[发明专利]存储器架构与其操作方法

说明书

本发明公开了一种存储器架构与其操作方法，操作方法应用于包括一晶体管与一电阻式存储器元件的一电阻式存储单元。该操作方法包括：于一编程操作时，一编程电流通过该晶体管与该电阻式存储器元件，以使得该电阻式存储器元件的一电阻状态由一第一电阻状态改变成一第二电阻状态；以及于一擦除操作时，一擦除电流从该晶体管的一阱区流向该电阻式存储器元件但该擦除电流不流经该晶体管，以使得该电阻式存储器元件的该电阻状态由该第二电阻状态改变成该第一电阻状态。

技术领域

本发明是有关于一种存储器架构与其操作方法，且特别是有关于一种电阻式存储器(Resistive random-access memory(RRAM or ReRAM))架构与其操作方法。

背景技术

电阻式存储器已得到愈来愈多的关注。电阻式存储器除了具有高密度、低成本、低耗能、操作速度快、保存数据能力佳等优点外，构造简单也是它的一大特色。

电阻式存储器常用的基本结构是以「一个晶体管与一个电阻(1T1R)」或「一个二极管加一个电阻(1D1R)」所组成。通过外加偏压来改变电阻式存储器的电阻值，以执行编程(program)与擦除(erase)操作，使电阻式存储器形成高电阻或低电阻的状态，也就是逻辑「0」或逻辑「1」。

常见的电阻式存储器的种类有：过渡金属氧化物电阻式存储器(TransitionMetal Oxide(TMO)ReRAM)、导通桥存储器(conduction bridge memory)与相变存储器(phase change memory)。

为得到更佳的控制，通常会将存储器元件连接至晶体管(亦即1T1R)。在对此存储器元件进行编程，将电流以一方向流经此存储器元件；要对此存储器元件进行擦除时，则将电流以另一方向(通常是反方向)流经此存储器元件。故而，如何增加电阻式存储器的操作效率并降低操作失败率乃是努力方向之一。

发明内容

本发明是有关于一种存储器架构与其操作方法，其中，在擦除操作时，擦除电流不通过晶体管，以降低晶体管的主体效应，进而能提升编程/擦除操作的效能。

本发明的一实施例提出一种操作方法应用于包括一晶体管与一电阻式存储器元件的一电阻式存储单元。该操作方法包括：于一编程操作时，一编程电流通过该晶体管与该电阻式存储器元件，以使得该电阻式存储器元件由一第一电阻状态改变成一第二电阻状态；以及于一擦除操作时，一擦除电流从该晶体管的一阱区流向该电阻式存储器元件但该擦除电流不流经该晶体管，以使得该电阻式存储器元件由该第二电阻状态改变成该第一电阻状态。

本发明的另一实施例提出一种存储器架构，包括：多个电阻式存储单元，排列成阵列；多条漏极信号线，各漏极信号线耦接至位于同一直排的多个电阻式存储单元；多条栅极信号线，各栅极信号线耦接至位于同一横列的多个电阻式存储单元，各漏极信号线垂直于各栅极信号线；多条源极信号线，各源极信号线耦接至位于同一横列或同一直排的多个电阻式存储单元，各源极信号线垂直或平行于各漏极信号线；以及多条阱信号线，各阱信号线耦接至位于同一横列或同一直排的多个电阻式存储单元的个别晶体管的个别阱区，各阱信号线垂直或平行于各漏极信号线。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1A显示根据本发明实施例的电阻式存储器的编程操作示意图。

图1B显示根据本发明实施例的电阻式存储器的擦除操作示意图。

图2显示根据本发明另一实施例的存储器阵列的架构图。

图3A～图3D显示根据本发明一实施例的四种擦除模式。

图4显示根据本发明又一实施例的存储器阵列的架构图。

图5显示根据本发明更一实施例的存储器阵列的架构图。