專利名稱：綠色晶體管、電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種綠色晶體管、電阻隨機(jī)存儲(chǔ) 器及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，開發(fā)成本低、速度快、存儲(chǔ)密度高、制造簡(jiǎn)單且與當(dāng)前的互補(bǔ)金屬氧化 物(CMOS)半導(dǎo)體集成電路工藝兼容性好的新型存儲(chǔ)技術(shù)受到世界范圍的廣泛關(guān)注。 基于具有電阻開關(guān)特性的金屬氧化物的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Resistive Random Access Memory, RRAM簡(jiǎn)稱為電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器)的內(nèi)存技術(shù)是目前多家器件制造商開發(fā)的重 點(diǎn)，因?yàn)檫@種技術(shù)可以提供更高密度、更低成本與更低耗電量的非易失性內(nèi)存。RRAM 的存儲(chǔ)單元在施加脈沖電壓后電阻值會(huì)產(chǎn)生很大變化，這一電阻值在斷開電源后仍能維 持下去。此外，RRAM具有抗輻照、耐高低溫、抗強(qiáng)振動(dòng)、抗電子干擾等性能。RRAM包括多個(gè)存儲(chǔ)單元組成存儲(chǔ)器陣列，如圖1所示，給出了典型的RRAM 的一個(gè)存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)存儲(chǔ)單元包括一個(gè)選通管2以及一個(gè)存儲(chǔ)電阻1，形成 ITlR的結(jié)構(gòu)(T: transistor, R Resistor),其中選通管2多用場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET進(jìn) 行存儲(chǔ)器單元的選中以及讀寫操作。所述存儲(chǔ)電阻1 一端連接位線3，另一端與選通管 2的漏極連接；選通管2的柵極與字線4連接，而源極接地。在RRAM中，數(shù)據(jù)值為O 或1對(duì) 應(yīng)于于存儲(chǔ)電阻1的阻態(tài)，而在存儲(chǔ)單元中通過(guò)電流脈沖可以改變存儲(chǔ)電阻1的阻 值，假設(shè)存儲(chǔ)電阻1為高阻態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值定義為1，則低阻態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值為0，下面 結(jié)合圖2所示的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器讀寫機(jī)制示意圖，對(duì)現(xiàn)有的ITlR結(jié)構(gòu)的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器 的讀寫操作機(jī)制做進(jìn)一步介紹。在進(jìn)行寫操作時(shí)，先將位線3置為較高電壓VH，此時(shí)在存儲(chǔ)單元的兩側(cè)存在較 大電勢(shì)差，但由于選通管2未導(dǎo)通，因此存儲(chǔ)單元中未有電流通過(guò)。然后通過(guò)字線4短暫 開啟選通管2，使得存儲(chǔ)單元中通過(guò)能量較大的電流脈沖，從而改變存儲(chǔ)電阻1的阻態(tài)， 比如從高電阻變?yōu)榈碗娮杌蛘邚牡碗娮枳優(yōu)楦唠娮?，即可改變存?chǔ)單元的數(shù)據(jù)值。在進(jìn)行讀操作時(shí)，先將位線3置為較低電壓Vy然后通過(guò)字線4開啟選通管2， 即該存儲(chǔ)單元被選中，由于存儲(chǔ)電阻1兩側(cè)的電勢(shì)差較低，因此流過(guò)的電流不足以改變 存儲(chǔ)電阻1的阻態(tài)，但可以根據(jù)電流的大小判斷當(dāng)前存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)電阻1的阻態(tài)，若電 流較小則存儲(chǔ)電阻1為高阻態(tài)，讀得存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)值定義為1，若電流較大則存儲(chǔ)電阻 1為低阻態(tài)，讀得存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)值定義為0。隨著存儲(chǔ)器技術(shù)的發(fā)展以及器件按比例縮小(scaling)的引導(dǎo)下，器件的功耗 和功耗密度已經(jīng)逐漸形成一項(xiàng)亟需解決的問(wèn)題，導(dǎo)致功耗困難的出現(xiàn)原因是存儲(chǔ)器中 陣列密度不斷增大，而電源電壓長(zhǎng)期以來(lái)保持了以5V作為各級(jí)工藝的標(biāo)準(zhǔn)，造成使用 MOSFET作為選通管的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器產(chǎn)生大量的無(wú)效功耗。因此外置電壓源按比例縮 小(VDD-scaling)已經(jīng)愈發(fā)成為一個(gè)限制電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器發(fā)展的瓶頸。目前，有人首次提出這樣一種理論和初步試驗(yàn)，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中使用柵極偏壓誘導(dǎo)能帶隧穿效應(yīng)(band to band-tunneling)可以不受外置電壓源按比例縮小 (VDD-scaling)的限制，載流子在上述效應(yīng)中無(wú)須跨越勢(shì)壘而是直接經(jīng)過(guò)隧穿實(shí)現(xiàn)載 流子的移動(dòng)，形成電流，可以有效降低器件的能耗?；谏鲜隼碚?，Chenming Hu等 人在 “VLSI Technology，Systems and Applications, 2008.VLSI-TSA 2008.International Symposium on”(2008年國(guó)際超大型積體電路技術(shù)、系統(tǒng)暨應(yīng)用(VLSI-TSA)研討會(huì)論文 集)的第14至15頁(yè)首次公開了通過(guò)采用綠色晶體管(green FET,簡(jiǎn)稱gFET)降低外置 電壓源，提高晶體管驅(qū)動(dòng)能力的方案，文章名稱為“Green Transistor-AVDD Scaling Path for Future Low Power ICS”。如圖3a所示，為上述綠色晶體管的剖面結(jié)構(gòu)圖，包括絕緣體上硅(SOI) 10， 所述絕緣體上硅10包括基底11、埋氧層12和頂層硅13 ；依次位于頂層硅13上的柵介質(zhì) 層16以及柵電極17，兩者構(gòu)成了綠色晶體管的柵極結(jié)構(gòu)；所述綠色晶體管還包括位于頂 層硅13內(nèi)、柵介質(zhì)層16兩側(cè)的源極14、漏極15，所述源極14與漏極15的摻雜類型相 異；還包括位于頂層硅13內(nèi)的相鄰的口袋注入層18和淺摻雜區(qū)19，所述相鄰的口袋注 入層18和淺摻雜區(qū)19與柵介質(zhì)層16的位置相對(duì)應(yīng)，所述口袋注入層18的摻雜類型與漏 極15相同，并通過(guò)淺摻雜區(qū)19與漏極15電連接；所述口袋注入層18的深度小于淺摻雜 區(qū)19，源極14延伸過(guò)口袋注入層18的底部與淺摻雜區(qū)19相鄰。綠色晶體管中，N型或P型的定義根據(jù)口袋注入層18的摻雜類型而定，例如 P型綠色晶體管即口袋注入層18的摻雜類型為P型、源極14的摻雜類型為N型、漏極15 的摻雜類型為P型，而N型綠色晶體管則反之。需要指出的是，綠色晶體管中空穴以及 電子均為主要載流子，因此其源極、漏極的劃分與傳統(tǒng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管不同，一般而言將 形成有口袋注入層18的一端定義為源極14。下面以P型綠色晶體管為例，對(duì)其工作原 理進(jìn)行 進(jìn)一步介紹。如圖3b所示，為P型綠色晶體管的P型口袋注入層18附近的能帶圖，其中虛線 部分為晶體管關(guān)閉時(shí)的能帶，實(shí)線部分為晶體管開啟時(shí)的能帶。在關(guān)閉狀態(tài)下，即柵電 極17未加載偏壓時(shí)，導(dǎo)帶Ec底部比價(jià)帶Ev頂部電勢(shì)位高，導(dǎo)帶Ec和價(jià)帶Ev之間存在 很大的勢(shì)壘，此時(shí)P型口袋注入層18與N型源極14之間不會(huì)產(chǎn)生載流子轉(zhuǎn)移。在開啟 狀態(tài)下，即柵極加載負(fù)偏壓時(shí)，P型口袋注入層18電勢(shì)降低，能帶進(jìn)一步向上彎曲，使 得價(jià)帶Ev的頂部電勢(shì)位超過(guò)了導(dǎo)帶Ec底部，在價(jià)帶Ev內(nèi)的共價(jià)鍵電子隧道穿過(guò)進(jìn)入導(dǎo) 帶Ec內(nèi)形成自由電子，在價(jià)帶Ev內(nèi)則形成自由空穴，即形成隧道效應(yīng)。如圖3c所示，為現(xiàn)有的P型綠色晶體管開啟時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)通電流的示意圖，結(jié)合圖 3b以及圖3c，當(dāng)源極14、漏極15之間存在正向電壓(Vsd >0)，且Vsd大于柵極與漏極 15之間的正向電壓Vgd時(shí)(如果Vd = 0，則Vs > Vg,也就是說(shuō)柵極電壓負(fù)向于源極電 壓)，P型口袋注入層18的共價(jià)鍵電子將向N型源極14隧穿形成連續(xù)的電子流，同時(shí)P 型口袋注入層18內(nèi)的空穴將經(jīng)由淺摻雜區(qū)19流向P型漏極15，從而器件能夠工作。與現(xiàn)有的MOSFET主要依靠一種載流子導(dǎo)通不同，綠色晶體管的電流同時(shí)包括 電子和空穴，因此，其亞閾值電壓擺幅較小，小于60mV/decade，甚至可以小于IOmV/ decade,且閾值電壓遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的MOSFET，可以低至0.2V，同等尺寸下的能耗遠(yuǎn)小于 現(xiàn)有的MOSFET，而在同等驅(qū)動(dòng)電源下能夠產(chǎn)生更大的驅(qū)動(dòng)電流，是深納米尺寸替代 MOSFET的良好選擇。
