[发明专利]电阻式随机存取存储器及其重置方法

说明书

本发明提供一种电阻式随机存取存储器包括至少一存储单元。至少一存储单元包括：上电极、下电极、数据存储层、氧吸附层、第一阻障层以及氧供应层。数据存储层配置在上电极与下电极之间。氧吸附层配置在数据存储层与上电极之间。第一阻障层配置在氧吸附层与数据存储层之间。氧供应层配置在氧吸附层与上电极之间以和/或配置在氧吸附层与第一阻障层之间。

技术领域

本发明涉及一种存储器及其重置方法，尤其涉及一种电阻式随机存取存储器及其重置方法。

背景技术

电阻式随机存取存储器(Resistive random access memory,RRAM)是一种非易失性存储器。RRAM可利用阻态的改变来存储或存储数据。RRAM与集成电路工艺的兼容性极佳。

在RRAM中，形成(forming)、设定(set)以及重置(reset)三个操作为确保RRAM的电气特性以及数据保持能力(data retention)的三个重要步骤。然而，在多次操作后RRAM发生故障(fail)的机会会愈来愈高。举例来说，当使用过高的电压来进行重置操作时，可能会使原本应为低电流状态的电阻式存储单元反而增加其电流，此种现象称为是互补切换(complementary switching，CS)现象，此为RRAM领域中的一种独特现象。

当电阻式存储单元出现CS现象时，此电阻式存储单元的高阻态(HRS)与低阻态(LRS)将变得难以辨别。也就是说，此电阻式存储单元将会丧失存储能力。因此，如何提供一种RRAM及其重置方法，以减少电阻式存储单元的互补切换现象，进而延长RRAM的耐久度(Endurance)将成为重要的一门课题。

发明内容

本发明是针对一种电阻式随机存取存储器及其重置方法，其可减少电阻式存储单元的互补切换现象，进而延长RRAM的耐久度。

本发明提供一种电阻式随机存取存储器，包括至少一存储单元。至少一存储单元包括：上电极、下电极、数据存储层、氧吸附层(oxygen gettering layer)、第一阻障层以及氧供应层(oxygen supplying layer，OSL)。数据存储层配置在上电极与下电极之间。氧吸附层配置在数据存储层与上电极之间。第一阻障层配置在氧吸附层与数据存储层之间。氧供应层配置在氧吸附层与上电极之间以和/或配置在氧吸附层与第一阻障层之间。

本发明提供一种电阻式随机存取存储器的重置方法。对至少一电阻式存储单元进行重置循环(reset loop)，其步骤如下。对至少一电阻式存储单元进行第一重置操作，并在第一重置操作完成后对至少一电阻式存储单元进行第一验证操作；依据第一验证操作的验证结果来决定是否对至少一电阻式存储单元进行第二重置操作，并在决定进行且完成第二重置操作后对至少一电阻式存储单元进行第二验证操作；以及依据第二验证操作的验证结果来决定是否对至少一电阻式存储单元进行复原重置操作，其包括：当第二验证操作的验证电流大于预设值电流，对至少一电阻式存储单元进行复原重置操作，其中复原重置操作的重置电压大于第二重置操作的重置电压。

基于上述，本发明实施例通过将氧供应层配置在氧吸附层与上电极之间以和/或配置在氧吸附层与第一阻障层之间，以在重置操作期间对数据存储层持续补充氧离子或氧原子。在此情况下，便可避免数据存储层因过高的重置电压而导致互补切换(CS)现象发生。此外，本发明实施例还可对RRAM进行复原重置操作，以更进一步降低互补切换现象发生机率，进而延长RRAM的耐久度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出为本发明一实施例的一种电阻式随机存取存储器(RRAM)的剖面示意图；

图2A至图2D分别示出为本发明另一实施例的一种RRAM存储单元的设定(set)、重置(reset)、深度重置(reset deep)以及互补切换(CS)现象的示意图；