随着现代集成电路制造工艺的发展,基于浮栅结构的FLASH存储器正逐渐走向其物理尺寸极限,新型储存器的开发成为现在研究机构及各大半导体厂商的研究热点。其中阻变存储器(RRAM)以其在低功耗,高速度,结构简单易于3D集成和与传统CMOS工艺的完美兼容等方面的优势受到了广泛的关注。然而,由于RRAM的存储机理目前还不是很明确,而且可靠性方面也无法满足市场的要求,因此,对其的研究还主要是在实验室中进行。本文主要是研究基于1T1R机构的RRAM器件在可靠性方面的问题,并且提出了一些改进器件一致性的方法。1T1R结构中的T采用的是0.13 um标准工艺,由公司生产,在此基础上长不同材料的RRAM器件,以实现不同的性能。本论文的实验主要是在Cu/Hf Ox/Pt结构的RRAM器件上进行的,其中Cu电极是晶体管的漏端经CMP工艺后形成的,决定了器件的面积,而功能层Hf Ox和上电极Pt则根据不同需求采用不同的工艺实现。在文章中,首先分析了1T1R结构中引发RRAM可靠性问题的原因。RRAM器件是通过高低阻态实现信息的存储,当高低阻态比较接近的时候,便有可能造成读取错误;另一方面,同一器件或不同器件之间在在相同的操作条件下,有的时候可以成功的置成高阻态或者低阻态,而有的时候阻态没有达到预期的数量级,从而造成信息存储错误;还有器件在长时间的放置过程中,阻态发生改变,也会造成信息的存储错误。以上是常见的引发可靠性问题的原因。为了从实验上解释引起可靠性问题的原因,我们做了关于1T1R单个器件的endurance(疲劳特性)测试和关于1T1R阵列的retention(保持特性)测试。在endurance测试中,我们研究了器件高低阻态随循环次数的变化规律,发现随着循环次数的增多,器件高阻态逐渐下降,低阻态逐渐增大,最终失效在低阻态。在retention测试中,我们统计了1kb大小的阵列在不同温度下器件的保持时间与阻态的关系,低阻态器件会失效在高阻态,而高阻态器件会变成低阻态或者更高的高阻态。为了提高器件的在endurance和retention方面的特性,针对1T1R结构,本文提出了一种新的编程方法。在传统编程方法中,晶体管的gate端加一恒压,用来限流,而在source端加扫描电压进行SET操作或者在上电极加扫描电压进行RESET操作。新的编程方法中恒压是加在source端(SET)或者上电极(RESET),扫描电压加在gate端,通过改变gate端的电压,改变通过RRAM器件的电流,从而实现器件阻态的改变。新的编程方法可以提高高阻态的阻值和一致性,从而提高器件的可靠性。同时本文也做了关于RRAM在多值存储方面的实验,讨论了SET过程和RESET过程实现多值的区别。通过RTN(随机电报噪声)分析发现,SET过程实现的多值比RESET过程实现的多值更稳定,波动更小。