一種降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，該方法是在對(duì)阻變存儲(chǔ)器進(jìn)行電鑄操作之前，通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，在阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層中形成部分導(dǎo)電細(xì)絲，使阻變存儲(chǔ)器處于中間態(tài)。之后對(duì)阻變存儲(chǔ)器的電鑄過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)電鑄電壓明顯降低。本發(fā)明操作方法簡(jiǎn)單，降低成本低，有利于本發(fā)明的廣泛推廣與應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種降低阻變存儲(chǔ)器(Resistive Random Access Memory, RRAM)電鑄(Forming)電壓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于過(guò)渡金屬氧化物的存儲(chǔ)器由于以下特征被認(rèn)為是作為下一代存儲(chǔ)器的候選者:可縮小性好、存儲(chǔ)密度高、功耗低、讀寫(xiě)速度快、反復(fù)操作耐受力強(qiáng)、數(shù)據(jù)保持時(shí)間長(zhǎng)、與CMOS工藝兼容等。這里介紹常見(jiàn)的一種RRAM器件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，從上至下依次由上電極、阻變功能層、下電極構(gòu)成。圖2是降低RRAM器件的電鑄電壓的測(cè)試平臺(tái)的示意圖。由于較高的電鑄電壓不利于RRAM的實(shí)際應(yīng)用，主要因?yàn)楦唿c(diǎn)電鑄電壓不僅增加了外圍電路的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)也使器件的性能有所退化?；谏鲜霈F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)RRAM存在較高的電鑄電壓，可以看出急需找到一種簡(jiǎn)單有效的降低電鑄電壓的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種降低RRAM電鑄電壓的方法，以有效的降低RRAM器件的電鑄電壓。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，該方法是在對(duì)阻變存儲(chǔ)器進(jìn)行電鑄操作之前，通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，在阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層中形成部分導(dǎo)電細(xì)絲(CF)，使阻變存儲(chǔ)器處于中間態(tài)。
[0007]上述方案中，所述阻變存儲(chǔ)器是新制備的且未經(jīng)過(guò)任何電學(xué)測(cè)試的阻變存儲(chǔ)器。
[0008]上述方案中，所述通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，具體包括:將阻變存儲(chǔ)器的上電極與半導(dǎo)體測(cè)試儀相連接，阻變存儲(chǔ)器的下電極接地；半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流。
[0009]上述方案中，所述半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，施加時(shí)間的長(zhǎng)短和施加電流的大小是根據(jù)不同的阻變功能層的性能不同，會(huì)有所不同。
[0010]上述方案中，所述恒定的小電流，其數(shù)值范圍為IOOpA?luA。
[0011]上述方案中，所述施加時(shí)間，其數(shù)值范圍為50秒?200秒。
[0012](三)有益效果
[0013]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明提供的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，使RRAM器件的阻變功能層中有一部分導(dǎo)電細(xì)絲(CF)的形成，阻變存儲(chǔ)器處于中間態(tài)，之后對(duì)RRAM的電鑄過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)電鑄電壓明顯降低。
[0015]2、本發(fā)明提供的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，操作簡(jiǎn)單，降低存儲(chǔ)器外圍電路設(shè)計(jì)成本低，有利于本發(fā)明的廣泛推廣與應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是阻變存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的測(cè)試平臺(tái)的示意圖；
[0018]圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)是否經(jīng)過(guò)恒流處理電鑄電壓比較的示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明提供的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的一個(gè)實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]較高的電鑄電壓不利于RRAM的實(shí)際應(yīng)用，主要因?yàn)楦叩碾婅T電壓不僅增加了外圍電路的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)也使器件的性能有所退化。對(duì)此，本發(fā)明提供了一種降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，該方法是在對(duì)阻變存儲(chǔ)器進(jìn)行電鑄操作之前，通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，在阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層中形成部分導(dǎo)電細(xì)絲(CF)，使阻變存儲(chǔ)器處于中間態(tài)。
