[发明专利]阻变存储器单元

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及制造技术，更具体地说，涉及一种阻变存储器单元。

背景技术

随着可携式个人设备的流行，非挥发性存储器由于具有在无电源供应时仍能维持记忆状态和操作低功耗等优点，逐渐成为半导体工业中的研发重点。目前市场上的非挥发性存储器仍以闪存(Flash)为主流，而相对于Flash，阻变存储器，即电阻转变型随机存取存储器(RRAM，Resistiverandom access memory)，在单元面积、器件密度、功耗、编程/擦除速度、3D集成和多值实现等诸多方面都具有极大优势，受到国内外大公司和科研院所的高度关注，逐渐成为目前新型非挥发性存储器件中的研究重点。

RRAM的基本结构为上电极-阻变功能层-下电极的垂直结构，通过阻变功能层中阻变材料的特性，在上下电极所加电压的作用下，器件的电阻会在高阻态、低阻态之间发生转变，实现“0”和“1”的存储。通常地，RRAM在外加电压下的转变特性有两种，一种是单极性RRAM，即电阻的转变发生在相同的电压极性上，另一种是双极性RRAM，即电阻的转变发生在相反的电压极性上。

对于RRAM，可以采用交叉阵列结构来实现高密度存储。在交叉阵列结构中，在相互垂直的字线(WL，Word Line)和位线(BL，Bit Line)的交叉点处确定一个存储器件，每个存储器件通过位线和字线实现其选通和读写操作。然而，由于交叉阵列中存储器件具有对称的电学特性，使得该结构存在串扰(crosstalk)的问题，如图1所示，在一个2x2的交叉存储阵列中，坐标为(1，1)的存储器件处于高阻状态，其余三个相邻存储器件(1，2)、(2，2)和(2，1)都处于低阻状态，这时在(1，1)存储器件所在的字线上加读电压时，希望的电流通路为(1，1)→(2，1)(如图1中实线所示)，但实际上电流会沿着低阻通道(2，1)→(2，2)→(1，2)(图1中实线所示)进行传导，形成一个漏电通道，使得这时本处于高阻状态的(1，1)存储器件被误读成低阻态，这就是串扰。这种串扰问题会导致的受访存储器件的误读，这种误读会大大降低存储器的可靠性。

通常地，将整流二极管串联到RRAM上组成阻变存储器单元，由阻变存储器单元组成的交叉阵列，以整流二极管为选通器件，通过具有整流特性的整流二极管来解决串扰问题。但是，目前的整流二极管都只具有单向的整流特性，不能在反方向上提供足够的电流，因此该整流二极管只能够同单极性RRAM相串联，来解决单极性RRAM的串扰问题，而不能解决双极性RRAM的串扰问题。

发明内容

本发明实施例提供一种阻变存储器单元，可以解决单极性和双极性阻变存储器的串扰问题，提高了阻变存储器的可靠性。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种阻变存储器单元，包括：阻变存储器和双态电阻器，其中，所述阻变存储器串接所述双态电阻器，所述双态电阻器为具有双向非对称整流特性的选通器件。

可选地，所述阻变存储器具有单极性阻变特性，所述双态电阻器的第一电压极性下的最大阈值电压为V₁、第二电压极性下的最大阈值电压为V₃，所述阻变存储器的设置电压为V_set、重置电压为V_reset，其中，V_set＞|V₁|，V_reset＞|V₁|，|V₃|＞|V₁|。

可选地，所述阻变存储器具有单极性阻变特性，所述双态电阻器的第一电压极性下的最大阈值电压为V₁、第二电压极性下的最大阈值电压为V₃，所述阻变存储器的重置电压为V_reset，当阻变存储器处于低阻态时，对阻变存储器单元加读电压为V_read，其中，|V₁|＜V_read＜V_reset，|V_read|＜|V₃|。

可选地，所述阻变存储器具有双极性阻变特性，所述双态电阻器的第一电压极性下的最大阈值电压为V₁、第二电压极性下的最大阈值电压为V₃，所述阻变存储器的设置电压为V_set、重置电压为V_reset，其中，V_set＞|V₁|。