本發(fā)明涉及一種電阻式內(nèi)存技術(shù)，尤其涉及一種電阻式記憶胞的寫入方法及電阻式內(nèi)存。

背景技術(shù)：

電阻式內(nèi)存(Resistive random-access memory；RRAM)是一種新式的非揮發(fā)性內(nèi)存，可利用阻態(tài)的改變來記憶或儲存數(shù)值。電阻式內(nèi)存與邏輯制程的兼容性極佳，且寫入速度快，寫入電壓較低，符合可攜式電子產(chǎn)品的低功耗需求。

在電阻式內(nèi)存中，形成(forming)、設(shè)定(set)以及重置(reset)三個操作為確保電阻式記憶胞電氣特性以及數(shù)據(jù)保存力(data retention)的三個重要步驟。在進行設(shè)定/重置操作時，可能需要逐步地且多次地提升輸入電壓才能完成。然而，當使用過高的輸入電壓來進行電阻式記憶胞的設(shè)定操作或是重置操作的話，可能會使原本應(yīng)為高電流狀態(tài)的電阻式記憶胞減少其電流，或是使應(yīng)為低電流狀態(tài)的電阻式記憶胞增加其電流，此種現(xiàn)象稱為是互補切換(Complementary switching)現(xiàn)象(manifestation)?；パa切換現(xiàn)象為電阻式內(nèi)存的領(lǐng)域中的一種獨特現(xiàn)象。換句話說，輸入電壓不足可能導(dǎo)致設(shè)定操作或重置操作失敗，而操作電壓過大時也會產(chǎn)生相同的結(jié)果。因此，如何在進行設(shè)定操作以及重置操作時，避免輸入電壓在逐步提升的過程中因其電壓值過大而使電阻式記憶胞發(fā)生互補切換現(xiàn)象，便是重要的課題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電阻式記憶胞的寫入方法及電阻式內(nèi)存，可延展重置操作的電壓窗口，減少電阻式記憶胞因輸入電壓過高而發(fā)生 互補切換現(xiàn)象的機率。

本發(fā)明的電阻式記憶胞的寫入方法包括下列步驟。提供參考電壓至電阻式記憶胞的字符線。以及，提供第一電壓至所述電阻式記憶胞的位線，且提供第二電壓至所述電阻式記憶胞的源極線，其中所述第一電壓不隨著所述第二電壓的逐次調(diào)高而提高其電壓值。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一電壓為固定電壓值。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一電壓隨著所述第二電壓的逐次提高而降低其電壓值。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一電壓與所述第二電壓的電壓值的和為定值。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的第二電壓的起始電壓值為2V或0V。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一電壓的起始電壓值為所述電阻式記憶胞所能承受的最大電壓值。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的寫入方法為所述電阻式記憶胞的數(shù)據(jù)重置方法。

本發(fā)明的電阻式內(nèi)存包括至少一個電阻式記憶胞、字符線信號提供電路、位線信號提供電路以及源極線信號提供電路。字符線信號提供電路耦接至所述電阻式記憶胞的字符線。位線信號提供電路耦接至所述電阻式記憶胞的位線。源極線信號提供電路耦接至所述電阻式記憶胞的源極線。當所述電阻式記憶胞進行重置操作時，所述位線信號提供電路提供參考電壓至所述電阻式記憶胞的位線，所述字符線信號提供電路提供第一電壓至所述電阻式記憶胞的字符線，且所述源極線信號提供電路提供第二電壓至所述電阻式記憶胞的源極線。所述第一電壓不隨著所述第二電壓的逐次調(diào)高而提高其電壓值。

基于上述，在進行電阻式記憶胞的寫入方法(如，重置操作)時，由于字符線的電壓不會隨著源極線的電壓的逐次調(diào)高而提高其電壓值，使得電阻式記憶胞中的開關(guān)單元的導(dǎo)通程度為固定，或是開關(guān)單元的導(dǎo)通程度會由于源極線的電壓的逐次調(diào)高而隨之降低， 藉以抑制源極線的電壓。藉此，此種寫入方法可延展重置操作的電壓窗口，減少電阻式記憶胞因輸入電壓過高而發(fā)生互補切換現(xiàn)象的機率。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1顯示本發(fā)明一實施例的電阻式內(nèi)存的方框圖；

