[发明专利]电阻式存储器装置及其操作方法

说明书

本发明提供一种电阻式存储器装置，包括存储器晶胞阵列以及电压选择器电路。存储器晶胞阵列包括多个存储器晶胞。电压选择器电路耦接至存储器晶胞阵列。电压选择器电路通过多个不同的信号传递路径对存储器晶胞执行电压施加操作。各信号传递路径通过其中一个存储器晶胞。信号传递路径当中的两个信号传递路径的电阻压降实质上相同，且两个信号传递路径的信号传递方向不相同。另外，一种电阻式存储器装置的操作方法也被提出。

技术领域

本发明涉及一种存储器装置及其操作方法，尤其涉及一种电阻式存储器装置及其操作方法。

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 resistance state，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分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成形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，在对存储器晶胞进行形成程序和/或初始重置操作时，在不同位置的存储器晶胞，其相对于电压源的距离可能不相同。此距离会衍生出寄生的电阻压降(IR drop)效应。在完成形成程序和/或初始重置操作之后，在不同位置的存储器晶胞会因电阻压降效应而有不同的特性，造成存储器晶胞阵阵列整体的品质不均，从而降低存储器晶胞的读写的可靠度。

发明内容

本发明提供一种电阻式存储器装置及其操作方法，此操作方法可自动执行，且可增加存储器晶胞的读写的可靠度。

本发明的电阻式存储器装置包括存储器晶胞阵列以及电压选择器电路。存储器晶胞阵列包括多个存储器晶胞。电压选择器电路耦接至存储器晶胞阵列。电压选择器电路通过多个不同的信号传递路径对存储器晶胞执行电压施加操作。各信号传递路径通过其中一个存储器晶胞。信号传递路径当中的两个信号传递路径的电阻压降实质上相同，且两个信号传递路径的信号传递方向不相同。

在本发明的一实施例中，在信号传递路径当中，两两一组，每一组信号传递路径的电阻压降实质上相同，且信号传递方向不相同。

在本发明的一实施例中，上述的存储器晶胞阵列包括第一端、第二端、第三端及第四端。每一组信号传递路径包括第一信号传递路径及第二信号传递路径。第一信号传递路径位于第一端与第二端之间，其上的信号由第一端传递至第二端。第二信号传递路径位于第三端与第四端之间，其上的信号由第三端传递至第四端。