[发明专利]一种降低阻变存储器形成电压的电形成方法

说明书

本发明公开了一种降低阻变存储器形成电压的电形成方法，包括如下步骤：对所述阻变存储器施加正向电压，在所述阻变存储器中形成由所述活性电极指向所述惰性电极电场；对所述阻变存储器施加反向电压，在所述阻变存储器中形成由所述惰性电极指向所述活性电极电场；循环上述步骤多次，直至实现对氧化物层的软击穿，在氧化物中形成导电丝，完成电形成过程；正向电压大于反向电压。正向电压实现氧离子的部分移动，带电氧空位部分积累；反向电压实现电子跃过势垒，中和带电氧空位，通过重复施加正向电压和反向电压，实现中性氧空位积累，实现阻变存储器的软击穿，又由于正、负向电压均小于正常形成电压，故降低了电形成步骤的操作电压。

技术领域

本发明属于阻变存储器技术领域，更具体地，涉及一种降低阻变存储器形成电压的电形成方法。

背景技术

阻变存储器最基本的结构是由上下电极和中间功能层组成的“三明治”结构，其具有可缩小性好、存储密度高、读写速度快、结构简单、与CMOS工艺兼容等优势，已广泛被认为是作为下一代存储器的候选者。阻变存储器由最开始的初始状态进入低阻状态需要一个很高的形成电压，使单元软击穿，形成导电丝。由于较高的形成电压会提高外围电路的复杂程度，降低器件的可靠性，不利于阻变存储器的产业推广。为推动阻变存储器的产业化，急需降低器件形成电压的方法。

现有降低阻变存储器形成电压的方法是采用溅射或者原子层淀积的工艺生长氧化物存储材料时，通过工艺调控减少氧化物中氧元素的含量，使氧化物材料中存在大量的氧空位，从而降低阻变存储器所需要的形成电压。或是依次制备惰性下电极、氧化物层和活性上电极，然后在缺氧气氛退火，在氧化物层和活性电极层之间形成含有缺陷的界面层，从而降低形成电压。

在这两种方法中，均是在氧化物层引入大量的氧空位缺陷，从而使单元更容易形成导电丝，降低形成电压。不过，由于大量氧空位的引入，会导致器件的高阻态电阻较低，进而导致阻变存储器的窗口很窄，增加器件的误码率。同时，大量氧空位的引入也会使器件的保持时间缩短，可擦写次数减少，器件的整体性能变差。因此需要研究一种在保持器件性能前提下，可有效降低形成电压的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种降低阻变存储器形成电压的电形成方法，其目的在于解决现有的方法由于采用引入大量的氧空位缺陷而导致不能再降低形成电压同时兼顾良好的器件性能的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种降低阻变存储器形成电压的电形成方法，阻变存储器包括依次排列的活性电极、氧化物层以及惰性电极，包括如下步骤：

S1对阻变存储器施加正向电压，在阻变存储器中形成由活性电极指向惰性电极电场；促使氧离子向活性电极的移动，在氧化物层中产生部分带电的氧空位，

S2对阻变存储器施加反向电压，在阻变存储器中形成由惰性电极指向活性电极电场；促使电子跃过活性电极的界面势垒，中和氧化物层中的带电氧空位，在靠近活性电极与氧化物层界面的氧化物层形成中性氧空位，实现中性氧空位积累；

S3判断所述阻变存储器的电流是否出现跃迁，若是，在所述氧化物层中形成导电丝，电形成过程完成，否则进入步骤S1；

其中，正向电压小于正常形成电压，正向电压大于反向电压；正常形成电压通过向阻变存储器施加电压在阻变存储器中形成由活性电极指向惰性电极电场使得阻变存储器软击穿获得。

优选地，步骤S1中对阻变存储器施加正向电压通过对活性电极施加正电压同时惰性电极接地实现或通过对惰性电极施加负电压同时活性电极接地实现。

优选地，步骤S2中对阻变存储器施加反向电压通过对活性电极施加负电压同时惰性电极接地实现或通过对惰性电极施加正电压同时活性电极接地实现。

优选地，阻变存储器为没有进行过任何电学测试的阻变存储器，且阻变存储器的电阻是制备后的初始状态电阻。