[发明专利]编程电阻存储器件的方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请涉及并根据35USC§119要求2006年8月28日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请号2006-81617的优先权，在此将其全部公开内容引入供参考。

技术领域

本发明涉及编程存储器的方法，更具体，涉及编程电阻存储器件的方法，其中根据数据存储层的电阻变化编程数据。

背景技术

通常，即使当电源被切断时，非易失性存储器件中的存储数据也保持完整。非易失性存储器件被用于计算机、移动通信终端、存储卡等。

快闪存储器件是非易失性存储器件的一种类型。快闪存储器件典型地包括具有叠栅结构的存储单元。每个叠栅结构通常包括隧穿绝缘层、浮栅、介质层以及控制栅电极。当隧穿绝缘层具有高质量并且单元具有增加的耦合比时，快闪存储器件可以具有较高的单元可靠性和提高的编程效率。

现在对于研制新型非易失性存储器件的研究正在继续。例如，该研究包括研制使用具有通过电脉冲可以反向改变的电阻的材料层作为数据存储层的非易失性存储器件。这些非易失性存储器件与使用电容器作为数据存储层存储器件相比，可以具有提高的集成度(密度)，数据存储电容量通常由电容器的尺寸决定。

非易失性存储器件的另一种类型的例子是相变存储器件(PRAM)，其使用通过施加的电脉冲从非晶态至结晶态反向改变的相变材料层。再有的例子是使用可变电阻材料层作为数据存储层的电阻随机存取存储(RRAM)器件。该可变电阻材料层具有根据施加电脉冲的极性和/或数量的可逆电阻变化。可变电阻材料层可以包括巨磁阻(CMR)材料层，如Pr_1-xCa_xMnO₃(PCMO)层。但是，在整个晶片上形成具有均匀晶体结构的PCMO层通常是困难的，以及使用光刻工艺不能容易地构图该PCMO层。因此，在存储器件中使用PCMO层可能是困难的。

新型非易失性存储器件的另一种例子是使用二元金属氧化物层作为数据存储层的RRAM器件。当通过电脉冲产生或消除导电细丝时，二元金属氧化物层具有电阻变化。

下面描述使用二元金属氧化物层作为数据存储层来编程RRAM器件的方法。具有超过第一临界值的数量的电脉冲被施加到数据存储层，以在数据存储层中产生导电细丝，以便在RRAM器件中可以编程置位态。因此，通过产生的导电细丝，数据存储层的电阻可以被减至低于基准电阻。此外，具有超过第二临界值的数值的电脉冲被施加到数据存储层，以消除(除去)数据存储层中的导电细丝，以便在RRAM器件中可以编程复位态。因此，通过产生的导电细丝，数据存储层的电阻可以增至高于基准电阻并回到基准电阻级别。

当电脉冲被施加到数据存储层，以产生导电细丝，且因此编程RRAM器件时，具有恒定电流的单脉冲通常被施加到每个存储单元。但是，当单脉冲被施加到每个存储单元时，在某些存储单元中可以充分地产生导电细丝，在其他存储单元中不能充分地产生导电细丝，因为每个存储单元通常不具有相同的置位切换特性。没有足够导电细丝的存储单元可以具有很高的置位电阻。

因此，为了可以产生置位切换，具有足够高电流的电脉冲被典型地施加到存储单元，以充分地减小所有单元的置位电阻。但是，当具有高电流的电脉冲被施加到存储单元时，复位电阻可能被减少到非常低的值。此外，复位态中的电流典型地增加，以致增加的功率量可能被消耗。因此，稳定地编程RRAM器件可能是困难的，导致在置位态和复位态中产生存储单元的电阻分布。

发明内容

本发明的实施例包括编程RRAM器件的方法。在测量数据存储层图形的电阻同时，增加的置位电流被施加到RRAM器件的数据存储层图形，直到该电阻表示数据存储层图形中的置位态。在测量数据存储层图形的电阻同时，增加的复位电压被施加到RRAM器件的数据存储层图形，直到该电阻表示数据存储层图形中的复位态。

在再一实施例，施加增加的置位电流包括，重复交替地施加置位电流脉冲和第一电脉冲，其中该置位电流脉冲减小数据存储层图形的电阻，以及通过第一电脉冲测量数据存储层图形的电阻，以及其中每当置位电流脉冲被施加时，该置位电流脉冲具有增加的电流。施加增加的复位电压包括，重复交替地施加复位电压脉冲和第二电脉冲，其中该复位电压脉冲增加数据存储层图形的电阻，以及通过第二电脉冲测量数据存储层图形的电阻，以及其中该复位电压脉冲每当它被施加时具有增加的电压。