CN103956428B - 一种降低阻变存储器电铸电压的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低阻变存储器电铸电压的方法，该方法是在对阻变存储器进行电铸操作之前，通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，在阻变存储器的阻变功能层中形成部分导电细丝，使阻变存储器处于中间态。之后对阻变存储器的电铸过程，可以发现电铸电压明显降低。本发明操作方法简单，降低成本低，有利于本发明的广泛推广与应用。

Description

一种降低阻变存储器电铸电压的方法
技术领域
本发明涉及半导体存储器测试技术领域，尤其涉及一种降低阻变存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)电铸(Forming)电压的方法。
背景技术
基于过渡金属氧化物的存储器由于以下特征被认为是作为下一代存储器的候选者：可缩小性好、存储密度高、功耗低、读写速度快、反复操作耐受力强、数据保持时间长、与CMOS工艺兼容等。这里介绍常见的一种RRAM器件，其结构如图1所示，从上至下依次由上电极、阻变功能层、下电极构成。图2是降低RRAM器件的电铸电压的测试平台的示意图。由于较高的电铸电压不利于RRAM的实际应用，主要因为高点电铸电压不仅增加了外围电路的设计难度，同时也使器件的性能有所退化。基于上述现有技术中对RRAM存在较高的电铸电压，可以看出急需找到一种简单有效的降低电铸电压的方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提供了一种降低RRAM电铸电压的方法，以有效的降低RRAM器件的电铸电压。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种降低阻变存储器电铸电压的方法，该方法是在对阻变存储器进行电铸操作之前，通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，在阻变存储器的阻变功能层中形成部分导电细丝(CF)，使阻变存储器处于中间态。
上述方案中，所述阻变存储器是新制备的且未经过任何电学测试的阻变存储器。
上述方案中，所述通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，具体包括：将阻变存储器的上电极与半导体测试仪相连接，阻变存储器的下电极接地；半导体测试仪通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流。
上述方案中，所述半导体测试仪通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，施加时间的长短和施加电流的大小是根据不同的阻变功能层的性能不同，会有所不同。
上述方案中，所述恒定的小电流，其数值范围为100pA～1uA。
上述方案中，所述施加时间，其数值范围为50秒～200秒。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的降低阻变存储器电铸电压的方法，使RRAM器件的阻变功能层中有一部分导电细丝(CF)的形成，阻变存储器处于中间态，之后对RRAM的电铸过程，可以发现电铸电压明显降低。
2、本发明提供的降低阻变存储器电铸电压的方法，操作简单，降低存储器外围电路设计成本低，有利于本发明的广泛推广与应用。
附图说明
图1是阻变存储器的结构示意图；
图2是降低阻变存储器电铸电压的测试平台的示意图；
图3是依照本发明实施例对是否经过恒流处理电铸电压比较的示意图；
图4是本发明提供的降低阻变存储器电铸电压的一个实例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
较高的电铸电压不利于RRAM的实际应用，主要因为高的电铸电压不仅增加了外围电路的设计难度，同时也使器件的性能有所退化。对此，本发明提供了一种降低阻变存储器电铸电压的方法，该方法是在对阻变存储器进行电铸操作之前，通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，在阻变存储器的阻变功能层中形成部分导电细丝(CF)，使阻变存储器处于中间态。
其中，阻变存储器是新制备的且未经过任何电学测试的阻变存储器。所述通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，具体包括：将阻变存储器的上电极与半导体测试仪相连接，阻变存储器的下电极接地；半导体测试仪通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流。
所述半导体测试仪通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，施加时间的长短和加载电流的大小是根据不同的阻变功能层的性能不同，会有所不同。其中，恒定的小电流的数值范围为100pA～1uA，施加时间的数值范围为50秒～200秒。
在本发明实施例中，阻变存储器采用常见的MIM结构的RRAM纳米器件，将半导体测试仪与新制备并且未经过电学测试的RRAM纳米器件实现物理连接。具体连接方式为RRAM纳米器件的上电极与半导体测试仪相连，RRAM纳米器件的下电极接地。连接好之后，半导体测试仪通过RRAM纳米器件的上电极，向RRAM纳米器件的阻变功能层施加恒定的小电流，加载的小电流根据不同的阻变功能层不同的性能，加载的时间也有所不同。这样处理之后，即可降低RRAM纳米器件的电铸(Forming)电压。对RRAM纳米器件在阻变功能层施加这种恒定小电流操作，会使RRAM纳米器件的阻变功能层中有一部分导电细丝(CF)的形成，器件处于中间态，之后对RRAM纳米器件的电铸过程，可以发现电铸电压明显降低。本发明操作方法简单，降低成本低，有利于本发明的广泛推广与应用。
如图3所示，图3是依照本发明实施例对是否经过恒流处理电铸电压比较的示意图，该方法采用常见的MIM结构的RRAM纳米器件，将半导体测试仪与RRAM器件实现物理连接。连接好之后，半导体测试仪通过RRAM器件的上电极，向RRAM器件的阻变层功能层施加恒定的小电流。这种对RRAM器件在上下电极间加载恒定小电流操作，会使RRAM器件的阻变功能层中有一部分导电细丝(CF)的形成，器件处于中间态，之后对RRAM的电铸(Forming)过程，可以发现电铸电压明显降低。
实施例
如图4所示，图4是本发明提供的降低阻变存储器电铸电压的一个实例。该实例是针对新制备的Cu/ZrO2/Pt器件，上电极为Cu，下电极为Pt，阻变功能层为ZrO2；图4(a)是经过电流为1μA，时间为500秒的恒流处理。从图4(b)中可以看出，未经过恒流处理的电铸(Forming)过程，当直流扫描电压达到15.5V时，电流突然跃迁，达到限流水平。而经过恒流处理之后，在Forming过程，直流扫面电压在7.5V左右时，电流发生跃迁。由这两个图对比可以看出，经过恒流处理之后的Cu/ZrO2/Pt器件，电铸电压明显降低。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种降低阻变存储器电铸电压的方法，其特征在于，该方法是在对阻变存储器进行电铸(Forming)操作之前，通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，在阻变存储器的阻变功能层中形成部分导电细丝(CF)，使阻变存储器处于中间态；
其中，所述通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，具体包括：将阻变存储器的上电极与半导体测试仪相连接，阻变存储器的下电极接地；半导体测试仪通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流。
2.根据权利要求1所述的降低阻变存储器电铸电压的方法，其特征在于，所述阻变存储器是新制备的且未经过任何电学测试的阻变存储器。
3.根据权利要求1所述的降低阻变存储器电铸电压的方法，其特征在于，所述半导体测试仪通过阻变存储器的上电极向阻变存储器的阻变功能层施加恒定的小电流，施加时间的长短和施加电流的大小是根据不同的阻变功能层的性能不同，会有所不同。
4.根据权利要求3所述的降低阻变存储器电铸电压的方法，其特征在于，所述恒定的小电流，其数值范围为100pA～1uA。
5.根据权利要求3所述的降低阻变存储器电铸电压的方法，其特征在于，所述施加时间，其数值范围为50秒～200秒。
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