電阻式存儲(chǔ)器及其電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種電阻式存儲(chǔ)器及其電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法。于第一期間，過(guò)重置電壓差被施加于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，其中該過(guò)重置電壓差落于電阻式存儲(chǔ)單元的重置互補(bǔ)切換電壓范圍。于第二期間，設(shè)定電壓差被施加于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，以增加電阻式存儲(chǔ)單元的限電流。于第三期間，對(duì)電阻式存儲(chǔ)單元進(jìn)行重置操作。

Resistance Window Recovery Method for Resistance Memory and Resistance Memory Unit

The invention provides a method for restoring a resistance window of a resistive memory and a resistive storage unit thereof. During the first period, the overreset voltage difference is applied between the upper and lower electrodes of the resistive storage unit, where the overreset voltage difference falls within the reset complementary switching voltage range of the resistive storage unit. During the second period, the set voltage difference is applied between the upper electrode and the lower electrode of the resistive storage unit to increase the limiting current of the resistive storage unit. During the third period, the resistive storage unit is reset.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
電阻式存儲(chǔ)器及其電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種存儲(chǔ)器，尤其涉及一種電阻式存儲(chǔ)器及其電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法。
技術(shù)介紹
電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Resistiverandomaccessmemory,RRAM)是一種非易失性存儲(chǔ)器。RRAM可利用阻態(tài)的改變來(lái)存儲(chǔ)或儲(chǔ)存數(shù)值。電阻式存儲(chǔ)器與集成電路制造的相容性極佳。電阻式存儲(chǔ)器的寫(xiě)入速度快，而且其寫(xiě)入電壓較低，符合可攜式電子產(chǎn)品的低功耗需求。在電阻式存儲(chǔ)器中，形成(forming)、設(shè)定(set)以及重置(reset)三個(gè)操作為確保電阻式存儲(chǔ)單元的電氣特性以及數(shù)據(jù)保存力(dataretention)的三個(gè)重要步驟。在進(jìn)行設(shè)定/重置操作時(shí)，可能需要逐步地且多次地提升輸入電壓才能完成，此即所謂漸進(jìn)操作(rampingoperation)。對(duì)于一些有問(wèn)題的存儲(chǔ)單元而言，當(dāng)使用過(guò)高的電壓來(lái)進(jìn)行電阻式存儲(chǔ)單元的重置操作(或是設(shè)定操作)的話，可能會(huì)使原本應(yīng)為低電流狀態(tài)的電阻式存儲(chǔ)單元增加其電流(或是使原本應(yīng)為高電流狀態(tài)的電阻式存儲(chǔ)單元減少其電流)，此種現(xiàn)象稱(chēng)為是互補(bǔ)切換(complementaryswitching,CS)現(xiàn)象。CS現(xiàn)象為電阻式存儲(chǔ)器的領(lǐng)域中的一種獨(dú)特現(xiàn)象。一旦電阻式存儲(chǔ)單元出現(xiàn)CS現(xiàn)象，此存儲(chǔ)單元的重置操作的電阻窗口(resistancewindow，或稱(chēng)電壓窗口，voltagewindow)將會(huì)變窄(甚至消失)?！半娮璐翱谧冋币馕吨咦钁B(tài)HRS與低阻態(tài)LRS將變得難以辨別，亦即此存儲(chǔ)單元將喪失存儲(chǔ)能力。因此在進(jìn)行設(shè)定操作以及重置操作時(shí)，避免使電阻式存儲(chǔ)單元發(fā)生互補(bǔ)切換現(xiàn)象是重要的。無(wú)論如何，電阻式存儲(chǔ)單元的耐久度(Endurance)是有限的。隨著操作(重置和/或設(shè)定)次數(shù)的推進(jìn)，電阻式存儲(chǔ)單元發(fā)生互補(bǔ)切換現(xiàn)象是不可避免的。在電阻式存儲(chǔ)單元發(fā)生互補(bǔ)切換現(xiàn)象時(shí)，如何恢復(fù)電阻窗口亦是重要的課題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)提供一種電阻式存儲(chǔ)器及其電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法，其可以恢復(fù)電阻窗口以延長(zhǎng)電阻式存儲(chǔ)單元的耐久度。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例提供一種電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法。