[发明专利]电阻式存储装置及其写入方法

说明书

本发明提供一种电阻式存储装置及其写入方法，包括：对存储器晶胞施加设定电压以及重置电压当中的其中一者以作为第一选中电压，并且取得存储器晶胞的第一读取电流；对存储器晶胞施加扰动电压，并且取得存储器晶胞的第二读取电流；以及判断第一读取电流以及第二读取电流的大小关系是否符合预设关系，当第一读取电流以及第二读取电流的大小关系不符合预设关系，对存储器晶胞施加设定电压以及重置电压当中的另一者以作为第二选中电压，并且再次对存储器晶胞施加第一选中电压。扰动电压的极性与第一选中电压的极性相反，且扰动电压的绝对值小于第二选中电压的绝对值。另外，一种电阻式存储装置也被提出。

技术领域

本发明涉及一种存储装置及其写入方法，尤其涉及一种电阻式存储装置及其写入方法。

背景技术

近年来电阻式存储器(诸如电阻式随机存取存储器(Resistive Random AccessMemory，RRAM))的发展极为快速，是目前最受瞩目的未来存储器的结构。由于电阻式存储器具备低功耗、高速运作、高密度以及相容于互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)制程技术的潜在优势，因此非常适合作为下一世代的非易失性存储器元件。

现行的电阻式存储器通常包括相对配置的上电极与下电极以及位于上电极与下电极之间的介电层。在现行的电阻式存储器可反复地在高低电阻状态间切换以存储数据前，首先需进行通道形成(forming)的程序。形成的程序包括对电阻式存储器施加一偏压，例如正偏压，使电流从上电极流至下电极，使得介电层中产生氧空缺(oxygen vacancy)和氧离子(oxygen ion)而形成电流路径，使电阻式存储器自高阻态(high resistancestate，HRS)变为低阻态(low resistance state，LRS)，以形成导电灯丝(filament)。通常，在所形成的灯丝中，邻近上电极处的部分的直径会小于邻近下电极处的部分的直径。之后，可对电阻式存储器进行重置(reset)或设定(set)，使电阻式存储器分别切换为高阻态与低阻态，以完成数据的存储。此外，当对现行的电阻式存储器进行重置时，包括对电阻式存储器施加与设定时极性相反的反向偏压，使电流从下电极流至上电极。此时，邻近上电极处的氧空缺与部份氧离子结合而中断电流路径，使得灯丝在邻近上电极处断开。当对现行的电阻式存储器进行设定时，包括可对电阻式存储器施加与灯丝形成的程序时极性相同的偏压，使电流从上电极流至下电极。此时，邻近上电极处的氧离子脱离，重新形成氧空缺，使得灯丝在邻近上电极处重新形成。

然而，在现有技术中，在对现行的电阻式存储器进行设定完成之后，虽然可以得到低阻态的存储器晶胞(cell)，且其读取电流大，但是大读取电流无法得知低阻态的存储器晶胞的灯丝是否强健到足以符合高温数据保持能力(High Temperature Data Retention，HTDR)及耐久性(endurance)的检测。类似地，在对现行的电阻式存储器进行重置完成之后，虽然可以得到高阻态的存储器晶胞，且其读取电流小，但是小读取电流无法得知高阻态的存储器晶胞的灯丝是否强健到足以符合高温数据保持能力及耐久性的检测。

发明内容

本发明提供一种电阻式存储装置及其写入方法，其灯丝强健，且高温数据保持能力良好及耐久性佳。

本发明的电阻式存储装置的写入方法包括：对存储器晶胞施加设定电压以及重置电压当中的其中一者以作为第一选中电压，并且取得存储器晶胞的第一读取电流；对存储器晶胞施加扰动电压，并且取得存储器晶胞的第二读取电流；以及判断第一读取电流以及第二读取电流的大小关系是否符合预设关系，当第一读取电流以及第二读取电流的大小关系不符合预设关系，对存储器晶胞施加设定电压以及重置电压当中的另一者以作为第二选中电压，并且再次对存储器晶胞施加第一选中电压。扰动电压的极性与第一选中电压的极性相反，且扰动电压的绝对值小于第二选中电压的绝对值。

在本发明的一实施例中，上述的电阻式存储装置的写入方法还包括：在再次对存储器晶胞施加第一选中电压之前，增加第一选中电压的绝对值。