[发明专利]电阻存储器的激活操作方法

说明书

技术领域

本发明属于电阻存储器领域，具体涉及一种电阻存储器的激活操 作方法。

背景技术

由于便携式电子设备的不断普及，不挥发存储器在整个存储器市 场中的份额越来越大，其中90％以上的份额被FLASH占据。但是由于 串扰(cross talk)、以及隧穿层不能随技术代发展无限制减薄、与 嵌入式系统集成等FLASH发展的瓶颈问题，迫使人们寻找性能更为优 越的新型不挥发存储器。最近，电阻随机存储器(Resistive Random Access Memory，简称为电阻存储器)因为其高密度、低成本、有很 强的随技术代发展能力等特点引起高度关注。电阻存储器利用存储介 质的电阻在电信号作用下，在高阻和低阻间可逆转换的特性来存储信 号，存储介质可以有很多种，主要使用的材料有：多元氧化物(如： SrZrO3、PbZrTiO3、Prl-xCaxMnO3)、二元金属氧化物材料。当前电 阻存储器的存储介质通过溅射、金属热氧化等方法制备完毕以后，存 储介质的电阻状态为高组态，也即电阻存储器的初始高祖态。

图1所示为电阻存储器的存储介质的I—V特性曲线的示意图。 如图1所示，曲线100表示初始高阻态的电阻存储介质的激活操作的 I-V曲线，电压扫描方向如箭头所示，当电压从0开始向正向逐渐增 大到V_F时，电流会突然迅速增大达到钳制电流值(也即限制电流值) I_comp，表明存储介质从初始高阻态突变成低阻态；我们定义此电阻转 换过程为激活操作(Forming)过程，V_F定义为该存储介质的激活电 压(Forming Voltage)；通过激活操作以后，所述电阻介质具有存储 特性。曲线101表示存储介质在激活操作以后的复位操作的I-V曲线， 当电压由0向负向逐渐增大到V_RESET时，电流达到最大值，此后电流 会突然迅速减小，表明存储电阻从低阻态突变成高阻态；存储介质从 低阻态向高阻态转变的过程称之为复位操作(Reset)，V_RESET为复位电 压。曲线102表示存储介质在复位操作以后的置位操作的I-V曲线， 当电压由0向正向逐渐增大到V_SET时，电流会突然迅速增大达到钳制 电流值I_comp，表明存储电阻从高阻态突变成低阻态；存储介质从高阻 态向低阻态转变的过程称之为置位操作(Set)，V_SET为置位电压。曲 线101和102表面电阻存储介质在激活操作以后具有存储特性。通常 情况下，激活电压V_F高出V_SET和V_RESET很多。

图2所示为目前电阻存储器的激活操作方式相对于其他操作方 式的比较图。现有技术中，电阻存储器的激活操作一般通过在存储器 两端施加一个电压值大于激活电压V_F的固定脉冲宽度的电压脉冲， 使存储介质在脉冲时间内的电压偏置达到或者大于激活电压V_F，从而 实现存储器从初始高阻态向低阻态转换。如图2所示，激活操作的脉 冲电压的高度比正常的复位和置位操作脉冲的电压高度高很多。因此 现有技术的电阻存储器的激活操作方法需要比正常复位和置位操作 高的电压，主要有如下不足：(1)针对激活操作的高电压特征，电阻 存储器的驱动电路中就得增设电荷泵电路来产生额外的高压；(2)当 存储器阵列较大时，需要激活操作的存储器增加，激活操作的次数增 多，为保证与存储介质串联用作选通和限流的MOS管在多次高压操作 后的可靠性，该MOS管必须使用高压制造工艺；(3)激活操作的电压 较高，易损坏存储介质，甚至使其被击穿而失去存储性能。综上所述， 现有技术中电阻存储器的激活操作方法的高电压特性将制约电阻存 储器的实际应用。

发明内容

本发明旨在提供一种能在电阻存储器的激活电压以下完成电阻 存储器激活操作的方法，以解决现有技术高电压偏置带来的弊端。