所述恢復(fù)電阻窗口方法包括：于第一期間施加過(guò)重置電壓差于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，其中該過(guò)重置電壓差落于電阻式存儲(chǔ)單元的重置互補(bǔ)切換(resetcomplementaryswitching,reset-CS)電壓范圍；于第二期間施加設(shè)定電壓差于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，以增加電阻式存儲(chǔ)單元的限電流(compliancecurrent)；以及于第三期間對(duì)電阻式存儲(chǔ)單元進(jìn)行第一重置操作。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例提供一種電阻式存儲(chǔ)器。所述電阻式存儲(chǔ)器包括電阻式存儲(chǔ)單元、字元線信號(hào)提供電路、位元線信號(hào)提供電路以及源極線信號(hào)提供電路。字元線信號(hào)提供電路耦接至電阻式存儲(chǔ)單元的字元線。位元線信號(hào)提供電路耦接至電阻式存儲(chǔ)單元的位元線。源極線信號(hào)提供電路耦接至電阻式存儲(chǔ)單元的源極線。當(dāng)進(jìn)行恢復(fù)電阻窗口方法時(shí)，位元線信號(hào)提供電路與源極線信號(hào)提供電路于第一期間施加過(guò)重置電壓差于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，其中該過(guò)重置電壓差落于電阻式存儲(chǔ)單元的重置互補(bǔ)切換電壓范圍。位元線信號(hào)提供電路與源極線信號(hào)提供電路于第二期間施加設(shè)定電壓差于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，以增加電阻式存儲(chǔ)單元的限電流。字元線信號(hào)提供電路、位元線信號(hào)提供電路與源極線信號(hào)提供電路于第三期間對(duì)電阻式存儲(chǔ)單元進(jìn)行第一重置操作?；谏鲜?，本專(zhuān)利技術(shù)諸實(shí)施例所述電阻式存儲(chǔ)器可以進(jìn)行電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法。過(guò)重置電壓差被施加于電阻式存儲(chǔ)單元，接著設(shè)定電壓差被施加于電阻式存儲(chǔ)單元，藉以恢復(fù)電阻窗口。電阻式存儲(chǔ)單元的電阻窗口被恢復(fù)，意味著電阻式存儲(chǔ)單元的耐久度可以被延長(zhǎng)。為讓本專(zhuān)利技術(shù)的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。附圖說(shuō)明圖1是依照本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例的一種電阻式存儲(chǔ)器的電路方塊(circuitblock)示意圖；圖2是依照本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例的一種電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法的流程示意圖；圖3是依照本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例說(shuō)明圖1所示電阻式存儲(chǔ)單元的電流變化示意圖；圖4是依照一實(shí)施例說(shuō)明圖1所示電阻式存儲(chǔ)單元的特性曲線示意圖。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：100：電阻式存儲(chǔ)器110：電阻式存儲(chǔ)單元120：字元線信號(hào)提供電路130：位元線信號(hào)提供電路140：源極線信號(hào)提供電路150：控制電路401：重置互補(bǔ)切換電壓范圍411～414：曲線BL：位元線HRS：高阻態(tài)LRS：低阻態(tài)R1：電阻RST-CS：互補(bǔ)切換現(xiàn)象S210～S250：步驟SL：源極線T1：晶體管VSET：設(shè)定電壓VRESET：重置電壓WL：字元線具體實(shí)施方式在本案說(shuō)明書(shū)全文(包括申請(qǐng)專(zhuān)利范圍)中所使用的“耦接(或連接)”一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接(或連接)于第二裝置，則應(yīng)該被解釋成該第一裝置可以直接連接于該第二裝置，或者該第一裝置可以通過(guò)其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在附圖及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號(hào)的元件/構(gòu)件/步驟代表相同或類(lèi)似部分。不同實(shí)施例中使用相同標(biāo)號(hào)或使用相同用語(yǔ)的元件/構(gòu)件/步驟可以相互參照相關(guān)說(shuō)明。圖1是依照本專(zhuān)利技術(shù)的一實(shí)施例的一種電阻式存儲(chǔ)器100的電路方塊(circuitblock)示意圖。電阻式存儲(chǔ)器100包括電阻式存儲(chǔ)單元110、字元線(wordline)信號(hào)提供電路120、位元線(bitline)信號(hào)提供電路130以及源極線(sourceline)信號(hào)提供電路140。字元線信號(hào)提供電路120耦接至電阻式存儲(chǔ)單元110的字元線WL。位元線信號(hào)提供電路130耦接至電阻式存儲(chǔ)單元110的位元線BL。源極線信號(hào)提供電路140耦接至電阻式存儲(chǔ)單元110的源極線SL。本實(shí)施例中，電阻式存儲(chǔ)單元110包括開(kāi)關(guān)單元(如，晶體管T1)以及電阻R1。電阻R1具有上電極(topelectrode)與下電極(bottomelectrode)。