[发明专利]包括可变电阻元件的半导体器件和操作半导体器件的方法

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求于2011年9月6日在韩国知识产权局递交的第10-2011-0090200号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用全部包含于此。 

技术领域

本公开涉及半导体器件以及操作半导体器件的方法，更具体地，涉及包括可变电阻元件的半导体器件和操作该半导体器件的方法。 

背景技术

因为对大容量并且低功耗的存储器器件的需求正在增长，已经对下一代存储器器件进行了研究，下一代存储器器件不仅仅是非易失性存储器器件，而且还不需要被刷新。这样的下一代存储器器件被要求具有动态随机存取存储器（DRAM）的高集成特性，快闪存储器的非易失特性，静态RAM（SRAM）的高工作速度，等等。作为这样的下一代存储器器件，已引起关注的存储器器件的例子是：相变RAM（Phase change RAM，PRAM）、纳米浮栅存储器（Nano Floating Gate Memory，NFGM）、聚合物RAM（Polymer RAM，PoRAM）、磁RAM（Magnetic RAM，MRAM）、铁电RAM（Ferroelectric RAM，FeRAM）、电阻RAM（Resistive RAM，RRAM）。在这些存储器器件中，RRAM基于以下原理工作：当适当的高电压被施加于非导电材料时，产生电流流经的路径，因而降低了非导电材料的电阻。一旦路径产生，则可以通过向非导电材料施加适当的电压来取消或者再次产生该路径。 

发明内容

提供了一种半导体器件及操作该半导体器件的方法，所述半导体器件的可靠性通过改善流过其中的可变电阻元件的电流的散布（dispersion）而得到 提高。 

其他方面将在下面的描述中被部分地给出，并且从描述将部分地清晰，或者可以通过实践给出的实施例被习得。 

根据本发明的一个方面，一种操作半导体器件的方法包括操作包括可变电阻元件的半导体器件的方法，所述方法包括：把第一电压施加于可变电阻元件以便把可变电阻元件的电阻值从第一电阻值改变到第二电阻值，其中，第一电阻值和第二电阻值不同；感测流过被施加了第一电压的可变电阻元件的第一电流；确定第一电流是否落入第一范围和第二范围；如果第一电流未落入第一范围，则调制用于把可变电阻元件的电阻值从第二电阻值改变到第一电阻值的第二电压；和，如果第一电流未落入第二范围，则把第一电压再次施加于可变电阻元件。 

调制第二电压可以包括改变第二电压的绝对值和脉冲宽度中的至少一个。 

确定第一电流是否落入第一范围可以包括把感测的第一电流和第一电流的平均（average）进行比较。 

调制第二电压可以包括：当感测的第一电流低于第一电流的平均时增大第二电压，并且当感测的第一电流高于第一电流的平均时减小第二电压。 

调制第二电压可以包括：以第一电流的散布越大则第二电压的变化越大的方式来调制第二电压。 

所述方法还可以包括：当第一电流落入第一范围时保持第二电压恒定。 

当第一电流大于第二范围的最大值时可以执行再次施加第一电压。 

所述方法还可以包括：当第一电流未落入第二范围并且第一电流小于第二范围的最小值时，把经调制的第二电压施加于可变电阻元件。 

所述方法还可以包括：把经调制的第二电压施加于可变电阻元件。 

可以在对可变电阻元件执行擦除操作时，执行施加经调制的第二电压。 

第二电阻可以大于第一电阻。 

第一电阻可以是置位电阻（set resistance），并且第二电阻可以是复位电阻（reset resistance）。 

感测流过可变电阻元件的第一电流可以包括：通过施加读电压来感测流过被施加了第一电压的可变电阻元件的第一电流，所述读电压的绝对值低于第一电压。 

在确定第一电流是否落入第一范围之前，所述方法还可以包括：确定第一电流是否落入验证范围，所述验证范围是与第二电阻值相对应的数据的电流范围。 

如果第一电流大于验证范围的最大值，则所述方法还可以包括改变第一电压。 

可以重复地执行把被改变的第一电压施加于可变电阻元件和感测流过可变电阻元件的第一电流。 

如果第一电流小于验证范围的最小值，则所述方法还可以包括：把第三电压施加于可变电阻元件，以便把可变电阻元件的电阻值从第二电阻值改变到第一电阻值。 

在施加第三电压之后，可以重复地执行把第一电压施加于被施加了第三电压的可变电阻元件和感测流过可变电阻元件的第一电流。