的阻值小于所述目标阻值，则判断所述重置电压是否大于最大的源线电压，如果不是，则向所述存储单元施加置位电压，如果是，则结束所述方法。在本专利技术的实施例中，例如，如果存储单元的电压大于最大源线电压，则判定该存储单元测试不通过，结束所述方法。在本专利技术的实施例中，例如，所述幅值升高的重置电压等于源线电压与步长之和。在本专利技术的实施例中，例如，所述初始重置电压为脉冲电压，该脉冲电压的脉冲宽度为20-100ns。在本专利技术的实施例中，例如，所述脉冲电压的脉冲宽度为40-60ns。在本专利技术的实施例中，例如，所述阻变存储器阵列中包括多个所述存储单元；所述初始重置电压为脉冲电压，所述脉冲电压的幅值不大于多个所述存储单元的临界电压中的最大值。在本专利技术的实施例中，例如，所述阻变存储器阵列中包括多个所述存储单元；所述初始重置电压为脉冲电压，所述脉冲电压的幅值Vmax与多个所述存储单元的临界电压中的中位数Vmid之差满足：-0.2V≤Vmax-Vmid≤0.1V。在本专利技术的实施例中，例如，所述读校验操作为向所述存储单元发送幅值为0.1-0.3V的脉冲电压，并获取所述存储单元的电流数据，通过该脉冲电压和所述电流数据计算所述存储单元的阻值。在本专利技术的实施例中，例如，所述读校验操作为向所述存储单元发送幅值为0.2-0.25V的脉冲电压。在本专利技术的实施例中，例如，所述存储单元包括阻变元件和非线性选通器件，所述非线性选通器件为晶体管，所述置位电压在所述存储单元的字线端和位线端施加。在本专利技术的实施例中，例如，对所述存储单元施加的置位电压的幅值V2与对该存储单元在置位前施加的重置电压的幅值V1满足-0.4≤V2-V1＜0。在本专利技术的实施例中，例如，对所述存储单元施加的置位电压的幅值V2与对该存储单元在置位前施加的重置电压的幅值V1满足-0.2≤V2-V1＜0。在本专利技术的实施例中，例如，如果所述存储单元的阻值等于预设的目标阻值，则判定所述存储单元测试通过，然后结束所述方法。本专利技术的另一个方面提供了一种阻变存储器装置，包括阻变存储器阵列、控制模块和测试模块；所述控制模块控制所述测试模块向所述阻变存储器阵列中的存储单元施加重置电压；所述控制模块获取所述存储单元的阻值，并将所获取的所述存储单元的阻值与预设的目标阻值比较，根据比较结果，进行以下步骤：如果所述存储单元的阻值小于所述目标阻值，则所述控制模块控制所述测试模块向所述存储单元施加置位电压，以将所述存储单元置位到在低阻态的目标阻值；所述控制模块控制所述测试模块向所述存储单元施加幅值增加的所述重置电压；所述控制模块及所述测试模块重复上述获取所述存储单元阻值以及之后的步骤，直至所述存储单元的阻值等于目标阻值；如果所述存储单元的阻值大于等于目标值，所述控制模块控制所述测试模块停止向所述存储单元施加重置电压。在本专利技术的实施例中，例如，所述存储单元包括阻变元件和非线性选通器件，所述非线性选通器件为晶体管；所述重置电压通过所述存储单元的字线端和源线端施加，所述置位电压通过所述存储单元的字线端和位线端施加。在本专利技术的实施例中，例如，如果所述存储单元的阻值小于所述目标阻值，则所述控制模块判断所述重置电压是否大于最大的源线电压，如果不是，则所述控制模块控制所述测试模块向所述存储单元施加置位电压，如果是，则所述控制模块控制所述测试模块停止向所述存储单元施加电压。在本专利技术的实施例中，例如，所述重置电压大于最大的源线电压，则控制模块判定该存储单元测试不通过，并结束测试。在本专利技术的实施例中，例如，所述非线性选通器件为晶体管或二极管。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。