电阻式随机存取存储器以及存储及检索电阻式随机存取存储器的信息的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及RRAM以及存储及检索RRAM的信息的方法。
【背景技术】
[0002]存储器是一种类型的集成电路，且在用于存储数据的系统中使用。通常存储器被制造成个别存储器单元的一个或多个阵列。存储器位是存储器阵列中保留的最小信息单位。每一存储器单元可对应于具有两个不同可选状态的单一存储器位。在二进制系统中，将所述状态视为“O”或“I”。
[0003]电阻式随机存取存储器(RRAM)为被关注用于现有及未来数据存储需求的一种类型的存储器。RRAM利用具有相对彼此在电阻率上不同的两个或两个以上稳定状态的可编程材料。可在RRAM中利用的实例类型的存储器单元是相变存储器(PCM)单元、可编程金属化单元(PMC)、导电桥接式随机存取存储器(CBRAM)单元、纳米桥存储器单元、电解质存储器单元、二元氧化物单元及多层氧化物单元(例如，利用多价氧化物的单元)。所述存储器单元类型并非相互排斥。例如，CBRAM与PMC是重叠分类组。
[0004]图1中示出在两个存储器状态之间转变的实例现有技术的RRAM单元10。所述存储器状态中的一者是高电阻状态(HRS)，且另一状态是低电阻状态(LRS)。所述存储器单元包括在一对电极12与14之间的可编程材料16。所述可编程材料可为单一均质组合物(如示出)，或可包括两个或两个以上离散层。
[0005]电极12连接到电路18，且电极14连接到电路22。电路18及22可包含耦合到所述电极的感测线及/或存取线，且经配置以在读取/写入操作期间提供跨所述存储器单元的适当电场。在一些实施例中，所述说明的存储器单元可为存储器阵列的多个存储器单元中的一者，且电路18及22可为用以唯一地寻址所述阵列的所述存储器单元中的每一者的电路配置的部分。在一些实施例中，邻近存储器单元10可提供“选择”装置(未示出)以在利用存储器阵列中的存储器单元期间减少到及/或来自所述存储器单元的非期望的电流泄漏。实例选择装置包含二极管、晶体管、双向阈值开关等等。
[0006]跨存储器单元10的电场EF (+)的施加形成延伸通过材料16的电流传导转变结构20。转变结构20提供通过单元10的低电阻电流传导路径；且因此结构20的形成将所述单元转变为LRS配置。
[0007]电场EF㈠的施加使结构20降级，且使单元10返回到HRS配置。电场EF㈠可具有与电场EF (+)相反的极性。
[0008]取决于所述存储器单元的性质及所述可编程材料的性质及取决于形成所述转变结构涉及的化学及物理原理，转变结构20可具有许多配置。例如，所述转变结构可为传导电流的离子微粒细丝(所述离子微粒可为超离子簇、个别离子等等)。作为另一实例，所述转变结构可包括经改变的相、经变更的空位浓度、经变更的离子浓度(例如，经变更的氧离子浓度)等等的区域；其可或可能并非为细丝的部分。
[0009]可通过提供跨所述存储器单元的适当电压以从HRS配置转变到LRS配置或从LRS配置转变到HRS配置而编程存储器单元10。可通过提供跨所述存储器单元的合适电压以确定通过所述存储器单元的电阻并同时将所述电压限制到并不造成所述存储器单元的编程的电平来读取所述存储器单元。
[0010]归因于跨RRAM阵列的单元的操作特性的变化，在所述阵列的所述存储器单元的操作期间可能会遇到困难。期望开发出解决此类困难的方法及结构。
【附图说明】
[0011]图1图解说明现有技术存储器单元的两个可互换的存储器状态。
[0012]图2以图式方式说明两群存储器单元，其中所述群中的一者处于高电阻状态中且所述群中的另一者处于低电阻状态中。
[0013]图3以图式方式说明两群存储器单元及含有成对存储器单元的两群存储器位。
[0014]图4是实例实施例RRAM阵列的实例实施例编程操作的图解电路图。
[0015]图5是图4的实例实施例RRAM阵列的实例实施例读取操作的图解电路图。
[0016]图6是实例实施例RRAM阵列的实例实施例编程操作的图解电路图。
[0017]图7是图6的实例实施例RRAM阵列的实例实施例读取操作的图解电路图。
【具体实施方式】
[0018]图1的现有技术存储器单元10说明可选择地编程到所述存储器单元中且在读取操作期间可易于理想地区分彼此的两个存储器状态(HRS及LRS)。然而，RRAM阵列可具有处于HRS配置的一大群单元及处于LRS配置的另一大群单元；且可存在跨所述相应群的所述单元的HRS及LRS特性的实质变化。图2以图式方式说明实例实施例RRAM的各种存储器单元。具体来说，图2包括曲线图30，所述绘制曲线图30通过个别存储器单元的电流性质(如以任意单位(arbitrary unit ；a.u.)所测量及如在曲线图30的x轴上按对数标度上示出)对具有此性质的所述群中的存储器单元的数目(如以西格玛描绘)。在所述曲线图上示出两群存储器单元，其中第一群是意欲处于LRS配置的存储器单元，且由曲线32示出；且第二群是意欲处于HRS配置的存储器单元，且由曲线34示出。
[0019]意欲处于HRS配置的所述存储器单元群全部具有高电阻(S卩，用于曲线图30的所述X轴标度上的相对较低电流)。相比之下，意欲处于LRS配置的所述存储器单元群涵盖广泛电阻率范围。沿曲线32的大多数存储器单元具有低电阻率(S卩，用于曲线图30的所述X轴标度上的相对较高电流)。然而，沿曲线32的一些存储器单元具有高电阻率，在一定程度上，存在意欲处于LRS配置的少量存储器单元具有与意欲处于HRS配置的单元重叠的电阻率的区域35 (利用虚线图解说明)。
[0020]由于若干理由中的任一者，意欲处于LRS配置的所述存储器单元可具有高电阻率。例如，此类存储器单元可能从来未完整地形成与LRS配置相关联的适当的导电转变结构(例如，类似于图1中示出的结构20的结构)。替代地，或另外，此转变结构可能已经降级以减小通过所述单元的导电率。不管具有意欲处于LRS配置的具有过高电阻率的存储器单元的原因，此类存储器单元是有问题的在于，此类单元的所述高电阻率将指示在读取操作期间单元处于HRS配置而非处于预期的LRS配置。
[0021]意欲处于LRS配置但具有高电阻率(且因此在区域35内)的所述存储器单元可被视为对应于表示意欲处于LRS配置的所述单元群的曲线32上的“尾部”。换句话来说，具有有问题的高电阻率的意欲处于LRS配置中的所述存储器单元仅为意欲处于LRS配置的所述总单元群的小部分。
[0022]在一些实施例中，用于补偿在曲线32的所述“尾部”中的所述存储器单元的高电阻率的方法利用由此“尾部”表示的所述相对较小部分的有问题的存储器单元。具体来说，存储器位经配置以包括两个或两个以上存储器单元。例如，在一些应用中，所述存储器位可经配置以各自包括耦合在一起的两个存储器单元。在读取操作期间总计来自所述耦合的存储器单元的输出。由于意