基于上述理論，綠色晶體管所具有的低閾值電壓以及高驅(qū)動(dòng)能力特點(diǎn)，非常適 合使用于電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，但是當(dāng)前綠色晶體管的概念僅處于試驗(yàn)研究階段，而實(shí)際應(yīng) 用于半導(dǎo)體的制造工藝，尤其應(yīng)用于電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器領(lǐng)域的方案尚無(wú)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器及其驅(qū)動(dòng)方法，使用綠色晶 體管作為選通管，具有低能耗的特點(diǎn)，以適應(yīng)器件按比例縮小的發(fā)展。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所提供的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方法如下本發(fā)明所述的一種電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ)陣列，其中 所述存儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)電阻以及一個(gè)選通管；所述存儲(chǔ)電阻的一端連接位線，另一 端連接選通管；所述選通管為綠色晶體管，其中柵極連接字線；源極或漏極與存儲(chǔ)電阻 電連接。作為可選方案，所述綠色晶體管的源極與漏極中，一個(gè)與存儲(chǔ)電阻電連接，另 一個(gè)則接地或者外置電源。作為可選方案，所述綠色晶體管為N型綠色晶體管或P型綠色晶體管。在存儲(chǔ) 單元進(jìn)行選通以及讀、寫操作時(shí)，字線施加于柵極負(fù)向于源極的電壓，并超過(guò)綠色晶體 管的閾值電壓。一種應(yīng)用于上述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括在進(jìn)行寫操作時(shí)，通過(guò)位線使得綠色晶體管的源、漏極之間形成高電勢(shì)差，通 過(guò)字線控制柵極短暫開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，在存儲(chǔ) 單元中寫入數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，通過(guò)位線使得綠色晶體管的源、漏極之間形成低電勢(shì)差，通 過(guò)字線控制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，并檢測(cè)電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中 的數(shù)據(jù)。作為可選方案，所述寫操作時(shí)，若存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦咦钁B(tài)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù) 據(jù)定義為1;若存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為0。所述讀操作時(shí)， 對(duì)各存儲(chǔ)單元中流經(jīng)的電流大小進(jìn)行檢測(cè)，電流較大的存儲(chǔ)單元中數(shù)據(jù)定義為0，而電流 較小的存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)定義為1。本發(fā)明還提供了一種綠色晶體管，其特征在于，包括半導(dǎo)體襯底，形成于襯底內(nèi)的第一源極、第二源極、漏極以及形成于襯底表面 的柵極；所述漏極形成于柵極底部的襯底內(nèi)；所述第一源極與第二源極形成于柵極兩側(cè) 的襯底內(nèi)，且關(guān)于漏極對(duì)稱；在所述柵極的底部、第一源極內(nèi)靠近漏極一側(cè)形成有第一 口袋注入?yún)^(qū)；在所述柵極的底部、第二源極內(nèi)靠近漏極一側(cè)形成有第二 口袋注入?yún)^(qū)；所述第一口袋注入?yún)^(qū)以及第二口袋注入?yún)^(qū)的導(dǎo)電類型與漏極相同，且與第一源 極以及第二源極相反。 作為可選方案，所述第一口袋注入?yún)^(qū)或第二 口袋注入?yún)^(qū)通過(guò)淺摻雜區(qū)與漏極電 連接，所述淺摻雜區(qū)的導(dǎo)電類型與漏極相同，摻雜濃度較漏極的摻雜濃度低。
作為可選方案，第一口袋注入?yún)^(qū)以及第二口袋注入?yún)^(qū)通過(guò)同一淺摻雜區(qū)與漏極 電連接，所述淺摻雜區(qū)為漏極的延伸，位于柵極的底部、第一口袋注入?yún)^(qū)與第二 口袋注 入?yún)^(qū)之間。一種應(yīng)用了上述綠色 晶體管的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ) 陣列，其中所述存儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)電阻、一個(gè)參考電阻以及一個(gè)選通管；所述存儲(chǔ) 電阻以及參考電阻的一端均連接位線，另一端均連接選通管；所述選通管為綠色晶體 管，其中柵極連接字線，第一源極或第二源極分別與存儲(chǔ)電阻或參考電阻電連接。作為可選方案，所述參考電阻的阻值為恒定值，并且不大于存儲(chǔ)電阻的高阻態(tài) 阻值，不小于存儲(chǔ)電阻的低阻態(tài)阻值。作為可選方案，所述綠色晶體管的漏極接地或者外置電源。作為可選方案，所述綠色晶體管為N型綠色晶體管或P型綠色晶體管。在存儲(chǔ) 單元進(jìn)行選通以及讀、寫操作時(shí)，字線施加于柵極負(fù)向于源極的電壓，并超過(guò)綠色晶體 管的閾值電壓。一種應(yīng)用于上述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括在進(jìn)行寫操作時(shí)，使得位線與綠色晶體管的漏極之間形成高電勢(shì)差，通過(guò)字線 控制柵極短暫開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中 寫入數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，使得位線與綠色晶體管的漏極之間均形成低電勢(shì)差，通過(guò)字 線控制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，比較流經(jīng)存儲(chǔ)電阻的電流與流經(jīng)參考電阻 的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。作為可選方案，所述寫操作時(shí)，若存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦咦钁B(tài)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù) 據(jù)定義為1;若存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為0。所述讀操作時(shí)， 若流經(jīng)存儲(chǔ)電阻中的電流大于流經(jīng)參考電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為0;若流經(jīng)存 儲(chǔ)電阻中的電流小于流經(jīng)參考電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為1;若兩電流相等，則 根據(jù)參考電阻的阻態(tài)，判定存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)值。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用了前述綠色晶體管的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存儲(chǔ)單 元所組成的存儲(chǔ)陣列，其中所述存儲(chǔ)單元包括第一存儲(chǔ)電阻、第二存儲(chǔ)電阻以及一個(gè)選 通管；所述第一存儲(chǔ)電阻以及第二存儲(chǔ)電阻的一端分別連接第一位線以及第二位線，另 一端均連接選通管；所述選通管為綠色晶體管，其中柵極連接字線；第一源極或第二源 極分別與第一存儲(chǔ)電阻或第二存儲(chǔ)電阻電連接。作為可選方案，所述綠色晶體管的漏極接地或者外置電源。作為可選方案，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N型綠色晶體管或P型綠色晶體管。在存 儲(chǔ)單元選通以及讀、寫操作時(shí)，字線施加于柵極負(fù)向于源極的電壓，并超過(guò)綠色晶體管 的閾值電壓。一種應(yīng)用于上述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括在進(jìn)行寫操作時(shí)，使得第一位線或第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成高電 勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極短暫開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變第一存儲(chǔ)電阻或 第二存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，使得第一位線以及第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成低電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，并檢測(cè)流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻 的電流以及流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。作為可選方案，若存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦咦钁B(tài)，則該存儲(chǔ)電阻中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ； 若存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，則該存儲(chǔ)電阻中寫入數(shù)據(jù)定義為0。所述存儲(chǔ)單元包括兩位數(shù) 據(jù)，每位數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)電阻；在進(jìn)行讀操作時(shí)，電流較大的存儲(chǔ)電阻中數(shù)據(jù)為 0，而電流較小的存儲(chǔ)電阻中數(shù)據(jù)為1。另一種應(yīng)用于上述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括 初始化存儲(chǔ)器單元，使得第一存儲(chǔ)電阻與第二存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)相反；在進(jìn)行寫操作時(shí)，使得第一位線以及第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成高 電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極短暫開啟晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，同時(shí)改變第一存儲(chǔ)電阻 以及第二存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，使得第一位線以及第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成低 電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，比較流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻的 電流與流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。