圖2顯示一種電阻式記憶胞的寫入方法的波形示意圖；

圖3顯示本發(fā)明一實施例的電阻式記憶胞的寫入方法的波形示意圖；

圖4顯示本發(fā)明第二實施例的電阻式記憶胞的寫入方法的波形示意圖；

圖5與圖6分別顯示本發(fā)明第三實施例與第四實施例的電阻式記憶胞的寫入方法的波形示意圖；

圖7顯示本發(fā)明一實施例的電阻式記憶胞的操作方法的流程圖。

附圖標記：

100：電阻式內(nèi)存

110：電阻式記憶胞

120：字符線信號提供電路

130：位線信號提供電路

140：源極線信號提供電路

150：檢測電路

R1：電阻

T1：晶體管

BL：位線

WL：字符線

SL：源極線

210、220、230、310、320、330、410、420、430：時間區(qū)間

V_SL：第二電壓

V_WL：第一電壓

V_BL：位線的電壓

S710～S720：步驟

具體實施方式

圖1顯示本發(fā)明一實施例的電阻式內(nèi)存100的方框圖。請參照圖1，電阻式內(nèi)存100包括電阻式記憶胞110、字符線信號提供電路120、位線信號提供電路130以及源極線信號提供電路140。本實施例中，電阻式記憶胞110包括開關(guān)單元(如，晶體管T1)以及電阻R1。電阻R1可由過度金屬氧化層來實現(xiàn)，本發(fā)明實施例并不僅限于此。電阻R1的第一端為位線BL，電阻R1的第二端則與晶體管T1的第一端相耦接。晶體管T1的第二端則為源極線SL。字符線信號提供電路120耦接至電阻式記憶胞110中的晶體管T1的控制端，且晶體管T1的控制端亦可稱為是電阻式記憶胞110的字符線WL。位線信號提供電路130耦接至電阻式記憶胞110的位線BL。源極線信號提供電路140耦接至電阻式記憶胞110的源極線SL。電阻式內(nèi)存100還包括檢測電路150，藉以檢測電阻式記憶胞110中的電流，從而判斷其寫入操作(如，形成操作、設(shè)定操作或重置操作)是否完成。

圖2顯示一種電阻式記憶胞110的寫入方法的波形示意圖。請同時參考圖1及圖2，當要對電阻式記憶胞110進行重置操作時，位線信號提供電路130可提供參考電壓(如，接地電壓(0V))至電阻式記憶胞110的位線BL。也就是說，位線BL的電壓V_BL等于0V的參考電壓。字符線信號提供電路120提供第一電壓V_WL(如，3.9V的電壓)至電阻式記憶胞110的字符線WL，且源極線信號提供電路140提供第二電壓V_SL(如，2.2V的電壓)至電阻式記憶胞110的源極線SL，如圖2中時間區(qū)間210所顯示的電壓波型。之后，在時間區(qū)間210與時間區(qū)間220之間時，電阻式內(nèi)存100便通過檢測電路150來檢測電阻式記憶胞110中的電流是否低于預(yù)設(shè)電流值。 此處所指的預(yù)設(shè)電流值可依據(jù)電阻R1的材質(zhì)以及重置操作所需的要求來調(diào)整，本發(fā)明實施例的預(yù)設(shè)電流值為3μA。如果電阻式記憶胞110中的電流低于預(yù)設(shè)電流值的話，則完成電阻式記憶胞110的重置操作。