图1为一种阻变存储器阵列结构示意图；图2为一种阻变存储器阵列中的存储单元结构示意图；图3为阻变存储器的复位操作的流程图；图4为本专利技术实施例阻变存储器的复位操作方法流程图；图5为本专利技术实施例中阻变存储器以晶体管为非线性选通器件的复位操作的流程图；图6为本专利技术实施例的一种阻变存储器装置；图7为采用现有复位方法和本专利技术实施例的复位方法的阻变存储器阵列中存储单元阻值的累积概率分布结果图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，阻变存储器例如包括以非线性选通器件和阻变元件为基础存储单元构成的阻变储器阵列。图1示出了一种阻变存储器阵列。参照图1，阻变存储器阵列例如由彼此交叉排布的8条字线和128条位线组成。在位线与字线的交叉点设置一个存储单元。图2示出了交叉点处阻变存储器阵列的存储单元结构，该存储单元连接到相应的字线、源线和位线。参照图2，每一个存储单元包括一个阻变元件和一个晶体管。晶体管的栅极与字线连接，源极与源线连接，漏极串联阻变元件后连接至位线。字线的作用是对晶体管施加电压，以将晶体管的沟道打开或关闭，从而控制晶体管的导通或截止。在晶体管导通后，例如，可以通过在源线和位线向存储单元中的阻变元件施加电压，以设置该阻变元件的阻态。需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻变存储器的操作方法，包括如下步骤：对阻变存储器阵列中的存储单元施加初始重置电压；进行读校验操作，以获取所述存储单元的阻值；判断所述存储单元的所述阻值是否达到预设的目标阻值；如果所述存储单元的阻值大于等于所述目标阻值，则结束所述方法；如果所述存储单元的阻值小于所述目标阻值，则向所述存储单元施加置位电压，以将所述存储单元置位到在低阻态的目标阻值，然后对所述存储单元再次施加幅值升高的重置电压，并重复所述读校验操作及之后的步骤，直到所述存储单元达到所述目标阻值。

【技术特征摘要】
1.一种阻变存储器的操作方法，包括如下步骤：
对阻变存储器阵列中的存储单元施加初始重置电压；
进行读校验操作，以获取所述存储单元的阻值；
判断所述存储单元的所述阻值是否达到预设的目标阻值；
如果所述存储单元的阻值大于等于所述目标阻值，则结束所述方法；如
果所述存储单元的阻值小于所述目标阻值，则向所述存储单元施加置位电
压，以将所述存储单元置位到在低阻态的目标阻值，然后对所述存储单元再
次施加幅值升高的重置电压，并重复所述读校验操作及之后的步骤，直到所
述存储单元达到所述目标阻值。
2.根据权利要求1所述的阻变存储器的操作方法，其中，所述存储单
元包括阻变元件和非线性选通器件，所述非线性选通器件为晶体管，所述重
置电压通过所述存储单元的字线端和源线端施加。
3.根据权利要求2所述的阻变存储器的操作方法，其中，如果所述存
储单元的阻值小于所述目标阻值，则判断所述重置电压是否大于最大的源线
电压，如果不是，则向所述存储单元施加置位电压，如果是，则结束所述方
法。
4.根据权利要求3所述的阻变存储器的操作方法，其中，如果存储单
元的电压大于最大源线电压，则判定该存储单元测试不通过，然后结束所述
方法。
5.根据权利要求2所述的阻变存储器的操作方法，其中，所述幅值升
高的重置电压等于源线电压与步长之和。
6.根据权利要求1所述的阻变存储器的操作方法，其中，所述初始重
置电压为脉冲电压，该脉冲电压的脉冲宽度为20-100ns。
7.根据权利要求6所述的阻变存储器的操作方法，其中，所述脉冲电
压的脉冲宽度为40-60ns。
8.根据权利要求1所述的阻变存储器的操作方法，其中，所述阻变存
储器阵列包括多个所述存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，吴华强，钱鹤，高滨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11