本發(fā)明涉及一種電阻式內(nèi)存技術，尤其涉及一種電阻式記憶胞的寫入方法及電阻式內(nèi)存。

背景技術：

在電阻式內(nèi)存(resistiverandom-accessmemory；rram)技術中，形成(forming)、設定(set)以及重置(reset)三個操作為確保電阻式記憶胞電氣特性以及數(shù)據(jù)保存力(dataretention)的三個重要步驟。在進行設定/重置操作時，可能需要逐步地且多次地提升輸入電壓才能完成。對于電阻式內(nèi)存來說，成功的重置操作可增加rram的耐久性。

一般來說，電阻式內(nèi)存可根據(jù)所施加的脈沖電壓大小及極性來改變絲狀導電路徑(filamentpath)的寬度。舉例來說，在寫入數(shù)據(jù)邏輯1時，可藉由施加重置脈沖(resetpulse)來窄化絲狀導電路徑的寬度以形成高電阻狀態(tài)。在寫入數(shù)據(jù)邏輯0時，可藉由施加極性相反的設定脈沖(setpulse)來增加絲狀導電路徑的寬度以形成低電阻狀態(tài)。然而，當藉由連續(xù)性地或以斜坡式提升輸入電壓來進行電阻式記憶胞的設定操作或重置操作的話，可能會使原本應為高電流狀態(tài)的電阻式記憶胞減少其電流，或是使應為低電流狀態(tài)的電阻式記憶胞增加其電流，導致電阻式記憶胞當中所儲存的數(shù)據(jù)錯誤，此種現(xiàn)象稱為是互補切換(complementaryswitching)現(xiàn)象。換句話說，在進行電阻式記憶胞的設定操作或重置操作的時候，若提供過大的輸入電壓時，將可能會使電阻式記憶胞成為與預期相反的結果。

另一方面，當電阻式記憶胞被輸入幾次重置信號/設定信號之后，發(fā)現(xiàn)電阻式記憶胞可能一直位于高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)之間，此種狀態(tài)被稱為是局部高電阻狀態(tài)/局部低電阻狀態(tài)。為使電阻式記憶胞脫離局部高電阻狀態(tài)/局部低電阻狀態(tài)，便需要另外調整電阻式記憶胞的輸入電壓。

因此，如何在進行電阻式記憶胞的相關操作時，避免輸入電壓在逐步提 升的過程中因其電壓值過大而使電阻式記憶胞發(fā)生互補切換現(xiàn)象，并使電阻式記憶胞脫離局部高電阻狀態(tài)/局部低電阻狀態(tài)，便是重要的課題之一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電阻式內(nèi)存裝置的寫入方法，可使電阻式記憶胞能夠脫離局部高電阻狀態(tài)(重置操作)/局部低電阻狀態(tài)(設定操作)。

本發(fā)明的電阻式記憶胞的寫入方法包括下列步驟。提供重置信號組至電阻式記憶胞以進行寫入操作。檢測電阻式記憶胞的電流以判斷所述電阻式記憶胞是否完成寫入操作。當所述電阻式記憶胞并未完成寫入操作時，判斷所述電阻式記憶胞中絲狀導電路徑的寬度是否窄化。當所述電阻式記憶胞中絲狀導電路徑的寬度已窄化時，降低重置信號組中電阻式記憶胞的字符線電壓。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的寫入方法還包括：當所述電阻式記憶胞中所述絲狀導電路徑的寬度并未窄化時，持續(xù)提供所述重置信號組至所述電阻式記憶胞。

在本發(fā)明的一實施例中，持續(xù)提供所述重置信號組至所述電阻式記憶胞的步驟還包括：逐次調降在所述重置信號組中所述電阻式記憶胞的源極線電壓。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的寫入方法還包括：在降低所述重置信號組中所述電阻式記憶胞的字符線電壓之后，判斷所述電阻式記憶胞是否完成寫入操作。

在本發(fā)明的一實施例中，判斷所述電阻式記憶胞是否完成寫入操作的步驟包括：檢測所述電阻式記憶胞中的電流是否小于第一電流閥值。當所述電阻式記憶胞中的所述電流小于第一電流閥值時，表示所述電阻式記憶胞完成所述寫入操作。

在本發(fā)明的一實施例中，判斷所述電阻式記憶胞中所述絲狀導電路徑的寬度是否窄化的步驟包括：檢測所述電阻式記憶胞中的電流是否大于第二電流閥值，其中所述第二電流閥值大于所述第一電流閥值。當所述電阻式記憶胞中的所述電流不大于所述第二電流閥值時，表示所述電阻式記憶胞中的所述絲狀導電路徑的寬度已窄化。

本發(fā)明的電阻式內(nèi)存包括電阻式記憶胞數(shù)組以及控制電路。電阻式記憶 胞數(shù)組包括至少一個電阻式記憶胞?？刂齐娐否罱又了鲭娮枋接洃洶?。控制電路提供重置信號組至所述電阻式記憶胞以進行寫入操作，檢測所述電阻式記憶胞的電流以判斷所述電阻式記憶胞是否完成寫入操作。當所述電阻式記憶胞并未完成寫入操作時，控制電路判斷所述電阻式記憶胞中絲狀導電路徑的寬度是否窄化。當所述電阻式記憶胞中絲狀導電路徑的寬度已經(jīng)窄化時，控制電路降低所述重置信號組中所述電阻式記憶胞的字符線電壓。

