[发明专利]用于编程可编程电阻性存储元件的方法与设备

说明书

本发明公开了一种用以编程可编程电阻存储单元的方法，包括：执行一个或多个叠代直到验证通过。此些叠代包括：a)施加一编程脉冲至存储单元；以及b)在施加编程脉冲后，验证存储单元的电阻是否在一目标电阻范围中。在验证通过的该一个或多个叠代的一叠代后，c)施加一稳定化脉冲至存储单元，此稳定化脉冲具有与施加至存储单元的编程脉冲相同的极性。在施加稳定化脉冲后，第二次验证决定可编程元件的电阻是否在目标电阻范围中。包含步骤a)、b)、c)、及d)的叠代系被执行直到第二次验证通过。方法及设备系被描述以编程多个此种存储单元，包含在编程后施加相同极性的稳定化脉冲。

技术领域

本发明是有关于一种改进存储单元数据状态保存的方法，存储单元包含含有可编程电阻的可编程元件。

背景技术

可编程电阻非易失性存储器使用存储材料例如是金属氧化物材料，透过适于在集成电路中实现的多个位阶的电性脉冲的施加，这种材料的电阻值会在两个或多个稳定电阻范围之间变化。此两个或多个电阻范围对应至数据状态。存取线例如是耦接至存储单元的位线及字线系连接至电路以执行编程操作，例如设定(SET)及复位(RESET)操作，这使得可编程元件切换在较低及较高的电阻范围之间。

如图1所示，一种用来编程此存储单元的已知方法为透过增量步进脉冲编程(incremental step pulse programming,ISPP)。为了执行复位(RESET)操作，举例来说，一编程脉冲(RESET1)系被施加，接着一验证步骤用来决定可编程元件的电阻是否在目标电阻范围中。若不在目标电阻范围中，具有较高振幅的第二编程脉冲(RESET2)系被施加，接着另一验证步骤，等等。脉冲宽度可被增加而不是振幅，或者脉冲宽度与振幅均增加。这些脉冲及验证的叠代，可被称作编程及编程验证周期，持续进行直到验证步骤确认此可编程元件的电阻落在目标电阻范围中。

然而，被发现的是阵列中的部分存储单元在编程及验证后无法维持在设定(SET)或复位(RESET)的电阻范围中，并且有时，这可能是相对短的时间，在验证步骤后可编程材料可经历一变化使得存储单元具有目标范围外的电阻。图2绘示机率的示意图，基于复位(RESET)(高电阻范围)中所有存储单元已被验证而具有验证位阶上面的电阻后一小段时间的分布，如垂直点线所示。此示意图显示在复位(RESET)操作后，复位(RESET)范围中一些存储单元的电阻可能改变的有限机率，落在验证位阶下面，如箭号所示。

若能提供一种方法设备置以改进可编程电阻存储单元中的可编程数据的保存，将是有帮助的。

发明内容

提出一种编程可编程电阻存储单元的方法。此方法包含执行一个或多个叠代，直到验证通过。此些叠代包含a)施加编程脉冲至存储单元；以及b)在施加编程脉冲后，验证存储单元的电阻是否在一目标电阻范围中。在验证通过的该一个或多个叠代的一叠代后，c)施加一稳定化脉冲至存储单元，此稳定化脉冲具有与施加至存储单元的编程脉冲相同的极性。对于步骤a)及b)，至少一叠代包含改变编程脉冲的振幅，且稳定化脉冲的振幅为验证通过的叠代中的稳定化脉冲的振幅的函数。相仿地，对于步骤a)及b)，至少一叠代包含改变编程脉冲的脉冲宽度，且稳定化脉冲的脉冲宽度为验证通过的叠代中的稳定化脉冲的脉冲宽度的函数。

在实施例中，在施加稳定化脉冲后，d)第二次验证步骤决定可编程元件的电阻是否在目标电阻范围。若第二次验证未通过，包含步骤a)、b)、c)、及d)的叠代系被执行直到第二次验证通过。一个或多个额外的稳定化脉冲在此稳定化脉冲后可被施加。编程方法可改变存储单元的电阻从较低电阻范围至较高电阻范围，或从较高电阻范围至较低电阻范围。

存储单元的可编程元件可包含具有可编程电阻的金属氧化物。