所述初始化存儲(chǔ)器單元，具體包括將第一位線或第二位線置為高位電壓，使 得第一位線或第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成高電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極短暫 開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變第一存儲(chǔ)電阻或第二存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，使得兩 者阻態(tài)相反。作為可選方案，所述寫操作時(shí)，若第一存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦咦钁B(tài)，第二存儲(chǔ)電阻變 為低阻態(tài)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ；若第一存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)，第二存儲(chǔ)電 阻變?yōu)楦咦钁B(tài)時(shí)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為0。所述讀操作時(shí)，若流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻 中的電流小于流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為1;若流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻 中的電流大于流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為0。本發(fā)明利用綠色晶體管作為存儲(chǔ)單元的選通管，與現(xiàn)有的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器以傳 統(tǒng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為選通管相比，位線以及字線僅需提供較低的電壓即可，便能夠提供 較大的讀、寫操作電流，具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。同時(shí)能夠減小存儲(chǔ)器上選通管的功耗， 而增強(qiáng)存儲(chǔ)電阻上的功耗以獲得良好的加熱或者相變效果。此外，還提供了一種1T2R的 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步提高存儲(chǔ)器陣列的集成度，便于器件按比例縮小。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其他目 的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。附圖中與現(xiàn)有技術(shù)相同的部件使用了相同的附圖標(biāo)記。附 圖并未按比例繪制，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中為清楚起見，放大了層和區(qū) 域的尺寸。圖1為現(xiàn)有的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀寫時(shí)序示意圖；圖3a為現(xiàn)有的綠色晶體管的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3b為現(xiàn)有的P型綠色晶體管中口袋注入層附近的能帶圖；圖3c為現(xiàn)有的P型綠色晶體管開啟時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)通電流的示意圖4a為本發(fā)明所述第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為本發(fā)明所述第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a為第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫操作示意圖；圖5b為本發(fā)明所述第一驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作的流程圖；圖6a為第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀操作示意圖；圖6b為本發(fā)明所述第一驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行讀操作的流程圖；圖7為本發(fā)明所述第一驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖；圖8a為本發(fā)明所述的綠色晶體管的結(jié)構(gòu)示意
圖8b為本發(fā)明所述的綠色晶體管的等效電路圖；圖9a為本發(fā)明所述第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9b為本發(fā)明所述第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖IOa為第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫操作示意圖；圖IOb為本發(fā)明所述第二驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作的流程圖；圖Ila為第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀操作示意圖；圖lib為本發(fā)明所述第二驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行讀操作的流程圖；圖12為本發(fā)明所述第二驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖；圖13a為本發(fā)明所述第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13b為本發(fā)明所述第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖14a為第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫操作示意圖；圖14b為本發(fā)明所述第三驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作的流程圖；圖15a為第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀操作示意圖；圖15b為本發(fā)明所述第三驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行讀操作的流程圖；圖16為本發(fā)明所述第三驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖；圖17a為第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的另一種寫操作示意圖；圖17b為本發(fā)明所述第四驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作的流程圖；圖18a為第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的另一種讀操作示意圖；圖18b為本發(fā)明所述第四驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行讀操作的流程圖；圖19為本發(fā)明所述第四驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖。
具體實(shí)施例方式從背景技術(shù)的分析中可知，與現(xiàn)有的場(chǎng)效應(yīng)晶體管主要依靠一種載流子遷移產(chǎn) 生電流的機(jī)制不同，綠色晶體管中空穴與電子的遷移在導(dǎo)通電流中均起到了重要的作 用，因此綠色晶體管的亞閾值電壓擺幅小，且閾值電壓低，同等尺寸下的開關(guān)能耗遠(yuǎn)小 于現(xiàn)有的MOSFET，而在同等驅(qū)動(dòng)電源下能夠產(chǎn)生更大的驅(qū)動(dòng)電流。本發(fā)明即利用綠色晶體管的低閾值電壓以及高驅(qū)動(dòng)能力特點(diǎn)，在深納米尺寸 下，將其替代MOSFET作為電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的選通管，以適應(yīng)器件按比例縮小的發(fā)展?；谏鲜鏊枷?，本發(fā)明提供了若干電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)驅(qū)動(dòng)方法的具 體實(shí)施例，下面結(jié)合說(shuō)明書附圖分別作詳細(xì)介紹。本發(fā)明具體實(shí)施例所提供的第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ)陣列，圖4a為本發(fā)明所述第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖，而圖4b為所述存儲(chǔ)單元 結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4a以及圖4b所示，存儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)電阻100以及一個(gè)選通 管 200；所述存儲(chǔ)電阻100的一端連接位線300，另一端連接選通管200;所述選通管200為 綠色晶體管，其中柵極連接字線400，源極或漏極與存儲(chǔ)電阻電連接。在第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器中，所述選通管200所采用的綠色晶體管為背景技術(shù)中 所提及的現(xiàn)有綠色晶體管，可以選擇N型綠色晶體管或P型綠色晶體管。以下結(jié)合圖3a 以及圖4a、圖4b，對(duì)上述第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器做進(jìn)一步分析。圖3a所示綠色晶體管中，導(dǎo)通電流形成于源極14與漏極15之間，但導(dǎo)通電流的 形成機(jī)制與傳統(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管不同。在傳統(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，源、漏極是完全對(duì)稱 的，摻雜類型也相同，僅存在定義上的區(qū)別，導(dǎo)通電流可以在源、漏極之間雙向流通； 而在綠色晶體管中，源、漏極之間的摻雜類型是相反的，根據(jù)導(dǎo)通電流的形成機(jī)制，綠 色晶體管中的導(dǎo)通電流只能是一個(gè)方向，例如對(duì)P型綠色晶體管而言，導(dǎo)通電流的方向 只能是從14源極流向漏極15，而對(duì)于N型綠色晶體管，導(dǎo)通電流的方向只能是從漏極15 流向源極14。