電阻R1可由過(guò)度金屬氧化層來(lái)實(shí)現(xiàn)，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例并不僅限于此。應(yīng)用本實(shí)施例者可以視其設(shè)計(jì)需求而以任何方式實(shí)現(xiàn)上述電阻R1。例如(但不限于此)，上述電阻R1的構(gòu)造可以是在基板(substrate)垂直方向上按照“下電極、可變電阻體、上電極”的順序來(lái)層疊而成。例如，在鑭鋁氧化物L(fēng)aAlO3(LAO)的單晶基板上所沉積的下電極材料可以是釔鋇銅氧化物YBa2Cu3O7(YBCO)膜，可變電阻體的材料可以是鈣鈦礦型氧化物的結(jié)晶性鐠鈣錳氧化物Pr1-XCaXMnO3(PCMO)膜，上電極材料可以是濺鍍所沉積的Ag膜。此外，除了上述鈣鈦礦材料以外，已知ZnSe-Ge異質(zhì)構(gòu)造或者關(guān)于Ti、Nb、Hf、Zr、Ta、Ni、V、Zn、Sn、In、Th、Al等金屬的氧化物亦可能作為上述可變電阻體的材料。基于可變電阻體的材料的不同，電阻R1的電阻特性亦不相同。依據(jù)在上電極和下電極之間所施加的電壓的方向，此電阻R1的電阻值(阻態(tài))能夠可逆改變。通過(guò)讀取該可變電阻體材料的電阻值(阻態(tài))，電阻R1能夠?qū)崿F(xiàn)電阻式存儲(chǔ)器的功效。電阻R1的第一端(上電極或下電極)經(jīng)由位元線BL耦接至位元線信號(hào)提供電路130。電阻R1的第二端(下電極或上電極)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述恢復(fù)電阻窗口方法包括：于第一期間施加過(guò)重置電壓差于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，其中所述過(guò)重置電壓差落于所述電阻式存儲(chǔ)單元的重置互補(bǔ)切換電壓范圍；于第二期間施加設(shè)定電壓差于所述電阻式存儲(chǔ)單元的所述上電極與所述下電極之間，以增加所述電阻式存儲(chǔ)單元的限電流；以及于第三期間對(duì)所述電阻式存儲(chǔ)單元進(jìn)行第一重置操作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電阻式存儲(chǔ)單元的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述恢復(fù)電阻窗口方法包括：于第一期間施加過(guò)重置電壓差于電阻式存儲(chǔ)單元的上電極與下電極之間，其中所述過(guò)重置電壓差落于所述電阻式存儲(chǔ)單元的重置互補(bǔ)切換電壓范圍；于第二期間施加設(shè)定電壓差于所述電阻式存儲(chǔ)單元的所述上電極與所述下電極之間，以增加所述電阻式存儲(chǔ)單元的限電流；以及于第三期間對(duì)所述電阻式存儲(chǔ)單元進(jìn)行第一重置操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述恢復(fù)電阻窗口方法還包括：對(duì)所述電阻式存儲(chǔ)單元進(jìn)行第二重置操作，以測(cè)量所述電阻式存儲(chǔ)單元的至少一第一電流；以及依照所述至少一第一電流與第一規(guī)格的關(guān)系而決定是否進(jìn)行所述恢復(fù)電阻窗口方法。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述恢復(fù)電阻窗口方法還包括：在所述第一重置操作中測(cè)量所述電阻式存儲(chǔ)單元的至少一第二電流；以及依照所述至少一第二電流與第二規(guī)格的關(guān)系而決定是否再一次進(jìn)行所述恢復(fù)電阻窗口方法。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述恢復(fù)電阻窗口方法還包括：計(jì)數(shù)所述恢復(fù)電阻窗口方法的進(jìn)行時(shí)間長(zhǎng)度或進(jìn)行次數(shù)；以及依照所述進(jìn)行時(shí)間長(zhǎng)度或所述進(jìn)行次數(shù)而決定是否停止所述恢復(fù)電阻窗口方法。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述施加所述過(guò)重置電壓差的步驟包括：提供參考電壓至所述電阻式存儲(chǔ)單元的位元線；提供第一高電壓至所述電阻式存儲(chǔ)單元的字元線；以及提供第二高電壓至所述電阻式存儲(chǔ)單元的源極線。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述參考電壓包括接地電壓，所述第一高電壓為5-7V，以及所述第二高電壓為4-6V。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述施加所述設(shè)定電壓差的步驟包括：提供第一電壓至所述電阻式存儲(chǔ)單元的位元線；提供第二電壓至所述電阻式存儲(chǔ)單元的字元線；以及提供參考電壓至所述電阻式存儲(chǔ)單元的源極線。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的恢復(fù)電阻窗口方法，其特征在于，所述參考電壓包括接地電壓，所述第一電壓為2-4V，以及所述第二電壓為3-5V，所述第二電壓大于在一般設(shè)定操作中的一般字元線電壓。9.一種電阻式存儲(chǔ)器，其特征在于，所述電阻式存儲(chǔ)器包括：電阻式存儲(chǔ)單元；字元線信號(hào)提供電路，耦接至所述電阻式存儲(chǔ)單元的字元線；位元線信號(hào)提供電路，耦接至所述電阻式存儲(chǔ)單元的位元線；以及源極線信號(hào)提供電路，耦接至所述電阻式存儲(chǔ)單元的源極...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王炳琨，廖紹憬，林銘哲，魏敏芝，周詮勝，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華邦電子股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：中國(guó)臺(tái)灣,71