随机存取记忆体单元及电阻式随机存取记忆体单元的操作方法技术

在部分实施方式中，本揭露涉及一种随机存取记忆体单元及电阻式随机存取记忆体单元的操作方法。操作电阻式随机存取记忆体(RRAM)单元的方法包含对RRAM单元进行重置操作。对RRAM单元施加第一电压偏压。第一电压偏压具有第一极性。第一电压偏压的施加诱使RRAM单元从低电阻变为中电阻。中电阻大于低电阻。然后，对RRAM单元施加第二电压偏压施。第二电压偏压具有与第一极性相反的第二极性。第二电压偏压的施加诱使RRAM单元具有高电阻。高电阻大于中电阻。

【技术实现步骤摘要】
随机存取记忆体单元及电阻式随机存取记忆体单元的操作方法
本揭露是关于随机存取记忆体单元及电阻式随机存取记忆体单元的操作方法。
技术介绍
许多现代电子装置包含用以储存数据的电子记忆体。电子记忆体可以是挥发性记忆体或非挥发性记忆体。挥发性记忆体在通电时储存数据，而非挥发性记忆体能够在断电时储存数据。电阻式随机存取记忆体(Resistiverandomaccessmemory；RRAM)是下一代非挥发性记忆体技术的一个有潜力的候选者。RRAM具有简单的结构、占用的单元面积小、具有低开关电压和快速的开关时间且与互补式金氧半导(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor；CMOS)制程兼容。
技术实现思路
于部分实施方式中，提供一种操作电阻式随机存取记忆体(RRAM)单元的方法。该方法包含通过以下步骤对RRAM单元进行重置操作：对RRAM单元施加第一电压偏压，其中第一电压偏压具有第一极性，其中第一电压偏压的施加诱使该RRAM单元从低电阻变为中间电阻，并且其中中间电阻大于低电阻；且对RRAM单元施加第二电压偏压，其中第二电压偏压具有第二极性，其中第二极性与第一极性相反，并且其中第二电压偏压的施加诱使该RRAM单元具有高电阻，其中高电阻大于中间电阻。于部分实施方式中，提供一种操作电阻式随机存取记忆体(RRAM)单元的方法。该方法包含对RRAM单元施加读取电压，以决定在读取电压下的第一电阻，其中该读取电压具有第一极性；通过对RRAM单元施加第一写入电压，进行重置操作中的第一步骤，其中第一写入电压具有与第一极性相反的第二极性，其中第一写入电压的绝对值大于读取电压的绝对值；通过对RRAM单元施加第二写入电压，进行重置操作中的第二步骤，其中第二写入电压具有第一极性，其中第二写入电压的绝对值大于读取电压的绝对值；以及对RRAM单元施加读取电压，以决定在读取电压下的第二电阻，其中第二电阻大于第一电阻。于部分实施方式中，一种随机存取记忆体单元，包含：一高k介电层，设置在一底部电极上，其中高k介电层用以在高电阻状态和低电阻状态之间转换；以及控制器电路，耦合到RAM单元，其中控制器电路用以通过施加具有第一极性的第一电压偏压接着施加具有与第一极性相反的第二极性的第二电压偏压，来进行重置操作，使得高k介电层处于高电阻状态，并且其中控制器电路用以通过施加具有第二极性的第三电压偏压来进行设置操作，其中第三电压偏压大于第二电压偏压，使得高k介电层处于相对于高电阻状态的低电阻状态。附图说明根据以下详细说明并配合阅读附图，使本揭露的态样获致较佳的理解。须注意的是，根据业界的标准作法，附图的各种特征并未按照比例绘示。事实上，为了进行清楚的讨论，特征的尺寸可以经过任意的缩放。图1绘示耦接控制器电路的电阻式随机存取记忆体(Resistiverandomaccessmemory；RRAM)单元的部分实施方式的剖面图；图2绘示具有偏压电路的RRAM阵列的部分实施方式的示意图，其中该偏压电路用以RRAM阵列的RRAM单元的进行设定操作以及重置操作；图3绘示具有耦接晶体管的RRAM单元的集成晶片的部分实施方式的剖面图；图4A-4C绘示针对一RRAM单元上进行的二阶重置操作的电流对电压关系图的部分实施方式；图5A与图5B绘示针对一RRAM单元上进行的二阶重置操作以及设定操作的电流对电压关系图的部分实施方式；图6A与图6B绘示关于在一RRAM单元上进行的二阶重置操作以及设定操作的方法的时序图的部分实施方式；图7绘示关于在一RRAM单元上进行读取操作的方法的时序图的部分实施方式，其中该读取操作在二阶重置操作以及设定操作之间进行；图8绘示关于在一RRAM单元上进行的二阶重置操作的方法的部分实施方式的流程图。【符号说明】100...剖面图102...RRAM单元104...底部电极106...高k介电层108...顶部电极110...覆盖层200...示意图202...晶体管204...列电路206...偏压电路300...剖面图304...基板306...源极308...漏极310...栅极介电层312...栅极314...内连接通孔316...内连接线400A、400B、400C...曲线图402...第一重置操作步骤404...第一重置电压405...第一重置读取数据406...第一重置停止电压407...第二重置操作步骤408...第二重置电压409...第二重置读取数据410...随着第二重置停止电压412...读取电压414...第一重置读取电流416...第二重置读取电流500A、500B...曲线图502...设定电压504...设定停止电压506...设定操作509...设定读取数据510...设定读取电流512...记忆体窗口600A、600B...时序图602...二阶重置操作方法604...第一重置脉冲步骤606...第二重置脉冲步骤608...设定操作方法700...时序图702...读取操作800...方法802、804、806、808、802a、802b、806a…动作WL...字元线SL...选择线、源极线BL...位元线t1...第一时间长度t2...第二时间长度a～k...脉冲具体实施方式以下本揭露将提供许多个不同的实施方式或实施例以实现所提供的专利标的的不同特征。许多元件与设置将以特定实施例在以下说明，以简化本揭露。当然这些实施例仅用以示例而不应用以限制本揭露。举例而言，叙述“第一特征形成于第二特征上”包含多种实施方式，其中涵盖第一特征与第二特征直接接触，以及额外的特征形成于第一特征与第二特征之间而使两者不直接接触。此外，于各式各样的实施例中，本揭露可能会重复标号以及/或标注字母。此重复是为了简化并清楚说明，而非意图表明这些讨论的各种实施方式以及/或配置之间的关系。更甚者，空间相对的词汇，例如“下层的”、“低于”、“下方”、“之下”、“上层的”、“上方”等相关词汇，于此用以简单描述元件或特征与另一元件或特征的关系，如图所示。在使用或操作时，除了图中所绘示的转向之外，这些空间相对的词汇涵盖装置的不同的转向。或者，这些装置可旋转(旋转90度或其他角度)，且在此使用的空间相对的描述语可作对应的解读。电阻式随机存取记忆体(Resistiverandomaccessmemory；RRAM)装置大体上包含高k介电材料的一层体，该高k介电材料的层体布置在导电电极之间，导电电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作一电阻式随机存取记忆体单元的方法，其特征在于，包含：通过以下步骤对该电阻式随机存取记忆体单元进行一重置操作：/n对该电阻式随机存取记忆体单元施加一第一电压偏压，其中该第一电压偏压具有一第一极性，其中该第一电压偏压的施加诱使该电阻式随机存取记忆体单元从一低电阻变为一中间电阻，并且其中该中间电阻大于该低电阻；且/n对该电阻式随机存取记忆体单元施加一第二电压偏压，其中该第二电压偏压具有一第二极性，其中该第二极性与该第一极性相反，并且其中该第二电压偏压的施加诱使该电阻式随机存取记忆体单元具有一高电阻，其中该高电阻大于该中间电阻。/n