本發(fā)明的電阻式記憶胞的寫入方法包括下列步驟。提供重置信號組至電阻式記憶胞以進行寫入操作。檢測電阻式記憶胞的電流以判斷所述電流是否小于第一電流閥值。當所述電阻式記憶胞的電流不小于所述第一電流閥值時，判斷所述電阻式記憶胞中的電流是否大于第二電流閥值，其中所述第二電流閥值大于所述第一電流閥值。當所述電阻式記憶胞中的電流不大于所述第二電流閥值時，降低重置信號組中電阻式記憶胞的字符線電壓。

基于上述，在進行電阻式記憶胞的寫入方法(如，重置操作)時，本發(fā)明實施例通過電阻式記憶胞的電流來判斷此電阻式記憶胞中是否完成寫入，并在并未完成寫入時判斷絲狀導電路徑的寬度是否仍然過寬或是已被窄化。當判斷此電阻式記憶胞中絲狀導電路徑的寬度已被窄化時，便可藉由逐次調降電阻式記憶胞的字符線電壓且維持其他重置電壓(如，源極線電壓及位線電壓)的方式，使電阻式記憶胞脫離局部高電阻狀態(tài)(重置操作)/局部低電阻狀態(tài)(設定操作)并完成電阻式記憶胞的數(shù)據(jù)重置。如此一來，此種寫入方法是藉由逐次降低電阻式記憶胞的字符線電壓的方式來延展重置操作的電壓窗口，減少電阻式記憶胞因輸入電壓過高而發(fā)生互補切換現(xiàn)象的機率。

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，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1顯示本發(fā)明一實施例的電阻式內(nèi)存的方框圖；

圖2是依照本發(fā)明一實施例所顯示的電阻式記憶胞的寫入方法的流程圖。

附圖標記：

100：電阻式內(nèi)存

110：電阻式記憶胞

120：控制電路

130：字符線信號提供電路

140：位線信號提供電路

150：源極線信號提供電路

160：檢測電路

wl：字符線

bl：位線

sl：源極線

r1：電阻

t1：晶體管

s210～s260：步驟

具體實施方式

圖1顯示本發(fā)明一實施例的電阻式內(nèi)存100的方框圖。請參照圖1，電阻式內(nèi)存100包括電阻式記憶胞數(shù)組以及控制電路120。為了簡化描述，在此顯示電阻式記憶胞數(shù)組當中的其中一個電阻式記憶胞110。電阻式記憶胞數(shù)組可以具備多個電阻式記憶胞110。本實施例中，電阻式記憶胞110包括開關單元(如，晶體管t1)以及電阻r1。電阻r1可由過度金屬氧化層來實現(xiàn)，且并不僅限于此。電阻r1的第一端為位線bl，電阻r1的第二端則與晶體管t1的第一端相耦接。晶體管t1的第二端則為源極線sl。字符線信號提供電路130耦接至電阻式記憶胞110中的晶體管t1的控制端，且晶體管t1的控制端亦可稱為是電阻式記憶胞110的字符線wl。

本發(fā)明實施例中的控制電路可以由多個電路組件來構成。本實施例的控制電路120可包括字符線信號提供電路130、位線信號提供電路140、源極線信號提供電路150以及檢測電路160。字符線信號提供電路130耦接至電阻式記憶胞110中的晶體管t1的控制端，且晶體管t1的控制端亦可稱為是電阻式記憶胞110的字符線wl。字符線信號提供電路130用以提供字符線wl的電壓。位線信號提供電路140耦接至電阻式記憶胞110的位線bl，用以提供位線bl的電壓。源極線信號提供電路150耦接至電阻式記憶胞110的源 極線sl，用以提供源極線sl的電壓。檢測電路160檢測電阻式記憶胞110中的電流，并藉由電阻式記憶胞110中的電流來判斷其寫入操作(如，形成操作、設定操作或重置操作)是否完成。

圖2是依照本發(fā)明一實施例所顯示的電阻式記憶胞110的寫入方法的流程圖。本發(fā)明實施例是以電阻式記憶胞的數(shù)據(jù)重置(reset)方法來作為寫入方法的實例。于其他實施例中，也可依據(jù)本案實施例的揭示來以數(shù)據(jù)設定(set)方法作為此寫入方法的實例。請同時參照圖1及圖2，于步驟s210中，控制電路120提供重置信號組至電阻式記憶胞110中的字符線wl、位線bl以及源極線sl以進行寫入操作。詳細來說，控制電路120中的字符線信號提供電路130、位線信號提供電路140以及源極線信號提供電路150分別提供用以進行寫入操作的字符線wl、位線bl以及源極線sl的電壓信號至電阻式記憶胞110的對應端點。于本發(fā)明實施例中，用以進行寫入操作的字符線wl、位線bl以及源極線sl的電壓信號被稱為是重置信號組。