在上述第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器中，根據(jù)存儲(chǔ)器外置電源的電勢(shì)位，以及存儲(chǔ)單元 中預(yù)定的電流流向等實(shí)際需要，進(jìn)一步選擇綠色晶體管(即選通管200)的類型，并確定 連接方法。此外，為了固定選通管200另一端的電勢(shì)，在所述綠色晶體管中，如果源極 或漏極的其中之一與存儲(chǔ)電阻電連接，則另一個(gè)則接地或者外置電源。再如圖4a以及圖4b所示，本實(shí)施例中，假設(shè)外置電源向字線、位線提供的均為 正電壓，讀、寫操作電流由位線300 —側(cè)流向選通管200，選通管200采用P型綠色晶體 管，則選通管200中源極連接存儲(chǔ)電阻，漏極接地。如果需要采用N型綠色晶體管作為 選通管200，則選通管200中P型源極連接存儲(chǔ)電阻，N型漏極接外置電源，存儲(chǔ)電阻另 一端接位線，所述位線提供的電壓低于外置電源(例如可以接地)，而字線施加正向于源 極電壓以觸發(fā)導(dǎo)通電流即可，所述導(dǎo)通電流方向與P型綠色晶體管相反，但基本工作機(jī) 制相同，以下不再另外敘述其驅(qū)動(dòng)方法。在選中的存儲(chǔ)單元上進(jìn)行讀寫操作時(shí)，需要通過(guò)該存儲(chǔ)單元所對(duì)應(yīng)的字線400 向P型選通管200的柵極施加負(fù)向于選通管200中源極的電壓，所述負(fù)電壓超過(guò)閾值電壓 以開啟P型綠色晶體管，進(jìn)一步形成導(dǎo)通電流。同時(shí)在未選中的存儲(chǔ)單元中，其對(duì)應(yīng)的位線300接地，而對(duì)應(yīng)的字線400向選通 管200的柵極所施加的電壓保證柵極向源極的負(fù)電壓，不超過(guò)閾值電壓，例如可以將字 線與位線的電壓置為相同，使得所述未選中的綠色晶體管關(guān)閉，這樣便消除了 “寫讀干 擾”的問(wèn)題。此外若選通管200為N型綠色晶體管，則選中存儲(chǔ)單元時(shí)，對(duì)應(yīng)的字線400向柵 極施加正向于選通管源極的電壓，并超過(guò)閾值電壓以開啟N型綠色晶體管。同時(shí)在未選 中的存儲(chǔ)單元中，其對(duì)應(yīng)的位線300接地，其對(duì)應(yīng)的字線400也可以接地，保證未選中的 N型綠色晶體管關(guān)閉，以消除“寫讀干擾”。需要指出的是，與傳統(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管不同，綠色晶體管在開啟后，并不是 源、漏極之間存在電勢(shì)差即能夠形成導(dǎo)通電流，而是還需要在源極與柵極之間形成電勢(shì) 差，觸發(fā)口袋注入?yún)^(qū)內(nèi)的載流子發(fā)生隧穿遷移，形成導(dǎo)通電流。以本實(shí)施例中選通管200所使用的P型綠色晶體管為例，漏極接地后，通過(guò)字線400向柵極施加負(fù)向于選通管源極 的電壓，并超出閾值電壓開啟綠色晶體管，然后還要通過(guò)位線300向源極施加正向于柵 極的電壓，才能形成導(dǎo)通電流。N型綠色晶體管則正好相反，但機(jī)制相似，后述實(shí)施例 不再重復(fù)說(shuō)明。為進(jìn)一步分析第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的工作機(jī)制，并簡(jiǎn)化說(shuō)明，在本實(shí)施例中， 所述存儲(chǔ)電阻100的材質(zhì)性質(zhì)假設(shè)為受到足夠能量的電流脈沖，即能改變阻態(tài)，而阻態(tài) 的類型與電流脈沖的方向大小無(wú)關(guān)?；谏鲜龅谝浑娮桦S機(jī)存儲(chǔ)器，本發(fā)明提供的第一驅(qū)動(dòng)方法如下所述圖7為所述第一驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖，圖5a為第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫 操作示意圖，而圖5b為所述第一驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖5a、圖5b以及 圖7所示，所述第一驅(qū)動(dòng)方法的寫操作的基本步驟包括S110、將位線300置為高位電壓VH，使得位線300與選通管200的漏極之間形
成高電勢(shì)差。其中VH>0，漏極接地，因此所述高電勢(shì)差即VH，其大小保證在形成電流脈沖 時(shí)能夠改變存儲(chǔ)電 阻100的阻態(tài)。SllU通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，短暫開啟選通管200，形成強(qiáng)電流 脈沖，改變存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)。其中，在選通管200的柵極短暫施加電壓Vg，使得所述柵極向源極的電壓Vgs <0，且超過(guò)了選通管200的閾值電壓；在上述前提下，Vg越負(fù)向於源極的電壓(Vgs越 負(fù))，也即位線300的電壓Vh越大于柵極電壓Vg，則在晶體管中產(chǎn)生越大值的電流脈沖 Iw。所述強(qiáng)電流脈沖Iw將改變存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)；假設(shè)存儲(chǔ)電阻100變?yōu)楦咦钁B(tài)時(shí)， 視為存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ；若存儲(chǔ)電阻100變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，視為存儲(chǔ)單元中寫入 數(shù)據(jù)定義為0。圖6a為第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀操作示意圖，而圖6b為所述第一驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行 讀操作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖6a、圖6b以及圖7所示，所述第一驅(qū)動(dòng)方法的讀操作的基本 步驟包括S120、將位線300置為低位電壓Vl，使得位線300與選通管200的漏極之間形 成低電勢(shì)差。其中\(zhòng)^>0，漏極接地，因此所述低電勢(shì)差即Vp其大小保證在選通管200開 啟時(shí)能夠引發(fā)導(dǎo)通電流，即Vl > Vg，但不改變存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)。S121、通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，開啟選通管200，形成導(dǎo)通電流， 并檢測(cè)所述導(dǎo)通電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。其中，通過(guò)字線400在選通管200的柵極施加電壓Vg，使得所述柵極向源極的 電壓Vgs <0，超過(guò)了選通管200的閾值電壓，選通管200中形成導(dǎo)通電流流經(jīng)存儲(chǔ)電阻 100，所述流經(jīng)存儲(chǔ)電阻100的電流為IR(IR與存儲(chǔ)電阻100的阻值R呈反比)，依據(jù)各存 儲(chǔ)單元中電流Ir的大小進(jìn)行檢測(cè)，Ir較大的存儲(chǔ)單元中，存儲(chǔ)電阻100的阻值R較小， 即存儲(chǔ)電阻100為低阻態(tài)，讀取得存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)定義為0，而Ir較小的存儲(chǔ)單元中，存 儲(chǔ)電阻100的阻值R較大，即存儲(chǔ)電阻100為高阻態(tài)，讀取得存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)定義為1。在上述第一電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器中，進(jìn)行讀操作時(shí)，需要測(cè)得流經(jīng)存儲(chǔ)電阻100的電流Ir的準(zhǔn)確值，才能判斷并讀取存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，較為麻煩。如果能夠在存儲(chǔ)單元中 形成可直接用于比較的參考電流，并依據(jù)比較結(jié)果判定存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)值，能進(jìn)一步簡(jiǎn) 化電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀寫機(jī)制，提高存儲(chǔ)器的讀寫速度。但現(xiàn)有的綠色晶體管中僅能夠 形成一條通路的導(dǎo)電電流，不能滿足上述需求。從背景技術(shù)中可知，現(xiàn)有的綠色晶體管中，控制柵極開啟晶體管的機(jī)制，主要 是通過(guò)外置電壓施加于柵極上并作用于口袋注入?yún)^(qū)附近，并與源極上的電壓相配合，觸 發(fā)產(chǎn)生隧穿效應(yīng)。因此柵極上產(chǎn)生作用的部分只有靠近源極的一側(cè)。如果設(shè)置兩個(gè)源極 關(guān)于柵極對(duì)稱設(shè)置，使得柵極兩側(cè)均能夠產(chǎn)生作用，即可制作成雙導(dǎo)通電流的綠色晶體管?；谏鲜鏊枷胍?及現(xiàn)有綠色晶體管的工作機(jī)制，本發(fā)明提供了一種新的綠色晶 體管，其基本結(jié)構(gòu)如圖8a所示，包括半導(dǎo)體襯底20，形成于襯底內(nèi)的第一源極31、第二源極32、漏極40以及形成于 襯底表面的柵極50 ；其中漏極40形成于柵極50底部的襯底20內(nèi)，進(jìn)一步的漏極40是自半導(dǎo)體襯底 20延伸，摻雜類型可以為P型也可以為N型，且與襯底20相同。第一源極31與第二源極32形成于柵極50兩側(cè)的襯底20內(nèi)，且關(guān)于漏極40對(duì) 稱，所述第一源極31以及第二源極32的導(dǎo)電類型(即摻雜類型)與漏極40相反。在柵極50的底部、第一源極31內(nèi)靠近漏極40—側(cè)形成有第一口袋注入?yún)^(qū)61 ； 而在柵極50的底部、第二源極32內(nèi)靠近漏極40—側(cè)形成有第二口袋注入?yún)^(qū)62;所述第 一口袋注入?yún)^(qū)61以及第二口袋注入?yún)^(qū)的導(dǎo)電類型與漏極40相同，因此與第一源極31以 及第二源極32相反。為了降低口袋注入?yún)^(qū)與漏極之間的漏電流，本實(shí)施例中，第一口袋注入?yún)^(qū)61或 第二口袋注入?yún)^(qū)62可通過(guò)淺摻雜區(qū)與漏極40電連接，所述淺摻雜區(qū)的導(dǎo)電類型與漏極40 相同，摻雜濃度較漏極40的摻雜濃度低。