电阻式存储器及其电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法技术

本发明专利技术提供一种电阻式存储器及其电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法。于第一期间，过重置电压差被施加于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，其中该过重置电压差落于电阻式存储单元的重置互补切换电压范围。于第二期间，设定电压差被施加于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，以增加电阻式存储单元的限电流。于第三期间，对电阻式存储单元进行重置操作。

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.

【技术实现步骤摘要】
电阻式存储器及其电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法
本专利技术涉及一种存储器，尤其涉及一种电阻式存储器及其电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法。
技术介绍
电阻式随机存取存储器(Resistiverandomaccessmemory,RRAM)是一种非易失性存储器。RRAM可利用阻态的改变来存储或储存数值。电阻式存储器与集成电路制造的相容性极佳。电阻式存储器的写入速度快，而且其写入电压较低，符合可携式电子产品的低功耗需求。在电阻式存储器中，形成(forming)、设定(set)以及重置(reset)三个操作为确保电阻式存储单元的电气特性以及数据保存力(dataretention)的三个重要步骤。在进行设定/重置操作时，可能需要逐步地且多次地提升输入电压才能完成，此即所谓渐进操作(rampingoperation)。对于一些有问题的存储单元而言，当使用过高的电压来进行电阻式存储单元的重置操作(或是设定操作)的话，可能会使原本应为低电流状态的电阻式存储单元增加其电流(或是使原本应为高电流状态的电阻式存储单元减少其电流)，此种现象称为是互补切换(complementaryswitching,CS)现象。CS现象为电阻式存储器的领域中的一种独特现象。一旦电阻式存储单元出现CS现象，此存储单元的重置操作的电阻窗口(resistancewindow，或称电压窗口，voltagewindow)将会变窄(甚至消失)。“电阻窗口变窄”意味着高阻态HRS与低阻态LRS将变得难以辨别，亦即此存储单元将丧失存储能力。因此在进行设定操作以及重置操作时，避免使电阻式存储单元发生互补切换现象是重要的。无论如何，电阻式存储单元的耐久度(Endurance)是有限的。随着操作(重置和/或设定)次数的推进，电阻式存储单元发生互补切换现象是不可避免的。在电阻式存储单元发生互补切换现象时，如何恢复电阻窗口亦是重要的课题之一。
技术实现思路
本专利技术提供一种电阻式存储器及其电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法，其可以恢复电阻窗口以延长电阻式存储单元的耐久度。本专利技术的实施例提供一种电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法。所述恢复电阻窗口方法包括：于第一期间施加过重置电压差于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，其中该过重置电压差落于电阻式存储单元的重置互补切换(resetcomplementaryswitching,reset-CS)电压范围；于第二期间施加设定电压差于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，以增加电阻式存储单元的限电流(compliancecurrent)；以及于第三期间对电阻式存储单元进行第一重置操作。本专利技术的实施例提供一种电阻式存储器。所述电阻式存储器包括电阻式存储单元、字元线信号提供电路、位元线信号提供电路以及源极线信号提供电路。字元线信号提供电路耦接至电阻式存储单元的字元线。位元线信号提供电路耦接至电阻式存储单元的位元线。源极线信号提供电路耦接至电阻式存储单元的源极线。当进行恢复电阻窗口方法时，位元线信号提供电路与源极线信号提供电路于第一期间施加过重置电压差于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，其中该过重置电压差落于电阻式存储单元的重置互补切换电压范围。位元线信号提供电路与源极线信号提供电路于第二期间施加设定电压差于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，以增加电阻式存储单元的限电流。字元线信号提供电路、位元线信号提供电路与源极线信号提供电路于第三期间对电阻式存储单元进行第一重置操作。基于上述，本专利技术诸实施例所述电阻式存储器可以进行电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法。过重置电压差被施加于电阻式存储单元，接着设定电压差被施加于电阻式存储单元，藉以恢复电阻窗口。电阻式存储单元的电阻窗口被恢复，意味着电阻式存储单元的耐久度可以被延长。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术的一实施例的一种电阻式存储器的电路方块(circuitblock)示意图；图2是依照本专利技术的一实施例的一种电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法的流程示意图；图3是依照本专利技术的一实施例说明图1所示电阻式存储单元的电流变化示意图；图4是依照一实施例说明图1所示电阻式存储单元的特性曲线示意图。附图标号说明：100：电阻式存储器110：电阻式存储单元120：字元线信号提供电路130：位元线信号提供电路140：源极线信号提供电路150：控制电路401：重置互补切换电压范围411～414：曲线BL：位元线HRS：高阻态LRS：低阻态R1：电阻RST-CS：互补切换现象S210～S250：步骤SL：源极线T1：晶体管VSET：设定电压VRESET：重置电压WL：字元线具体实施方式在本案说明书全文(包括申请专利范围)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。图1是依照本专利技术的一实施例的一种电阻式存储器100的电路方块(circuitblock)示意图。电阻式存储器100包括电阻式存储单元110、字元线(wordline)信号提供电路120、位元线(bitline)信号提供电路130以及源极线(sourceline)信号提供电路140。字元线信号提供电路120耦接至电阻式存储单元110的字元线WL。位元线信号提供电路130耦接至电阻式存储单元110的位元线BL。源极线信号提供电路140耦接至电阻式存储单元110的源极线SL。本实施例中，电阻式存储单元110包括开关单元(如，晶体管T1)以及电阻R1。电阻R1具有上电极(topelectrode)与下电极(bottomelectrode)。电阻R1可由过度金属氧化层来实现，本专利技术实施例并不仅限于此。应用本实施例者可以视其设计需求而以任何方式实现上述电阻R1。例如(但不限于此)，上述电阻R1的构造可以是在基板(substrate)垂直方向上按照“下电极、可变电阻体、上电极”的顺序来层叠而成。例如，在镧铝氧化物LaAlO3(LAO)的单晶基板上所沉积的下电极材料可以是钇钡铜氧化物YBa2Cu3O7(YBCO)膜，可变电阻体的材料可以是钙钛矿型氧化物的结晶性镨钙锰氧化物Pr1-XCaXMnO3(PCMO)膜，上电极材料可以是溅镀所沉积的Ag膜。此外，除了上述钙钛矿材料以外，已知ZnSe-Ge异质构造或者关于Ti、Nb、Hf、Zr、Ta、Ni、V、Zn、Sn、In、Th、Al等金属的氧化物亦可能作为上述可变电阻体的材料。基于可变电阻体的材料的不同，电阻R1的电阻特性亦不相同。依据在上电极和下电极之间所施加的电压的方向，此电阻R1的电阻值(阻态)能够可逆改变。通过读取该可变电阻体材料的电阻值(阻态)，电阻R1能够实现电阻式存储器的功效。电阻R1的第一端(上电极或下电极)经由位元线BL耦接至位元线信号提供电路130。电阻R1的第二端(下电极或上电极)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述恢复电阻窗口方法包括：于第一期间施加过重置电压差于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，其中所述过重置电压差落于所述电阻式存储单元的重置互补切换电压范围；于第二期间施加设定电压差于所述电阻式存储单元的所述上电极与所述下电极之间，以增加所述电阻式存储单元的限电流；以及于第三期间对所述电阻式存储单元进行第一重置操作。

