[发明专利]一种电阻型随机读取存储器及其写操作方法

说明书

技术领域

本发明属于电阻型随机读取存储器(ResistiveRandomAccessMemory,ReRAM)技术领域，涉及一种监测开始由高阻态(HighResistanceStage，HRS)向低阻态(LowResistanceStage，LRS)转换/开始由LRS向HRS转换的时间点来进行置位(Set)/复位(Reset)操作的写操作方法以及实现该写操作方法的ReRAM。

背景技术

电阻型随机读取存储器(ReRAM)因为其不挥发、低成本、高密度、可突破工艺技术代发展限制等特点而被广泛研究，并认为是可能取代闪存(FlashMemory)的半导体存储技术之一。

ReRAM的每个存储单元中，其是通过偏置的电信号作用使存储介质在HRS和LRS之间可逆转换，从而实现存储功能，其中，从HRS向LRS转换通常被定义为Set(置位)操作，从LRS向HRS转换通常被定义为Reset(复位)操作。Set操作和Reset操作构成了ReRAM的写操作。

Deok-HwangKwo等人在杂志NatureNanotechnology上发表的文章“AtomicstructureofconductingnanofilamentsinTiO2resistiveswitchingmemory”表明，在Set操作过程中，存储介质中会通过诸如氧空位移动来形成多个导电熔丝(ConductiveFilament，CF)，从而实现存储介质的上电极(TE)和下电极(BE)之间的低阻导通；并且，在Reset操作过程中，CF被切断或消除以实现高阻转换。

并且发现，偏置在ReRAM上的电信号进行写操作时，不同的电信号形式可以影响存储介质的CF的变化，从而影响ReRAM的存储性能，例如,耐久性(Endurance)、数据保持能力(DataRetention)和高阻值/低阻值窗口等方面的存储性能。因此，写操作对于存储器的存储性能是非常重要的。

Sang-beomKang等人的美国专利号为US7,920,405B2、题为“CIRCUITSANDMETHODSFORADAPTIVEWRITEBIASDRIVINGOFRESISTIVENON-VOLATILEMEMORYDEVICES”的专利中，其揭示了ReRAM的一种写电压阶梯递增的写操作方法，其写操作的Set电压如图1所示，图1揭示的为现有技术的一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。在该专利中，揭示了动态地反馈写电压变化以判断是否写操作成功来及时切断写电压。

Chih-HeLin等人的美国专利公开号为US2012/0075908A1、题为“RESISTIVERANDOMACCESSMEMORYANDVERIFYINGMETHODTHEREOF”的专利中，其揭示了ReRAM的又一种写电压脉冲逐步递增的写操作方法，如图2所示，图2揭示的为现有技术的又一实施例的ReRAM的Set操作信号示意图。在该专利中，每一级逐步递增的电压脉冲偏置上去结束后，都要进行验证操作来验证写操作是否成功，从而停止偏置写电压脉冲。

发明内容

本发明的目的在于，通过改变写操作过程来提高ReRAM的存储性能。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种电阻型随机读取存储器，包括：

写操作信号生成模块(350)，其用于至少生成置位(Set)/复位(Reset)操作信号的预操作信号以及电压逐渐下降/上升的转换操作信号；以及

开始转换监测模块(310)，其至判断被偏置有所述预操作信号的电阻型随机读取存储器的存储单元是否发生开始由高阻态/低阻态向低阻态/高阻态转换，并在发生开始由高阻态/低阻态向低阻态/高阻态转换时输出第一反馈信号(FB1)；

其中，所述写操作信号(350)生成模块基于所述第一反馈信号(FB1)生成所述转换操作信号并将其偏置在所述存储单元上以继续进行所述由高阻态/低阻态向低阻态/高阻态转换的置位/复位操作过程。

在一优选实施例中，所述开始转换监测模块(310)还被配置用于监测置位/复位操作是否成功、并在监测到成功进行置位/复位操作时输出第二反馈信号(FB2)；

并且，所述写操作信号(350)生成模块基于所述第二反馈信号(FB2)终止生成所述转换操作信号。

按照本发明的又一方面，提供一种电阻型随机读取存储器的写操作方法，在所述写操作方法的置位(Set)/复位(Reset)操作过程中，包括以下步骤：