進(jìn)一步的，本實(shí)施例為了簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)，第一口袋注入?yún)^(qū)61與第二口袋注入?yún)^(qū) 62通過(guò)同一個(gè)淺摻雜區(qū)70與漏極40電連接；所述淺摻雜區(qū)70為漏極40的延伸，位于 柵極50的底部，第一口袋注入?yún)^(qū)61與第二口袋注入?yún)^(qū)62之間。在圖8a所示的綠色晶體管中，第一源極31、第一口袋注入?yún)^(qū)61與漏極40、柵 極50可視為構(gòu)成了一個(gè)綠色晶體管，而第二源極32、第二口袋注入?yún)^(qū)62與漏極40、柵 極50可視為構(gòu)成了另一個(gè)綠色晶體管，因此本發(fā)明所述的綠色晶體管等效于將兩個(gè)現(xiàn)有 的同類型綠色晶體管進(jìn)行并聯(lián)，其等效電路圖如圖8b所示。結(jié)合圖8a以及圖8b所示，柵極50能夠同時(shí)控制所述并聯(lián)的兩個(gè)等效綠色晶體 管的開啟。進(jìn)一步的，如果將所述第一源區(qū)31、第一口袋注入?yún)^(qū)61與第二源區(qū)32、第 二口袋注入?yún)^(qū)62制作成完全對(duì)稱，采用相同的材質(zhì)、摻雜濃度等，可以使得所述并聯(lián)的 兩個(gè)等效綠色晶體管的閾值電壓相統(tǒng)一。本實(shí)施例中，所述綠色晶體管的柵極50上施加的電壓值超過(guò)閾值電壓后，柵極 50兩側(cè)的等效綠色晶體管能夠同時(shí)開啟，分別在第一源極31以及第二源極32處施加大于 柵極50的電壓，觸發(fā)第一口袋注入?yún)^(qū)61以及第二口袋注入?yún)^(qū)62附近產(chǎn)生載流子隧穿遷 移，從而能夠從柵極50的兩側(cè)源極內(nèi)形成兩股導(dǎo)通電流，流向漏極40，并在漏極40處匯集。當(dāng)固定柵 極50以及漏極40的電勢(shì)位，且綠色晶體管開啟時(shí)，兩側(cè)的導(dǎo)通電流大 小，取決于第一源極31以及第二源極32上的電壓值，而互不干擾。因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)， 可將漏極40接地，然后根據(jù)綠色晶體管的類型，在第一源極31、第二源極32以及柵極 40上施加電壓，產(chǎn)生所需的導(dǎo)通電流。此外，由于第一口袋注入?yún)^(qū)61以及第二口袋注入?yún)^(qū)62的導(dǎo)電類型相同，因此與 現(xiàn)有的綠色晶體管相似，根據(jù)所述口袋注入?yún)^(qū)的導(dǎo)電類型，也可以將本發(fā)明所述的綠色 晶體管分為P型綠色晶體管或N型綠色晶體管。應(yīng)用上述提供的綠色晶體管，本發(fā)明所提供的第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存 儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ)陣列，圖9a為本發(fā)明所述第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖，而 圖9b為所述存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖，如圖9a以及圖9b所示，存儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)電阻 100、一個(gè)參考電阻500以及一個(gè)選通管200 ；所述存儲(chǔ)電阻100以及參考電阻500的一端 均連接位線300，另一端均連接選通管200;所述選通管200為綠色晶體管，其中柵極50 連接字線400，第一源極31或第二源極32分別與存儲(chǔ)電阻100或參考電阻500電連接。其中參考電阻500的阻值為恒定值，并且不大于存儲(chǔ)電阻100的高阻態(tài)阻值，不 小于存儲(chǔ)電阻的低阻態(tài)阻值。其中，為了后續(xù)讀操作時(shí)比較判定方便，不宜將參考電阻 500的阻值置為存儲(chǔ)電阻的高阻態(tài)阻值或低阻態(tài)阻值，而優(yōu)選介于兩者之間的阻值范圍。為固定選通管200中漏極的電勢(shì)位，作為可選方案，可以將所述綠色晶體管的 漏極50接地。作為可選方案，所述綠色晶體管(選通管200)可以為N型或者P型；在存儲(chǔ)單 元中進(jìn)行選通以及讀、寫操作時(shí)，字線400施加于柵極50的電壓超過(guò)閾值電壓，從而開 啟綠色晶體管。具體的電壓方向，依據(jù)綠色晶體管的導(dǎo)電類型而定。同樣為簡(jiǎn)化說(shuō)明，在本實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)電阻100的材質(zhì)性質(zhì)假設(shè)為受到足 夠能量的電流脈沖，即能改變阻態(tài)，而阻態(tài)的類型與電流脈沖的方向大小無(wú)關(guān)；假設(shè)選 通管200為P型綠色晶體管，開啟晶體管并形成導(dǎo)通電流時(shí)，需要通過(guò)400向柵極50施 加負(fù)向于第一源極31以及第二源極32，并超過(guò)閾值的電壓。基于上述第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，本發(fā)明提供的第二驅(qū)動(dòng)方法如下所述圖12為所述第二驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖，圖IOa為第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的 寫操作示意圖，而圖IOb為所述第二驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖10a、圖 IOb以及圖12所示，所述第二驅(qū)動(dòng)方法的寫操作的基本步驟包括S210、將位線300置為高位電壓VH，使得位線300與選通管200的漏極之間形 成高電勢(shì)差。其中VH>0，漏極接地，因此所述高電勢(shì)差即VH，其大小保證在形成電流脈沖 時(shí)能夠改變存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)。S211、通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，短暫開啟選通管200，形成強(qiáng)電流 脈沖，改變存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)。與第一驅(qū)動(dòng)方法相同，在選通管200的柵極上短暫施加電壓Vg，使得所述柵極 向源極的電壓Vgs<0，且超過(guò)了選通管200的閾值電壓；在上述前提下，Vg越負(fù)向于第 一源極或者第二源極的電壓，也即位線300的電壓Vh越大于柵極電壓Vg，則在晶體管中產(chǎn)生越大值的電流脈沖Iw。所述強(qiáng)電流脈沖Iw將改變存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)；假設(shè)存儲(chǔ)電 阻100變?yōu)楦咦钁B(tài)時(shí)，存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ；若存儲(chǔ)電阻100變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，存 儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為0。在上述寫操作過(guò)程中，參考電阻500由于為恒定電阻，因此 不受電流脈沖的影響。圖Ila為第二電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀操作示意圖，而圖lib為所述第二驅(qū)動(dòng)方法執(zhí) 行讀操作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖11a、圖lib以及圖12所示，所述第二驅(qū)動(dòng)方法的讀操作的 基本步驟包括S220、將位線300置為低位電壓Vl，使得位線300與選通管200的漏極之間形 成低電勢(shì)差。其中\(zhòng)^>0，漏極接地，因此所述低電勢(shì)差即Vp其大小保證在選通管200開 啟時(shí)，能夠引發(fā)導(dǎo)通電流，即Vl > Vg，但不改變存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)。S221、通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，開啟選通管200形成導(dǎo)通電流，并 比較流經(jīng)存儲(chǔ)電阻100上的電流與流經(jīng)參考電阻500上的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的 數(shù)據(jù)。其中，通過(guò)字線400在選通管200的柵極施加電壓Vg，使得所述柵極向源極的電 壓Vgs<0，超過(guò)了選通管200的閾值電壓，但小于位線電壓Vl，在選通管200中形成兩 股導(dǎo)通電流，其中流經(jīng)存儲(chǔ)電阻100的電流為Ir(Ir與存儲(chǔ)電阻100的阻值R呈反比)， 流 經(jīng)參考電阻500的電流為IR，(R’為參考電阻500的阻值，因此在固定的位線電壓下， IR，是個(gè)恒定值)。由于參考電阻500的阻值R’介于存儲(chǔ)電阻100的高阻態(tài)阻值以及低 阻態(tài)阻值之間，因此直接比較流經(jīng)存儲(chǔ)電阻100上的電流Ir與流經(jīng)參考電阻500上的電流 IR，的相對(duì)大小，可以判斷存儲(chǔ)電阻100的阻態(tài)。即Ir若大于Ir，，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)定義 為0 ； Ir若小于IR，，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)定義為1。需要另外指出的是，當(dāng)^與^，相等時(shí)，則需要依據(jù)參考電阻500在設(shè)定時(shí)，阻 值是否為存儲(chǔ)電阻高阻態(tài)阻值或低阻態(tài)阻值這兩個(gè)臨界值，然后進(jìn)一步判斷。作為優(yōu)選 方案，參考電阻的阻值應(yīng)當(dāng)介于兩者之間以避免二次判斷，減小存儲(chǔ)器的讀寫操作復(fù)雜 度，也利于提高存儲(chǔ)速度。上述兩種電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)單元均為ITlR結(jié)構(gòu)，但從前述內(nèi)容可知， 本發(fā)明所提供的綠色晶體管中，等效于兩個(gè)現(xiàn)有的綠色晶體管并聯(lián)，可以產(chǎn)生兩股導(dǎo)通 電流，因此在同一個(gè)選通管200內(nèi)，使用一個(gè)柵極最多可以控制兩個(gè)存儲(chǔ)電阻，而構(gòu)成 1T2R結(jié)構(gòu)。所述1T2R結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器能夠大幅提高存儲(chǔ)單元的集成度。因此應(yīng)用前述綠色晶體管，本發(fā)明具體實(shí)施例還提供了第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器， 包括由存儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ)陣列，圖13a為本發(fā)明所述第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示 意圖，而圖13b為所述存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖，如圖13a以及圖13b所示，存儲(chǔ)單元包括 第一存儲(chǔ)電阻101、第二存儲(chǔ)電阻102以及一個(gè)選通管200 ；所述第一存儲(chǔ)電阻101以及 第二存儲(chǔ)電阻102的一端分別連接第一位線301以及第二位線302，另一端均連接選通管 200；所述選通管200為綠色晶體管，其中柵極50連接字線400;而第一源極31或第二 源極32分別與第一存儲(chǔ)電阻101或第二存儲(chǔ)電阻102電連接。為固定選通管200中漏極的電勢(shì)位，作為可選方案，可以將所述綠色晶體管的 漏極40接地。