相對地，如果電阻式記憶胞110中的電流并未低于預(yù)設(shè)電流值(3μA)時，則表示電阻式記憶胞110并未完成重置操作。因此，便會逐次調(diào)高第一電壓V_WL以及第二電壓V_SL，并分別通過字符線信號提供電路120以及源極線信號提供電路140將第一電壓V_WL及第二電壓V_SL提供至電阻式記憶胞110的字符線WL以及源極線SL。如圖2中時間區(qū)間220所顯示的電壓波型所示，字符線信號提供電路120提供3.9V的第一電壓V_WL至電阻式記憶胞110的字符線WL，且源極線信號提供電路140提供2.4V的第二電壓V_SL至電阻式記憶胞110的源極線SL。在時間區(qū)間220與時間區(qū)間230之間時，便通過檢測電路150來檢測電阻式記憶胞110中的電流是否低于預(yù)設(shè)電流值。若檢測電阻式記憶胞110中的電流還是沒有低于預(yù)設(shè)電流值時，便如時間區(qū)間230所顯示的電壓波型所示，提供4.1V的第一電壓V_WL至電阻式記憶胞110的字符線WL，且提供2.6V的第二電壓V_SL至電阻式記憶胞110的源極線SL。

然而，圖2中所述的重置操作不能無限制地逐步調(diào)高第一電壓V_WL以及第二電壓V_SL，因為過高的第一電壓V_WL將大于第二電壓V_SL且可能達到來自電源供應(yīng)或是晶體管柵極(transistor gate)氧化損害(oxide damage)的上限，并且第二電壓V_SL將使得電阻式記憶胞110發(fā)生互補切換現(xiàn)象。因此，本發(fā)明實施例認為，提供給字符線WL的第一電壓V_WL不應(yīng)隨著源極線SL的第二電壓V_SL的逐次調(diào)高而提高其電壓值，可減少電阻式記憶胞因過高的輸入電壓而發(fā)生互補切換現(xiàn)象的機率。詳細來說，在電阻式記憶胞110進行寫入操作(尤其是重置操作)時，本發(fā)明實施例藉由逐次調(diào)高源極線SL的第二電壓V_SL時，維持字符線WL的第一電壓V_WL為定值，以使電阻式記憶胞110的開關(guān)單元的導(dǎo)通程度維持固定；或是，隨著源極線SL的第二電壓V_SL的逐次調(diào)高而降低其字符線WL的第一電壓 V_WL的數(shù)值，使得開關(guān)單元的導(dǎo)通程度會由于源極線SL的第二電壓V_SL的逐次調(diào)高而隨之降低。藉此，此種寫入方法可延展重置操作的電壓窗口，減少電阻式記憶胞因輸入電壓過高而發(fā)生互補切換現(xiàn)象的機率。換句話說，由于開關(guān)單元的導(dǎo)通程度會因第二電壓V_SL的逐次調(diào)高而隨之降低，因此可使第二電壓V_SL的電壓值能夠提高到超出以往可能會產(chǎn)生互補切換現(xiàn)象的電壓值，從而延展第二電壓V_SL的電壓窗口。

圖3顯示本發(fā)明一實施例的電阻式記憶胞110的寫入方法的波形示意圖。請同時參考圖1及圖3，當要對電阻式記憶胞110進行重置操作時，位線信號提供電路130一樣提供參考電壓(如，接地電壓(0V))至電阻式記憶胞110的位線BL。在時間區(qū)間310、時間區(qū)間320以及時間區(qū)間330中，源極線信號提供電路140逐次調(diào)高第二電壓V_SL(如，2.2V、2.4V及2.6V的第二電壓V_SL)并將第二電壓V_SL提供至電阻式記憶胞110的源極線SL。字符線信號提供電路120則皆在時間區(qū)間310、時間區(qū)間320以及時間區(qū)間330中提供固定的第一電壓V_WL(如，4.3V的電壓)至電阻式記憶胞110的字符線WL，以使電阻式記憶胞110的開關(guān)單元(晶體管T1)的導(dǎo)通程度維持固定。本實施例的第一電壓V_WL的起始電壓值為電阻式記憶胞110中晶體管T1所能承受的最大電壓值。

