[发明专利]具有异质结结构的阻变存储器及其读取方法

说明书

技术领域

本发明属于新型半导体器件制造领域，尤其涉及一种具有异质结结构的阻变存储器及其读取方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展和电子设备在社会中的进一步普及，特别是手机等便携电子的普及和特殊电子设备如医疗仪器等的发展，微电子尺寸在不断地进行缩小过程。同时影音娱乐等的发展导致数据规模不断增大，进而导致存储器，特别是非易失性存储器的应用变得越来越重要。当今社会的非易失性存储器中FLASH存储器占据着绝对主流，但是随着微电子尺寸进入10纳米以下，传统的FLASH存储器出现了大量的缺陷。而新型阻变存储器（RRAM）有着众多的优势，包括良好的可缩小性能、方便进行3D堆叠、结构简单、存储密度高、操作电压低、操作电流小、读写速度快、功耗低、且与传统CMOS兼容等。新型阻变存储器RRAM结构为上下电极间填充一元或多元金属氧化物的三明治结构，其中填充的一元或多元金属氧化物层为阻变层。其工作机理是根据施加在此结构上的电压的不同，阻变层的电阻在高阻态和低阻态间发生相应变化，从而开启或阻断电流流动通道，利用高阻和低阻状态的显著差别储存信息。在由存储单元制作存储阵列时，纵横交互矩阵结构（cross-bar）以存储密度大等优点成为世界各地研究组的首选。然而，纵横交互矩阵结构阻变存储器因为漏电流和结构本身的原因，某一阻变存储单元的状态很可能对临近单元造成影响，形成误操作，成为纵横交互结构致命的缺点。

具体地，图1为常规的纵横交互矩阵结构（cross-bar）阻变存储器（RRAM）的结构示意图，其中，横线表示字线或位线中的一种，竖线表示字线或位线中的另一种，字线位线交叉处的为之间的方块儿表示的是阻变存储单元，每个阻变存储单元都有高低阻两种状态来存储数据0和1。只需要选择一条字线和一条位线就可以来选定某个位置的阻变存储单元，从而可以对此该单元进行数据的写入和读出。

图2为常规的纵横交互矩阵结构（cross-bar）的误操作的示意图。选择竖线A和横线B则选定了一个高阻单元，读的时候分别施加0V和+1V的电压（即读电压Vread为1V）；假若附近三个单元都是低阻，由图中电流线可以发现读出的结果是低阻，因此造成了误操作，导致了不良后果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种稳定可靠、读取准确的具有异质结结构的阻变存储器。本发明的另一个目的在于提出一种稳定可靠、读取准确的具有异质结结构的阻变存储器的读取方法。

为达到上述目的，本发明实施例的具有异质结结构的阻变存储器，其阻变存储单元包括：下电极；形成在所述下电极之上的阻变层；形成在所述阻变层之上的附加氧化层，其中，所述附加氧化层与所述阻变层构成异质结结构，所述下电极通过金属互连与阻变存储器的字线或位线中的其一相连，所述异质结结构通过金属互连与阻变存储器的字线或位线中的另一相连，所述字线与位线呈横纵交叉。

优选地，所述阻变层与所述附加氧化层之间还包括上电极。

优选地，所述阻变层为TiO_x层；附加氧化层为WO_x。

由上可知，根据本发明实施例的具有异质结结构的阻变存储器具有稳定可靠、读取准确的优点。

为达到上述目的，本发明实施例的具有异质结结构的阻变存储器的读取方法，采用本发明公开的具有异质结结构的阻变存储器，包括以下步骤：在所述阻变存储单元对应的字线或位线的其一加电压+0.5Vread，在所述阻变存储单元对应的字线或位线的另一加电压-0.5Vread，读取数据。

优选地，所述Vread为1V。

由上可知，根据本发明实施例的具有异质结结构的阻变存储器的读取方法具有稳定可靠、读取准确的优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是常规的纵横交互矩阵结构阻变存储器的结构示意图；

图2是常规的纵横交互矩阵结构阻变存储器的误操作的示意图；

图3是本发明实施例的具有异质结结构的阻变存储器的阻变存储单元的结构示意图；

图4是WO_x、TiO_x、TiO_x/WO_x的电流电压特性曲线图；