電阻式隨機存取存儲裝置及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種存儲裝置，且特別是有關(guān)于一種電阻式隨機存取存儲裝置及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非易失性存儲器具有存入的資料在斷電后也不會消失的優(yōu)點，因此是許多電子產(chǎn)品維持正常操作所必備的記憶元件。目前，電阻式隨機存取存儲器(Resistive RandomAccess Memory ；RRAM)是業(yè)界積極發(fā)展的一種非易失性存儲器，其具有寫入操作電壓低、寫入抹除時間短、記憶時間長、非破壞性讀取、多狀態(tài)記憶、結(jié)構(gòu)簡單以及所需面積小等優(yōu)點，在未來個人電腦和電子設(shè)備上極具應(yīng)用潛力。
[0003]電阻式隨機存取存儲器為利用氧空位(oxygen vacancies)或氧離子(oxygen1ns)移動來形成導(dǎo)電絲狀物(conductive filament),通過外在施加電壓極性與電流值，促使導(dǎo)電狀物斷裂與再生成的現(xiàn)象，造成電阻值的差異。然而在半導(dǎo)體制程中經(jīng)常發(fā)生制程變異的情況，例如若氧化層厚度或是離子摻雜濃度不一致，將導(dǎo)致晶體管的偏壓電位發(fā)生偏移，而使得形成的導(dǎo)電絲狀物的電阻值產(chǎn)生差異，進而影響位元的寫入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種電阻式隨機存取存儲裝置及其操作方法，可提高資料存取的可靠性。
[0005]本發(fā)明的電阻式隨機存取存儲裝置，包括多個電阻式隨機存取記憶胞以及多個電流源。其中多個電流源分別耦接于對應(yīng)的位元線與對應(yīng)的電阻式隨機存取記憶胞之間，在形成期間分別提供相同的預(yù)設(shè)偏壓電流至每個電阻式隨機存取記憶胞，以均勻化每個電阻式隨機存取記憶胞的阻抗值。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述的預(yù)設(shè)偏壓電流為使電阻式隨機存取記憶胞均形成低電阻態(tài)所需的最小電流。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述每個該電阻式隨機存取記憶胞包括可變阻抗單元與開關(guān)單元。其中可變阻抗單元耦接對應(yīng)的電流源。開關(guān)單元耦接可變阻抗單元，受控于控制電壓而在形成期間被導(dǎo)通。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述的開關(guān)單元為晶體管，晶體管的柵極耦接至字元線，以接收控制電壓，晶體管的漏極耦接可變阻抗單元，晶體管的源極耦接至源極線。
[0009]本發(fā)明的實施例提供一電阻式隨機存取存儲裝置的操作方法，其中電阻式隨機存取存儲裝置包括多個電阻式隨機存取記憶胞，電阻式隨機存取存儲裝置的操作方法包括下列步驟。依據(jù)上述多個電阻式隨機存取記憶胞的制程差異設(shè)定預(yù)設(shè)偏壓電流。當(dāng)進入形成期間時，分別提供相同的預(yù)設(shè)偏壓電流至每個電阻式隨機存取記憶胞，以均勻化每個電阻式隨機存取記憶胞的阻抗值。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述依據(jù)多個電阻式隨機存取記憶胞的制程差異設(shè)定預(yù)設(shè)偏壓電流的步驟包括下列步驟。檢測使上述多個電阻式隨機存取記憶胞均形成低電阻態(tài)所需的最小電流。將此最小電流設(shè)定為預(yù)設(shè)偏壓電流。
[0011 ] 在本發(fā)明的一實施例中，上述每個個電阻式隨機存取記憶胞包括可變阻抗單元以及開關(guān)單元，其中可變阻抗單元耦接開關(guān)單元，電阻式隨機存取存儲裝置的操作方法還包括，在形成期間提供控制電壓至開關(guān)單元以導(dǎo)通開關(guān)單元。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，上述的開關(guān)單元為晶體管，晶體管的柵極耦接至字元線，以接收控制電壓，晶體管的漏極耦接可變阻抗單元，晶體管的源極耦接至源極線。
[0013]基于上述，本發(fā)明的實施例通過在形成期間分別提供每個電阻式隨機存取記憶胞一預(yù)設(shè)偏壓電流，以均勻化每個電阻式隨機存取記憶胞的阻抗值，進而提高資料存取的可靠性。
[0014]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，并配合所附附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一實施例的電阻式隨機存取存儲裝置的示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明另一實施例的電阻式隨機存取存儲裝置的示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明一實施例的電阻式隨機存取存儲裝置的操作方法的流程示意圖。
[0018]其中，附圖標記說明如下:
[0019]102:電阻式隨機存取記憶胞
[0020]104:電流源
[0021]BL:位元線
[0022]Is:預(yù)設(shè)偏壓電流
[0023]202:可變阻抗單元
[0024]204:開關(guān)單元
[0025]Ml:晶體管
[0026]WL:字元線
[0027]SL:源極線
[0028]S302?S304:電阻式隨機存取存儲裝置的操作方法步驟
【具體實施方式】
[0029]圖1為本發(fā)明一實施例的電阻式隨機存取存儲裝置的示意圖，請參照圖1。電阻式隨機存取存儲裝置包括多個電阻式隨機存取記憶胞102以及多個電流源104，電流源104分別耦接于對應(yīng)的位元線BL與對應(yīng)的電阻式隨機存取記憶胞102之間，為簡化說明，圖1僅示出單一個電阻式隨機存取記憶胞102以及其對應(yīng)的電流源104。其中電阻式隨機存取記憶胞102的電阻值可依據(jù)所寫入資料的不同而被設(shè)定為低阻抗狀態(tài)(代表邏輯準位“1”)或高阻抗狀態(tài)(代表邏輯準位“0”)。在進行資料寫入前，電阻式隨機存取記憶胞102會在形成期間先被設(shè)定為低阻抗狀態(tài)，而后在設(shè)定期間再依據(jù)所寫入資料的不同改變電阻式隨機存取記憶胞102的阻抗狀態(tài)。
[0030]在本實施例中，電流源104在形成期間將分別提供上述多個電阻式隨機存取記憶胞相同的預(yù)設(shè)偏壓電流Is，其中預(yù)設(shè)偏壓電流Is為使電阻式隨機存取存儲裝置中的每個電阻式隨機存取記憶胞102均可形成低電阻態(tài)的情形下所需的最小電流。如此一來，便可避免流向每個電阻式隨機存取記憶胞102的電流因半導(dǎo)體制程的制程差異而有所不同，而可均勻化每個電阻式隨機存取記憶胞的阻抗值，進而提高電阻式隨機存取存儲裝置的資料保存能力以及讀取可靠性。
[0031]圖2為本發(fā)明另一實施例的電阻式隨機存取存儲裝置的示意圖，請參照圖2。詳細來說，上述的電阻式隨機存取記憶胞102可例如圖2所示，包括可變阻抗單元202以及開關(guān)單元204，其中可變阻抗單元202耦接開關(guān)單元204以及電阻式隨機存取記憶胞102對應(yīng)的電流源104。在本實施例中，開關(guān)單元204為以一晶體管Ml來實現(xiàn)，然而并不以此為限。晶體管Ml的柵極耦接至字元線WL，