于步驟s215中，控制電路120通過檢測電路160來檢測/監(jiān)控電阻式記憶胞110所流經(jīng)的電流。特別說明的是，本實施例的控制電路120可持續(xù)地提供重置信號組至電阻式記憶胞110，并在提供重置信號組的期間進行步驟s220以及步驟s230。換句話說，本發(fā)明實施例的控制電路120可連續(xù)性地提供重置信號組中的各個電壓信號至電阻式記憶胞110，而非采用電壓脈沖的形式來進行此寫入方法。于部分實施例中，也可以使用電壓脈沖的形式來進行此寫入方法。

回到圖1及圖2，于步驟s220中，控制電路120中的檢測電路160判斷電阻式記憶胞110是否完成寫入操作。本實施例的檢測電路160是通過檢測電阻式記憶胞110中流經(jīng)的電流是否小于預設的第一電流閥值來判斷電阻式記憶胞110是否完成寫入操作。當電阻式記憶胞110中的電流已小于預設的第一電流閥值時，表示電阻式記憶胞110已位于高電阻狀態(tài)，并從步驟s220進入步驟s260以完成此寫入方法。

相對地，當電阻式記憶胞110中的電流大于預設的第一電流閥值時，表示電阻式記憶胞110尚未在高電阻狀態(tài)而沒有完成寫入操作。因此，便從步驟s220進入步驟s230，控制電路120判斷電阻式記憶胞110中的絲狀導電路徑的寬度是否窄化。本發(fā)明實施例是通過檢測電阻式記憶胞110中的電流 是否大于預設的第二電流閥值(如，100μa)來判斷電阻式記憶胞110中的絲狀導電路徑的寬度是否窄化。如果檢測電阻式記憶胞110中的電流小于或等于預設的第二電流閥值(100μa)(步驟s230為是)，表示電阻式記憶胞110中的絲狀導電路徑的寬度已經(jīng)窄化而處于局部高電阻狀態(tài)。藉此，便從步驟s230進入步驟s250，控制電路120將會降低重置信號組中提供給電阻式記憶胞110的字符線wl電壓。于本實施例的步驟s250中，控制電路120會持續(xù)維持字符線wl電壓以外的其他電壓信號(如，源極線sl電壓及位線bl電壓)，而不用關閉源極線sl電壓及位線bl電壓。藉由降低字符線wl電壓，可使電阻式記憶胞脫離局部高電阻狀態(tài)(重置操作)/局部低電阻狀態(tài)(設定操作)，并完成電阻式記憶胞110的數(shù)據(jù)重置，逐漸降低控制電路120輸入至電阻式記憶胞110的電流而避免發(fā)生互補切換現(xiàn)象。

當執(zhí)行完步驟s250之后，控制電路120便會回到步驟s220以再次判斷電阻式記憶胞110是否完成寫入操作。若連續(xù)地且多次地執(zhí)行步驟s250的話，控制電路120將可逐次降低重置信號組中提供給電阻式記憶胞110的字符線wl電壓，藉以逐漸降低從控制電路120輸入至電阻式記憶胞110的電流。

回到圖2的步驟s230，如果檢測電阻式記憶胞110中的電流大于預設的第二電流閥值(100μa)(步驟s230為否)，則表示電阻式記憶胞110中的絲狀導電路徑的寬度并未窄化。因此，便從步驟s230進入步驟s240，控制電路120便持續(xù)提供重置信號組至電阻式記憶胞110。在本發(fā)明實施例中，控制電路120在持續(xù)提供上述的重置信號組至電阻式記憶胞110時，還可以逐次調降在重置信號組中電阻式記憶胞110的源極線sl電壓，藉以減少電阻式記憶胞110發(fā)生互補切換現(xiàn)象的機率。當執(zhí)行完步驟s240后，便會回到步驟s230以判斷電阻式記憶胞110中的絲狀導電路徑的寬度是否窄化。

綜上所述，在進行電阻式記憶胞的寫入方法(如，重置操作)時，本發(fā)明實施例通過電阻式記憶胞的電流來判斷此電阻式記憶胞中是否完成寫入，并在并未完成寫入時判斷絲狀導電路徑的寬度是否仍然過寬或是已被窄化。并且，在判斷此電阻式記憶胞中絲狀導電路徑的寬度已被窄化時，便可藉由逐次調降電阻式記憶胞的字符線電壓且維持其他重置電壓的方式來完成電阻式記憶胞的數(shù)據(jù)重置，使電阻式記憶胞脫離局部高電阻狀態(tài)(重置操作)/局部低電阻狀態(tài)(設定操作)。如此一來，此種寫入方法是藉由逐次降低電阻 式記憶胞的字符線電壓的方式來延展重置操作的電壓窗口，減少電阻式記憶胞因輸入電壓過高而發(fā)生互補切換現(xiàn)象的機率。

雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的改動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當視所附權利要求界定范圍為準。