作為可選方案，所述綠色晶體管(選通管200)可以為N型或者P型；在存儲(chǔ)單 元中進(jìn)行選通以及讀、寫操作時(shí)，字線400施加于柵極50的電壓超過(guò)閾值電壓，從而開 啟綠色晶體管。具體的電壓方向，依據(jù)綠色晶體管的導(dǎo)電類型而定。同樣為簡(jiǎn)化說(shuō)明，在本實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)電阻100的材質(zhì)性質(zhì)假設(shè)為受到足 夠能量的電流脈沖，即能改變阻態(tài)，而阻態(tài)的類型與電流脈沖的方向大小無(wú)關(guān)；假設(shè)選 通管200為 P型綠色晶體管，開啟晶體管并形成導(dǎo)通電流時(shí)，需要通過(guò)400向柵極50施 加正向于漏極40并超過(guò)閾值的電壓，且電壓值小于第一位線301或第二位線302施加于 第一源極31或第二源極32的電壓?；谏鲜龅谌娮桦S機(jī)存儲(chǔ)器，本發(fā)明提供的第三驅(qū)動(dòng)方法如下所述由于第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器中，每個(gè)存儲(chǔ)單元包括兩個(gè)存儲(chǔ)電阻，因此可以視為 每個(gè)存儲(chǔ)單元包括兩位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)值為二位數(shù)據(jù)值，每位數(shù)據(jù)的讀寫操作機(jī) 制類似于第一驅(qū)動(dòng)方法。圖16為所述第三驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖，圖14a為第三電 阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫操作示意圖，圖14b為第三驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖 14a、圖14b以及圖16所示，所述第三驅(qū)動(dòng)方法的寫操作的基本步驟包括S310、將第一位線301或第二位線302置為高位電壓VH，使得所述第一位線301 或第二位線302與選通管200的漏極之間形成高電勢(shì)差。其中VH>0，漏極接地，因此所述高電勢(shì)差即VH，其大小保證在形成電流脈沖 時(shí)能夠改變第一存儲(chǔ)電阻101或第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)。在實(shí)際的寫操作過(guò)程中，第一 存儲(chǔ)電阻101與第二存儲(chǔ)電阻102的寫操作可以同時(shí)進(jìn)行也可以只選擇其中一個(gè)進(jìn)行寫操 作，相互獨(dú)立。需要選擇其中一個(gè)存儲(chǔ)電阻進(jìn)行寫操作時(shí)，僅需將相應(yīng)的位線置為VH， 將另一個(gè)存儲(chǔ)電阻對(duì)應(yīng)的位線置為與漏極相同接地即可，圖14a所示實(shí)施例中僅選擇第一 存儲(chǔ)電阻101進(jìn)行寫操作。S311、通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，短暫開啟選通管200，形成強(qiáng)電流 脈沖，改變第一存儲(chǔ)電阻101或第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中相應(yīng)存儲(chǔ)電阻內(nèi) 寫入數(shù)據(jù)。與第一驅(qū)動(dòng)方法類似，在選通管200的柵極短暫施加電壓Vg，使得所述柵極向 源極的電壓Vgs<0，且超過(guò)了選通管200的閾值電壓；在上述前提下，Vg越負(fù)向于第一 源極或者第二源極的電壓，也即第一位線301或者第二位線302上的電壓Vh越大于柵極 電壓Vg，則在晶體管中產(chǎn)生越大值的電流脈沖Iw。但僅有連接的位線為高位電壓Vh的 存儲(chǔ)電阻中，流經(jīng)電流脈沖Iw才能改變其阻態(tài)。假設(shè)存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦咦钁B(tài)時(shí)，視為該存 儲(chǔ)電阻的寫入數(shù)據(jù)為1;若存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，視為該存儲(chǔ)電阻的寫入數(shù)據(jù)為0;因 此在所述第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)單元的二位數(shù)據(jù)值可以是00、01、10、11四種情 況。圖15a為第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀操作示意圖，圖14b為第三驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行讀操 作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖15a、圖15b以及圖16所示，所述第三驅(qū)動(dòng)方法的讀操作的基本步 驟包括S320、將第一位線301以及第二位線302置為低位電壓Vl，使得第一位線301以 及第二位線302與選通管200的漏極之間形成低電勢(shì)差。其中\(zhòng)^>0，漏極接地，因此所述低電勢(shì)差即Vp其大小保證在選通管200開啟時(shí)，能夠引發(fā)導(dǎo)通電流，即即Vl > Vg，但不改變第一存儲(chǔ)電阻101或第二存儲(chǔ)電阻 102的阻態(tài)。S321、通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，開啟選通管200形成導(dǎo)通電流，并 檢測(cè)流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻101的電流以及流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻102的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單 元中的數(shù)據(jù)。其中，通過(guò)字線400在選通管200的柵極施加電壓Vg，使得所述柵極向源極的 電壓Vgs <0，超過(guò)了選通管200的閾值電壓，但小于位線電壓Vl，在選通管200中產(chǎn)生 兩股導(dǎo)通電流，其中流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻101的電流為Iri (Iri與第一存儲(chǔ)電阻101的阻值 R1呈反比)，而流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻102的電流為IR2(IR2與第二存儲(chǔ)電阻102的阻值R2呈 反比)。與第一驅(qū)動(dòng)方法相同，流經(jīng)電流較大的存儲(chǔ)電阻的阻值較小，即存儲(chǔ)電阻為低 阻態(tài)，讀取得數(shù)據(jù)定義為0，而流經(jīng)電流較小的存儲(chǔ)電阻的阻值較大，即存儲(chǔ)電阻為高阻 態(tài)，讀取得數(shù)據(jù)定義為1。分別讀取第一存儲(chǔ)電阻101與第二存儲(chǔ)電阻102中的數(shù)據(jù)，并 進(jìn)行組合，便可以得到整個(gè)存儲(chǔ)單元的二位數(shù)據(jù)值。上述第三電阻隨機(jī)存 儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法中，每個(gè)存儲(chǔ)單元的二位數(shù)據(jù)值等效于兩 個(gè)存儲(chǔ)電阻的數(shù)據(jù)組合，因此在讀操作時(shí)需要分別讀取，并測(cè)得每個(gè)存儲(chǔ)電阻中流經(jīng)電 流的準(zhǔn)確值。如果將第一存儲(chǔ)電阻101以及第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)保持始終相反，并 在寫操作時(shí)總是同時(shí)改變兩者的阻態(tài)，那么對(duì)于存儲(chǔ)單元中所形成的兩股導(dǎo)通電流，將 僅僅存在Iri > Ir2或者Iri < Ir2兩種情況，分別定義為1或0，同樣可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的基 本數(shù)據(jù)功能。因此基于第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，本發(fā)明還提供了第四驅(qū)動(dòng)方法如下所述圖19為所述第四驅(qū)動(dòng)方法的讀寫時(shí)序示意圖，圖17a為第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的 另一種寫操作示意圖、圖17b為第四驅(qū)動(dòng)方法執(zhí)行寫操作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖17a、圖 17b以及圖19所示，所述第四驅(qū)動(dòng)方法的寫操作的基本步驟包括S410、初始化存儲(chǔ)器單元，使得第一存儲(chǔ)電阻101與第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)相 反。其中初始化的具體方法可以是將第一位線301或第二位線302置為高位電壓 VH，通過(guò)字線400控制柵極在選通管200中形成強(qiáng)電流脈沖，改變第一存儲(chǔ)電阻101或第 二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)，具體的，類似實(shí)施一遍第三驅(qū)動(dòng)方法的寫操作，使得第一存儲(chǔ) 電阻101與第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)相反。S411、將第一位線301和第二位線302同時(shí)置為高位電壓VH，使得所述第一位 線301或第二位線302與選通管200的漏極之間形成高電勢(shì)差。其中VH>0，漏極接地，因此所述高電勢(shì)差即VH，其大小保證在形成電流脈沖 時(shí)能夠改變第一存儲(chǔ)電阻101或第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)。在實(shí)際的寫操作過(guò)程中，對(duì) 第一存儲(chǔ)電阻101與第二存儲(chǔ)電阻102的寫操作必須同時(shí)進(jìn)行，并改變各自的阻態(tài)。