[0022]其中，阻變存儲(chǔ)器是新制備的且未經(jīng)過(guò)任何電學(xué)測(cè)試的阻變存儲(chǔ)器。所述通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，具體包括:將阻變存儲(chǔ)器的上電極與半導(dǎo)體測(cè)試儀相連接，阻變存儲(chǔ)器的下電極接地；半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流。
[0023]所述半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，施加時(shí)間的長(zhǎng)短和加載電流的大小是根據(jù)不同的阻變功能層的性能不同，會(huì)有所不同。其中，恒定的小電流的數(shù)值范圍為IOOpA?luA，施加時(shí)間的數(shù)值范圍為50秒?200 秒。
[0024]在本發(fā)明實(shí)施例中，阻變存儲(chǔ)器采用常見(jiàn)的MIM結(jié)構(gòu)的RRAM納米器件，將半導(dǎo)體測(cè)試儀與新制備并且未經(jīng)過(guò)電學(xué)測(cè)試的RRAM納米器件實(shí)現(xiàn)物理連接。具體連接方式為RRAM納米器件的上電極與半導(dǎo)體測(cè)試儀相連，RRAM納米器件的下電極接地。連接好之后，半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)RRAM納米器件的上電極，向RRAM納米器件的阻變功能層施加恒定的小電流，加載的小電流根據(jù)不同的阻變功能層不同的性能，加載的時(shí)間也有所不同。這樣處理之后，即可降低RRAM納米器件的電鑄(Forming)電壓。對(duì)RRAM納米器件在阻變功能層施加這種恒定小電流操作，會(huì)使RRAM納米器件的阻變功能層中有一部分導(dǎo)電細(xì)絲(CF)的形成，器件處于中間態(tài)，之后對(duì)RRAM納米器件的電鑄過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)電鑄電壓明顯降低。本發(fā)明操作方法簡(jiǎn)單，降低成本低，有利于本發(fā)明的廣泛推廣與應(yīng)用。
[0025]如圖3所示，圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)是否經(jīng)過(guò)恒流處理電鑄電壓比較的示意圖，該方法采用常見(jiàn)的MIM結(jié)構(gòu)的RRAM納米器件，將半導(dǎo)體測(cè)試儀與RRAM器件實(shí)現(xiàn)物理連接。連接好之后，半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)RRAM器件的上電極，向RRAM器件的阻變層功能層施加恒定的小電流。這種對(duì)RRAM器件在上下電極間加載恒定小電流操作，會(huì)使RRAM器件的阻變功能層中有一部分導(dǎo)電細(xì)絲(CF)的形成，器件處于中間態(tài)，之后對(duì)RRAM的電鑄(Forming)過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)電鑄電壓明顯降低。
[0026]實(shí)施例
[0027]如圖4所示，圖4是本發(fā)明提供的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的一個(gè)實(shí)例。該實(shí)例是針對(duì)新制備的Cu/Zr02/Pt器件，上電極為Cu，下電極為Pt，阻變功能層為ZrO2 ;圖4(a)是經(jīng)過(guò)電流為I μ A，時(shí)間為500秒的恒流處理。從圖4(b)中可以看出，未經(jīng)過(guò)恒流處理的電鑄(Forming)過(guò)程，當(dāng)直流掃描電壓達(dá)到15.5V時(shí)，電流突然躍遷，達(dá)到限流水平。而經(jīng)過(guò)恒流處理之后，在Forming過(guò)程，直流掃面電壓在7.5V左右時(shí)，電流發(fā)生躍遷。由這兩個(gè)圖對(duì)比可以看出，經(jīng)過(guò)恒流處理之后的Cu/Zr02/Pt器件，電鑄電壓明顯降低。
[0028]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，其特征在于，該方法是在對(duì)阻變存儲(chǔ)器進(jìn)行電鑄(Forming)操作之前，通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，在阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層中形成部分導(dǎo)電細(xì)絲(CF)，使阻變存儲(chǔ)器處于中間態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，其特征在于，所述阻變存儲(chǔ)器是新制備的且未經(jīng)過(guò)任何電學(xué)測(cè)試的阻變存儲(chǔ)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，其特征在于，所述通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，具體包括: 將阻變存儲(chǔ)器的上電極與半導(dǎo)體測(cè)試儀相連接，阻變存儲(chǔ)器的下電極接地； 半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體測(cè)試儀通過(guò)阻變存儲(chǔ)器的上電極向阻變存儲(chǔ)器的阻變功能層施加恒定的小電流，施加時(shí)間的長(zhǎng)短和施加電流的大小是根據(jù)不同的阻變功能層的性能不同，會(huì)有所不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，其特征在于，所述恒定的小電流，其數(shù)值范圍為IOOpA?luA。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低阻變存儲(chǔ)器電鑄電壓的方法，其特征在于，所述施加時(shí)間，其數(shù)值范圍為50秒?200秒。
【文檔編號(hào)】H01L45/00GK103956428SQ201410222652
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】龍世兵, 王國(guó)明, 張美蕓, 李陽(yáng), 王明, 許曉欣, 劉紅濤, 孫鵬霄, 呂杭炳, 劉琦, 劉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所