【技术特征摘要】
1.一种电阻式存储单元的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述恢复电阻窗口方法包括：于第一期间施加过重置电压差于电阻式存储单元的上电极与下电极之间，其中所述过重置电压差落于所述电阻式存储单元的重置互补切换电压范围；于第二期间施加设定电压差于所述电阻式存储单元的所述上电极与所述下电极之间，以增加所述电阻式存储单元的限电流；以及于第三期间对所述电阻式存储单元进行第一重置操作。2.根据权利要求1所述的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述恢复电阻窗口方法还包括：对所述电阻式存储单元进行第二重置操作，以测量所述电阻式存储单元的至少一第一电流；以及依照所述至少一第一电流与第一规格的关系而决定是否进行所述恢复电阻窗口方法。3.根据权利要求1所述的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述恢复电阻窗口方法还包括：在所述第一重置操作中测量所述电阻式存储单元的至少一第二电流；以及依照所述至少一第二电流与第二规格的关系而决定是否再一次进行所述恢复电阻窗口方法。4.根据权利要求3所述的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述恢复电阻窗口方法还包括：计数所述恢复电阻窗口方法的进行时间长度或进行次数；以及依照所述进行时间长度或所述进行次数而决定是否停止所述恢复电阻窗口方法。5.根据权利要求1所述的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述施加所述过重置电压差的步骤包括：提供参考电压至所述电阻式存储单元的位元线；提供第一高电压至所述电阻式存储单元的字元线；以及提供第二高电压至所述电阻式存储单元的源极线。6.根据权利要求5所述的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述参考电压包括接地电压，所述第一高电压为5-7V，以及所述第二高电压为4-6V。7.根据权利要求1所述的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述施加所述设定电压差的步骤包括：提供第一电压至所述电阻式存储单元的位元线；提供第二电压至所述电阻式存储单元的字元线；以及提供参考电压至所述电阻式存储单元的源极线。8.根据权利要求7所述的恢复电阻窗口方法，其特征在于，所述参考电压包括接地电压，所述第一电压为2-4V，以及所述第二电压为3-5V，所述第二电压大于在一般设定操作中的一般字元线电压。9.一种电阻式存储器，其特征在于，所述电阻式存储器包括：电阻式存储单元；字元线信号提供电路，耦接至所述电阻式存储单元的字元线；位元线信号提供电路，耦接至所述电阻式存储单元的位元线；以及源极线信号提供电路，耦接至所述电阻式存储单元的源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炳琨，廖绍憬，林铭哲，魏敏芝，周诠胜，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71