【技术特征摘要】
20190521 US 16/417,7051.一种操作一电阻式随机存取记忆体单元的方法，其特征在于，包含：通过以下步骤对该电阻式随机存取记忆体单元进行一重置操作：
对该电阻式随机存取记忆体单元施加一第一电压偏压，其中该第一电压偏压具有一第一极性，其中该第一电压偏压的施加诱使该电阻式随机存取记忆体单元从一低电阻变为一中间电阻，并且其中该中间电阻大于该低电阻；且
对该电阻式随机存取记忆体单元施加一第二电压偏压，其中该第二电压偏压具有一第二极性，其中该第二极性与该第一极性相反，并且其中该第二电压偏压的施加诱使该电阻式随机存取记忆体单元具有一高电阻，其中该高电阻大于该中间电阻。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中在一读取电压下量测每一该低电阻、该中间电阻和该高电阻，并且该读取电压的一绝对值小于该第一电压偏压的一绝对值和该第二电压偏压的一绝对值。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：
通过以下步骤对该电阻式随机存取记忆体单元进行一设定操作：
对该电阻式随机存取记忆体单元施加一第三电压偏压，其中该第三电压偏压具有该第二极性，其中该第三电压偏压大于该第二电压偏压，并且其中该第三电压偏压的施加诱使该电阻式随机存取记忆体单元从该高电阻变为该低电阻。


4.一种操作一电阻式随机存取记忆体单元的方法，其特征在于，包含：
对该电阻式随机存取记忆体单元施加一读取电压，以决定在该读取电压下的一第一电阻，其中该读取电压具有一第一极性；
通过对该电阻式随机存取记忆体单元施加一第一写入电压，进行一重置操作中的一第一步骤，其中该第一写入电压具有与该第一极性相反的一第二极性，其中该第一写入电压的一绝对值大于该读取电压的一绝对值；
通过对该电阻式随机存取记忆体单元施加一第二写入电压，进行该重置操作中的一第二步骤，其中该第二写入电压具有该第一极性，其中该第二写入电压的一绝对值大于该读取电压的该绝对值；以及
对该电阻式随机存取记忆体单元施加一读取电压，以决定在该读取电压下的一第二电阻，其中该第二电阻大于该第一电阻。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中在进行该重置操作的该第一步骤之后并且在进行该重置操作的该第二步骤之前，该电阻式随机存取记忆体单元处于一中间电阻状态，其中该中间电阻状态是在与该第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝阳，吴承润，蔡竣扬，黄国钦，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71