[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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(Resistive random access memory；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(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS)制程兼容。

发明内容

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(Resistive random accessmemory；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；