[发明专利]半导体存储设备

权利要求书

1.一种半导体存储设备，包括：

由存储单元配置的存储单元阵列，多个所述存储单元分别被布置在行方向上和列方向上，每个存储单元包括可变电阻元件，其中电极被支承在可变电阻器的两个端子中的每一个处，电阻状态由所述两个端子之间的电阻特性和通过在所述两个端子之间施加电介质应力在两个或更多个不同的电阻状态之间的转变来界定，并且所述转变之后的一个电阻状态被用于存储信息，其中

在所述存储单元阵列中的一个或多个选择的存储单元的随机写中，

对所述选择的存储单元中的每一个执行擦除动作或编程动作，

在所述擦除动作中，用于将所述选择的存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻状态转变到具有最低电阻值的被擦除状态的擦除电压脉冲被施加到所述选择的存储单元，而不管所述选择的存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻状态如何，并且

在所述编程动作中，所述擦除电压脉冲被施加到所述选择的存储单元，并且用于将所述选择的存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻状态从所述被擦除状态转变到预定的电阻状态的第一编程电压脉冲被施加到所述选择的存储单元，而不管所述选择的存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻状态。

2.根据权利要求1所述的半导体存储设备，其中

在执行所述擦除动作或所述编程动作之前不执行读所述选择的存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻状态的初始验证动作。

3.根据权利要求1所述的半导体存储设备，进一步包括：

验证部，其在已经执行了所述编程动作之后执行验证所述选择的存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻特性是否在所述预定的电阻状态的电阻分布范围之内的验证动作，其中

在所述验证动作中，在所述选择的存储单元当中检测到其可变电阻元件的电阻特性在所述预定的电阻状态的所述电阻分布范围之外的存储单元的情况下，

重复地执行第二编程动作，直到在所述电阻分布范围之外的所述存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻特性被恢复到所述预定的电阻状态的所述电阻分布范围之内为止，并且

在所述第二编程动作中，所述擦除电压脉冲被施加到所述存储单元，并且用于将在所述电阻分布范围之外的所述存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻状态从所述被擦除状态转变到所述预定的电阻状态的第二编程电压脉冲被施加到所述存储单元，而不管在所述电阻分布范围之外的所述存储单元的所述可变电阻元件的所述电阻状态如何。

4.根据权利要求3所述的半导体存储设备，其中

在所述第二编程动作被重复多次的情况下，

在首次的所述第二编程动作中，

所述第二编程电压脉冲被设置为具有比所述第一编程电压脉冲的电压幅度的绝对值更小的电压幅度的绝对值，或被设置为当施加所述第二编程电压脉冲时具有比当施加所述第一编程电压脉冲时更小的在所述可变电阻元件中流过的电流的量，并且

在第二次和随后次的所述第二编程动作中，

所述第二编程电压脉冲的所述电压幅度的所述绝对值或当施加所述第二编程电压脉冲时在所述可变电阻元件中流过的电流的量随着执行所述第二编程动作的次数的增加而逐步地增加。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的半导体存储设备，其中

所述存储单元中的每一个都包括连接到在所述可变电阻元件的所述可变电阻器的一个端子上的所述电极的电流控制元件，并且

所述电流控制元件是具有连接到在所述可变电阻器的所述一个端子上的所述电极的源极或漏极的晶体管。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的半导体存储设备，其中

所述存储单元中的每一个都包括连接到在所述可变电阻元件的所述可变电阻器的一个端子上的所述电极的电流控制元件，并且

所述电流控制元件是具有连接到在所述可变电阻器的所述一个端子上的所述电极的阳极或阴极的二极管元件。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的半导体存储设备，其中

所述可变电阻器通过包括Al、Hf、Ni、Co、Ta、Zr、W、Ti、Cu、V、Zn以及Nb中的至少一个的金属氧化物或氮氧化物来配置的。