S412、通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，短暫開啟選通管200，形成強(qiáng)電流 脈沖，同時(shí)改變第一存儲(chǔ)電阻101以及第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)，在相應(yīng)存儲(chǔ)單元中寫入 數(shù)據(jù)。與第三驅(qū)動(dòng)方法類似，在選通管200的柵極短暫施加電壓Vg，使得所述柵極向 源極的電壓Vgs<0，且超過(guò)了選通管200的閾值電壓；在上述前提下，Vg越負(fù)向于第一源極或者第二源極的電壓，也即第一位線301或者第二位線302上的電壓Vh越大于柵極 電壓Vg，則在晶體管中產(chǎn)生越大值的電流脈沖Iw。流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻101以及第二存儲(chǔ) 電阻102的電流脈沖Iw將同時(shí)改變兩存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)；由于存儲(chǔ)單元經(jīng)過(guò)初始化后，第 一存儲(chǔ)電阻101與第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)是相反的；因此本驅(qū)動(dòng)方法中，執(zhí)行寫操作 后，存儲(chǔ)單元里兩個(gè)存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)組合只可能有兩種情況，當(dāng)一個(gè)存儲(chǔ)電阻處于高阻 態(tài)時(shí)，另一個(gè)存儲(chǔ)電阻必然處于低阻態(tài)。圖18a為第三電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的另一種讀操作示意圖、圖17b為第四驅(qū)動(dòng)方法執(zhí) 行讀操作時(shí)的流程圖，結(jié)合圖18a、圖18b以及圖19所示，所述第四驅(qū)動(dòng)方法的讀操作的 基本步驟包括S420、將第一位線301以及第二位線302置為低位電壓Vl，使得第一位線301以 及第二位線302與選通管200的漏極之間形成低電勢(shì)差。其中\(zhòng)^>0，漏極接地，因此所述低電勢(shì)差即Vp其大小保證在選通管200開 啟時(shí)，能夠引發(fā)導(dǎo)通電流，即即Vl > Vg，但不改變第一存儲(chǔ)電阻101或第二存儲(chǔ)電阻 102的阻態(tài)。 S421、通過(guò)字線400控制選通管200的柵極，開啟選通管200形成導(dǎo)通電流，并 比較流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻101的電流以及流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻102的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單 元中的數(shù)據(jù)。其中，通過(guò)字線400在選通管200的柵極施加電壓Vg，使得所述柵極向源極的 電壓Vgs <0，超過(guò)了選通管200的閾值電壓，但小于位線電壓Vl，在選通管200中產(chǎn)生 兩股導(dǎo)通電流，其中流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻101的電流為Iri (Iri與第一存儲(chǔ)電阻101的阻值R1 呈反比)，而流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻102的電流為IR2 (IR2與第二存儲(chǔ)電阻102的阻值R2呈反 比)。由于第一存儲(chǔ)電阻101與第二存儲(chǔ)電阻102的阻態(tài)相反，因此僅可能存在Iri > Ir2 或者Iri < Ir2兩種情況，分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)1或0，僅需比較Iri以及Ir2的大小，就可以讀取 存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。上述實(shí)施例中，雖然均以P型綠色晶體管為例，但本發(fā)明領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可 以推得，以N型綠色晶體管為選通管形成導(dǎo)通電流，作為存儲(chǔ)器讀寫操作電流的具體方 案。此外本發(fā)明僅為簡(jiǎn)化說(shuō)明需要，限定了存儲(chǔ)電阻的材質(zhì)性質(zhì)，但存儲(chǔ)電阻還可以為 相變電阻等，并不局限于實(shí)施例中所述的材質(zhì)，在現(xiàn)有的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器中，所述存儲(chǔ) 電阻的阻態(tài)變化可能與流經(jīng)的電流脈沖的大小以及加熱效果的溫度有關(guān)，僅需在讀寫過(guò) 程中調(diào)整位線上所施加的電壓即可。本發(fā)明領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以依據(jù)本發(fā)明所展示的 方案，進(jìn)一步推廣至其他類型的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器上，特此說(shuō)明。雖然本發(fā)明以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ)陣列，其特征在于，所述存 儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)電阻以及一個(gè)選通管；所述存儲(chǔ)電阻的一端連接位線，另一端連接 選通管；所述選通管為綠色晶體管，其中柵極連接字線；源極或漏極與存儲(chǔ)電阻電連 接。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，所述綠色晶體管的源極與漏極 中，一個(gè)與存儲(chǔ)電阻電連接，另一個(gè)則接地或者外置電源。
3.如權(quán)利要求1所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，所述綠色晶體管為N型綠色晶 體管或P型綠色晶體管。
4.如權(quán)利要求3所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，在存儲(chǔ)單元選通以及讀、寫操 作時(shí)，字線施加于柵極負(fù)向于源極的電壓，并超過(guò)綠色晶體管的閾值電壓。
5.—種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括 在進(jìn)行寫操作時(shí)，通過(guò)位線使得綠色晶體管的源、漏極之間形成高電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極短暫開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元 中寫入數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，通過(guò)位線使得綠色晶體管的源、漏極之間形成低電勢(shì)差，通過(guò)字 線控制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，并檢測(cè)電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù) 據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述寫操作時(shí)，若存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦咦?態(tài)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ；若存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù) 據(jù)定義為0。
7.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述讀操作時(shí)，對(duì)各存儲(chǔ)單元中流 經(jīng)的電流大小進(jìn)行檢測(cè)，電流較大的存儲(chǔ)單元中數(shù)據(jù)為0，而電流較小的存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為 1。
8.—種綠色晶體管，其特征在于，包括半導(dǎo)體襯底，形成于襯底內(nèi)的第一源極、第二源極、漏極以及形成于襯底表面的柵極；所述漏極形成于柵極底部的襯底內(nèi)；所述第一源極與第二源極形成于柵極兩側(cè)的襯 底內(nèi)，且關(guān)于漏極對(duì)稱；在所述柵極的底部、第一源極內(nèi)靠近漏極一側(cè)形成有第一口袋注入?yún)^(qū)； 在所述柵極的底部、第二源極內(nèi)靠近漏極一側(cè)形成有第二口袋注入?yún)^(qū)； 所述第一口袋注入?yún)^(qū)以及第二口袋注入?yún)^(qū)的導(dǎo)電類型與漏極相同，且與第一源極以 及第二源極相反。
9.如權(quán)利要求8所述的綠色晶體管，其特征在于，所述第一口袋注入?yún)^(qū)或第二口袋注 入?yún)^(qū)通過(guò)淺摻雜區(qū)與漏極電連接，所述淺摻雜區(qū)的導(dǎo)電類型與漏極相同，摻雜濃度較漏 極的摻雜濃度低。
10.如權(quán)利要求9所述的綠色晶體管，其特征在于，第一口袋注入?yún)^(qū)以及第二口袋注 入?yún)^(qū)通過(guò)同一淺摻雜區(qū)與漏極電連接，所述淺摻雜區(qū)為漏極的延伸，位于柵極的底部、 第一口袋注入?yún)^(qū)與第二口袋注入?yún)^(qū)之間。
11.一種應(yīng)用權(quán)利要求8所述綠色晶體管的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ)陣列，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)電阻、一個(gè)參考電阻以及一個(gè)選 通管；所述存儲(chǔ)電阻以及參考電阻的一端均連接位線，另一端均連接選通管；所述選通 管為綠色晶體管，其中柵極連接字線，第一源極或第二源極分別與存儲(chǔ)電阻或參考電阻 電連接。
12.如權(quán)利要求11所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，所述參考電阻的阻值為恒定 值，并且不大于存儲(chǔ)電阻的高阻態(tài)阻值，不小于存儲(chǔ)電阻的低阻態(tài)阻值。
13.如權(quán)利要求11所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，所述綠色晶體管的漏極接地 或者外置電源。
14.如權(quán)利要求11所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，所述綠色晶體管為N型綠色 晶體管或P型綠色晶體管。
