[發明專利]電阻式隨機存取存儲單元的工作方法

在審

• 申請號: 201410316844.7
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN105225691A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 何家驊;廖紹憬;王炳琨;林孟弘
• 申請（專利權）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 蘇捷;向勇

技術領域

本發明涉及一種工作方法，且特別涉及一種電阻式隨機存取存儲單元的工作方法。

背景技術

非易失性存儲器具有存入的數據在斷電后也不會消失的優點，因此是許多電子產品維持正常操作所必備的存儲元件。目前，電阻式隨機存取存儲器(resistiverandomaccessmemory，RRAM)是業界積極發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、存儲時間長、非破壞性讀取、多狀態存儲、結構簡單以及所需面積小等優點，在未來個人電腦和電子設備上極具應用潛力。

然而，電阻式隨機存取存儲器仍有許多挑戰亟待克服，例如可變阻抗元件中的絲狀導電路徑(filamentpath)可能受高溫的影響而窄化或消失，進而影響位元的寫入。因此，如何降低高溫對可變阻抗元件中的絲狀導電路徑的影響則是設計電阻式隨機存取存儲器的一個重要課題。

發明內容

本發明提供一種電阻式隨機存取存儲單元的工作方法，可使可變阻抗元件中移動的離子具有更長的移動時間，以降低移動的離子停留在主動層的比例，進而降低流失的離子因高溫活化而跳回到絲狀導電路徑的可能。因此，可降低高溫對可變阻抗元件中的絲狀導電路徑的影響。

本發明的電阻式隨機存取存儲單元的工作方法，其中電阻式隨機存取存儲單元包括串接的一可變阻抗元件及一開關元件。工作方法包括下列步驟。當開關元件導通時，提供一寫入信號至可變阻抗元件以設定可變阻抗元件的阻抗值。在一第一期間，設定寫入信號為一第一寫入電壓以傳送一第一電能至可變阻抗元件。在一第二期間，通過寫入信號傳送一第二電能至可變阻抗元件，其中第二期間的位于第一期間之后，第一電能及第二電能大于零，且第二電能小于第一電能。

基于上述，本發明實施例的電阻式隨機存取存儲單元的工作方法，在寫入電壓的期間后，寫入信號仍傳送能量至可變阻抗元件，以維持可變阻抗元件的熱化學效應，進而延長可變阻抗元件中的氧離子的移動時間。因此，移動的氧離子會遠離可變阻抗元件中的絲狀導電路徑，因此可降低高溫對可變阻抗元件中的絲狀導電路徑的影響。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合說明書附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為依據本發明一實施例的電阻式隨機存取存儲單元的電路示意圖。

圖2為依據本發明的第一實施例的寫入信號的驅動波形示意圖。

圖3為依據本發明的第二實施例的寫入信號的驅動波形示意圖。

圖4A及圖4B分別為依據本發明的一實施例的寫入信號的寫入效果示意圖。

圖5為依據本發明的第三實施例的寫入信號的驅動波形示意圖。

圖6為依據本發明的第四實施例的寫入信號的驅動波形示意圖。

圖7為依據本發明的第五實施例的寫入信號的驅動波形示意圖。

附圖標記說明：

100：電阻式隨機存取存儲單元

411～412、421～426：坐標點

E1：第一電極

E2：第二電極

FP1：絲狀導電路徑

GND：接地電壓

Id：漏極電流

INO：氧離子

LM1～LM3、LM51～LM54：維持電壓

LW1～LW4、LW51～LW54：寫入電壓

M1：晶體管

P21～P22、P31～P32、P51～P58、P61～P63、P71～P73：期間

SET1～SET4：寫入組合

SM1：切換媒介

VD：漏極電壓

VG：柵極控制電壓

VRE：可變阻抗元件

WRa～WRe：寫入信號

具體實施方式

圖1為依據本發明一實施例的電阻式隨機存取存儲單元的電路示意圖。請參照圖1，在本實施例中，電阻式隨機存取存儲單元100例如包括可變阻抗元件VRE及晶體管M1(亦即開關元件)，其中可變阻抗元件VRE可以是電壓控制切換元件或電流控制切換元件。其中可變阻抗元件VRE耦接于漏極電壓VD及晶體管M1的漏極之間，亦即可變阻抗元件VRE串接晶體管M1，晶體管的柵極接收一柵極控制電壓VG，晶體管的源極接收一接地電壓GND。并且，可變阻抗元件VRE具有第一電極E1、切換媒介(switchingmedium)SM1及第二電極E2，其中第一電極E1的材質例如是鈦(Ti)，切換媒介SM1的材質例如是氧化鉿(HfO2)，第一電極E1的材質例如是氮化鈦(TiN)。