圖4顯示本發(fā)明第二實施例的電阻式記憶胞110的寫入方法的波形示意圖。請同時參考圖1及圖4，當要對電阻式記憶胞110進行重置操作時，位線信號提供電路130一樣提供參考電壓(如，接地電壓(0V))至電阻式記憶胞110的位線BL。在時間區(qū)間410、時間區(qū)間420以及時間區(qū)間430中，源極線信號提供電路140逐次調(diào)高第二電壓V_SL(如，2.2V、2.4V及2.6V的第二電壓V_SL)并將第二電壓V_SL提供至電阻式記憶胞110的源極線SL。字符線信號提供電路120則由于第二電壓V_SL的逐次調(diào)高降低其電壓值，例如在時間區(qū)間410、時間區(qū)間420以及時間區(qū)間430中分別提供4.3V、4.1V以及3.9V的第一電壓V_WL至電阻式記憶胞110的字符線WL使得開關(guān)單元(晶體管T1)的導(dǎo)通程度會由于源極線SL的第二電 壓V_SL的逐次調(diào)高而隨之降低。本實施例的第一電壓V_WL的起始電壓值(4.3V)也可以是電阻式記憶胞110中晶體管T1所能承受的最大電壓值。

本實施例的源極線信號提供電路140可以每次將第二電壓V_SL調(diào)高0.2V。于本實施例中，源極線信號提供電路140可設(shè)定第二電壓V_SL的起始電壓值從0V開始逐步調(diào)高，但可能需要花費較多的時間來進行電阻式記憶胞110的重置操作。源極線信號提供電路140也可設(shè)定第二電壓V_SL的起始電壓值從2V開始逐步調(diào)高，藉以縮短進行電阻式記憶胞110的重置操作的時間。經(jīng)實驗得知，當?shù)谝浑妷篤_WL與第二電壓V_SL的電壓值的和為定值(如，第一電壓V_WL與第二電壓V_SL的電壓值的和為6.5V)時，可使電阻式記憶胞110具備較佳的重置操作。

圖5跟圖6則分別顯示本發(fā)明第三實施例與第四實施例的電阻式記憶胞的寫入方法的波形示意圖。圖4的第二實施例跟圖5的第三實施例的差異在于，用于實現(xiàn)圖5的電阻式內(nèi)存可以在進行電阻式記憶胞的寫入操作的同時檢測電阻式記憶胞的電流，因此在時間軸上不需要保留檢測電阻式記憶胞的電流的時間間隔。圖4的第二實施例跟圖6的第四實施例的差異在于，用于實現(xiàn)圖6的電阻式內(nèi)存可以連續(xù)地傳送第一電壓V_WL以及第二電壓V_SL至電阻式記憶胞的字符線WL以及源極線SL，且第一電壓V_WL以及第二電壓V_SL的電壓值的和為6.5V。

圖7顯示本發(fā)明一實施例的電阻式記憶胞的操作方法的流程圖。請參考圖1及圖7，于步驟S710中，當電阻式記憶胞110進行重置操作時，位線信號提供電路130提供參考電壓至電阻式記憶胞110的位線BL。于步驟S720中，字符線信號提供電路120提供第一電壓V_WL至電阻式記憶胞110的字符線WL，且源極線信號提供電路140提供第二電壓V_SL至電阻式記憶胞110的源極線SL，其中第一電壓V_WL不隨著第二電壓V_SL的逐次調(diào)高而提高其電壓值。圖7的詳細步驟流程請參考上述各實施例。

綜上所述，在進行電阻式記憶胞的寫入方法(如，重置操作) 時，由于字符線的電壓不會隨著源極線的電壓的逐次調(diào)高而提高其電壓值，使得電阻式記憶胞中的開關(guān)單元的導(dǎo)通程度為固定，或是開關(guān)單元的導(dǎo)通程度會由于源極線的電壓的逐次調(diào)高而隨之降低，藉以抑制源極線的電壓。藉此，此種寫入方法可延展重置操作的電壓窗口，減少電阻式記憶胞因輸入電壓過高而發(fā)生互補切換現(xiàn)象的機率。

雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的改動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視所附權(quán)利要求界定范圍為準。