[发明专利]一种消除过写、误写现象的电阻随机存储器

说明书

技术领域

本发明属于存储器技术领域，具体涉及一种消除过写、误写现象的电阻随机存储器(Resistance Random Access Memory，RRAM)，尤其涉及一种带用于反馈的、检测电阻和比较器的电阻随机存储器结构。

背景技术

电阻随机存储器(RRAM)是利用存储介质(如某些二元金属氧化物)具有明显的双稳态的特性来存储信息的。电阻随机存储器的存储介质在电信号(电流脉冲信号或者电压脉冲信号)的作用下，使存储介质在高电阻状态(High Resistance State，HRS)和低电阻(Low Resistance State，LRS)状态之间可逆转换，从而实现存储功能。这两个状态可以在一定条件下方便的进行互相转换，由此可以分别用这两个状态来存储0、1信息。现有技术报道中，Cu_xO(1＜x≤2)、WO_x(1＜x≤3)、镍的氧化物、钛的氧化物、锆的氧化物、铝的氧化物、铌的氧化物、钽的氧化物、铪的氧化物、钼的氧化物、锌的氧化物、SrZrO₃、PbZrTiO₃、Pr_1-xCa_xMnO₃等金属氧化物都可以作为电阻随机存储器的存储介质。

图1所示为现有技术的电阻随机存储器单元(未包括选通管)结构示意图。如图1所示，101表示存储介质，102和103分别表示存储介质的第一端和第二端。在该电阻随机存储器单元结构中，以存储介质101是Cu_xO(1＜x≤2)为例，我们将高阻态定义为″0″，低阻状态定义为″1″。由低阻态写为高阻态(写″0″操作)定义为Reset操作(复位操作)，由高阻态写为低阻态(写″1″操作)定义为Set操作(置位操作)。以下结合图2至图4说明图1所示结构电阻随机存储器单元的操作特性。

当存储介质101的初始状态为高阻态，即为“0”时，如图2所示，在102端加高电压，在103端加低电压，即使得存储介质101两端存在一个“正向”(由于结构的对称性，其正向和方向可以根据个人定义)的Vset压降，可以将存储介质由高阻态变成低阻态，即完成写″1″操作(即Set操作)。相反的，当存储介质101的初始状态为低阻态，即为“1”时，如图3所示，在102端加低电压，在103端加高电压时，即使得存储介质101两端存在一个“负向”的Vreset压降，可以将存储介质由低阻态变成高阻态，即完成写″0″操作。一般来说，对于电阻随机存储器的存储介质，写″1″操作的电压Vset要大于写″0″操作的电压Vreset。然而，用某些阻变材料制成的存储单 元还存在能够“负向”写“1”操作的特性。如图4所示，当存储介质为高阻态时，在103端加高电压，在102端加低电压，即仍然在存储介质101两端加上“负向”电压，但却仍可以实现Set操作。

将许多个包括选通管的基本存储单元排列成阵列，即可得到存储阵列，再配合上外围电路就可以组成一块基本的电阻随机存储器。进一步，说明电阻随机存储器的过写操作现象。

图5所示为现有技术的电阻随机存储器结构示意图。如图5所示，如普通存储器一样，该电阻随机存储器包括存储阵列、行译码器607、列译码器609、列选通管610、写驱动电路611、读驱动电路612、输入/输出缓冲模块617等。601表示存储阵列中的一个基本存储单元。以该存储单元601为例，每个基本存储单元由存储介质602和选通晶体管603组成。选通晶体管603为MOS管，MOS管的漏极(Drain)与存储介质602串联在一起，源极(Source)连接到源线606，同一阵列所有MOS管的源极都连往同一源线。存储介质602的另一端连接到位线604，同一列中的基本存储单元的对应端口都是连接到同一根位线上的。选通晶体管603的栅极(Gate)连接到字线608，同一行中的基本存储单元晶体管的对应端口也都是连接到同一根字线上的。行译码器607负责选中需要进行操作的字线；列译码器609控制列选通管610选中需要进行操作的位线。对存储单元的读写操作分别是由读驱动电路612和写驱动电路611完成。开关613-616负责开启读写操作时的路径。