15.如權(quán)利要求14所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，在存儲(chǔ)單元選通以及讀、寫 操作時(shí)，字線施加于柵極負(fù)向于源極的電壓，并超過(guò)綠色晶體管的閾值電壓。
16.—種應(yīng)用于權(quán)利要求11所述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括在進(jìn)行寫操作時(shí)，使得位線與綠色晶體管的漏極之間形成高電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極短暫開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中寫入 數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，使得位線與綠色晶體管的漏極之間均形成低電勢(shì)差，通過(guò)字線控 制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，比較流經(jīng)存儲(chǔ)電阻的電流與流經(jīng)參考電阻的電 流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述寫操作時(shí)，若存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦?阻態(tài)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ；若存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，則存儲(chǔ)單元中寫入 數(shù)據(jù)定義為0。
18.如權(quán)利要求17所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述讀操作時(shí)，若流經(jīng)存儲(chǔ)電阻中 的電流大于流經(jīng)參考電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為0;若流經(jīng)存儲(chǔ)電阻中的電流小 于流經(jīng)參考電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為1;若兩電流相等，則根據(jù)參考電阻的阻 態(tài)，判定存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)值。
19.一種應(yīng)用權(quán)利要求8所述綠色晶體管的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括由存儲(chǔ)單元所組成 的存儲(chǔ)陣列，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元包括第一存儲(chǔ)電阻、第二存儲(chǔ)電阻以及一個(gè)選 通管；所述第一存儲(chǔ)電阻以及第二存儲(chǔ)電阻的一端分別連接第一位線以及第二位線，另 一端均連接選通管；所述選通管為綠色晶體管，其中柵極連接字線；第一源極或第二源 極分別與第一存儲(chǔ)電阻或第二存儲(chǔ)電阻電連接。
20.如權(quán)利要求19所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，所述綠色晶體管的漏極接地 或者外置電源。
21.如權(quán)利要求19所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N型綠 色晶體管或P型綠色晶體管。
22.如權(quán)利要求21所述的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于，在存儲(chǔ)單元選通以及讀、寫 操作時(shí)，字線施加于柵極負(fù)向于源極的電壓，并超過(guò)綠色晶體管的閾值電壓。
23.—種應(yīng)用于權(quán)利要求19所述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括在進(jìn)行寫操作時(shí)，使得第一位線或第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成高電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極短暫開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變第一存儲(chǔ)電阻或第 二存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，在存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，使得第一位線以及第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成低電勢(shì) 差，通過(guò)字線控制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，并檢測(cè)流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻的電 流以及流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。
24.如權(quán)利要求23所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述寫操作時(shí)，若存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦?阻態(tài)，則該存儲(chǔ)電阻中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ；若存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)時(shí)，則該存儲(chǔ)電阻中 寫入數(shù)據(jù)定義為0。
25.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元包括兩位數(shù)據(jù)，每位 數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)電阻；在進(jìn)行讀操作時(shí)，電流較大的存儲(chǔ)電阻中數(shù)據(jù)為0，而電 流較小的存儲(chǔ)電阻中數(shù)據(jù)為1。
26.—種應(yīng)用于權(quán)利要求19所述電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括初始化存儲(chǔ)器單元，使得第一存儲(chǔ)電阻與第二存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)相反；在進(jìn)行寫操作時(shí)，使得第一位線以及第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成高電勢(shì)差，通過(guò)字線控制 柵極短暫開啟晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，同時(shí)改變第一存儲(chǔ)電阻以及第二存儲(chǔ)電阻的阻 態(tài)，在存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)；在進(jìn)行讀操作時(shí)，使得第一位線以及第二位線與綠色晶體管的漏極之間形成低電勢(shì) 差，通過(guò)字線控制柵極開啟綠色晶體管，形成導(dǎo)通電流，比較流經(jīng)第一存儲(chǔ)電阻的電流 與流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻的電流的大小，讀取存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。
27.如權(quán)利要求26所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述初始化存儲(chǔ)器單元，具體包 括將第一位線或第二位線置為高位電壓，使得第一位線或第二位線與綠色晶體管的漏 極之間形成高電勢(shì)差，通過(guò)字線控制柵極短暫開啟綠色晶體管，形成強(qiáng)電流脈沖，改變 第一存儲(chǔ)電阻或第二存儲(chǔ)電阻的阻態(tài)，使得兩者阻態(tài)相反。
28.如權(quán)利要求26所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述寫操作時(shí)，若第一存儲(chǔ)電阻變 為高阻態(tài)，第二存儲(chǔ)電阻變?yōu)榈妥钁B(tài)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為1 ；若第一存儲(chǔ)電 阻變?yōu)榈妥钁B(tài)，第二存儲(chǔ)電阻變?yōu)楦咦钁B(tài)時(shí)，則存儲(chǔ)單元中寫入數(shù)據(jù)定義為0。
29.如權(quán)利要求28所述的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述讀操作時(shí)，若流經(jīng)第一存儲(chǔ)電 阻中的電流小于流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為1;若流經(jīng)第一存儲(chǔ)電 阻中的電流大于流經(jīng)第二存儲(chǔ)電阻中的電流，則存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)為0。
全文摘要
本發(fā)明提供了綠色晶體管、電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器及其驅(qū)動(dòng)方法，其中所提供的一種電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器包括由存儲(chǔ)單元所組成的存儲(chǔ)陣列，所述存儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)電阻以及一個(gè)選通管；所述存儲(chǔ)電阻的一端連接位線，另一端連接選通管；所述選通管為綠色晶體管，柵極連接字線，源極或漏極與存儲(chǔ)電阻電連接。本發(fā)明利用綠色晶體管作為存儲(chǔ)單元的選通管，與現(xiàn)有的電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器以傳統(tǒng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為選通管相比，位線以及字線僅需提供較低的電壓即可，便能夠提供較大的讀、寫操作電流，具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。同時(shí)能夠減小存儲(chǔ)器上選通管的功耗，而增強(qiáng)存儲(chǔ)電阻上的功耗以獲得良好的加熱或者相變效果。
文檔編號(hào)H01L29/739GK102024494SQ200910195630
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者季明華, 肖德元 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司