电阻式存储器装置及其写入方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电阻式存储器装置及其写入方法，且特别是有关于一种交错式(cross bar)电阻式存储器及其写入方法。
【背景技术】
[0002]基于对于次世代非挥发性存储器的需求，一种电阻式存储器被提出。这种电阻式存储器可以进行随机的存取动作，并可用以取代NAND闪存存储器。为了提升存储器的密度，一种高密度的垂直排列的三维电阻式存储器也被提出。
[0003]在交错式电阻式存储器中，最主要被关心的议题在于，在对于交错式电阻式存储器中的存储单元进行数据写入动作时，与选中的存储单元排列再相同存储行及存储列，且未被选中的存储单元会因为位元线以及字线上所传送的电压值所造成的电压差而造成其电阻值被调整至被重置的区域中，造成储存数据的错误。
[0004]上述的状况在于一种不具有不对称的特性的电阻式存储单元尤为严重。此种电阻式存储单元的重置状态的电流电压关系特性与其设定状态的电流电压关系特性不相对称。因此，通过现有的针对电阻式存储单元进行重置以及设定都是利用相同电压的作法来针对具有不对称的特性的电阻式存储单元进行数据写入，显然是较不合适的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种电阻式存储器装置以及电阻式存储器的写入方法，可有效防止其电阻式存储单元发生写入错误的现象，有效维持数据的正确性。
[0006]本发明的电阻式存储器装置包括存储单元阵列以及存储器控制器。存储单元阵列包括多数个存储器单元，各存储器单包括相互堆叠的多数个电阻式存储单元。电阻式存储单元分别耦接至多数条字线，存储器单元并分别耦接至多数条位元线。存储器控制器耦接至存储单元阵列，其中，存储器控制器在设定期间及重置期间的其中之一提供未连接至选中电阻式存储单元的多数条未选中位元线第一位元线电压，并提供未连接至选中电阻式存储单元的多数条未选中字线第一字线电压，其中，第一位元线电压等于写入电压Vw乘以(n-l)/n，第一字线电压等于VwXl/n，且η大于3。存储器控制器在设定期间及重置期间的另一提供未连接至选中电阻式存储单元的未选中位元线第二位元线电压，并提供未连接至该选中电阻式存储单元的未选中字线第二字线电压，其中，第二位元线电压等于VwX 1/η，第二字线电压等于VwX (η-1)/η。
[0007]本发明的电阻式存储器的写入方法，其步骤包括:在一设定期间提供未连接至一选中电阻式存储单元的多数条未选中位元线一第一位元线电压，并提供未连接至该选中电阻式存储单兀的多数条未选中字线一第一字线电压，其中，第一位兀线电压等于一写入电压Vw乘以(η-1) Zn,第一字线电压等于VwX 1/η，η大于3 ;以及，在一重置期间提供未连接至选中电阻式存储单元的未选中位元线一第二位元线电压，并提供未连接至选中电阻式存储单元的未选中字线第二字线电压，其中，第二位元线电压等于VwX 1/η，第二字线电压等于 VwX (n-l)/n。
[0008]基于上述，本发明通过针对电阻式存储单元进行重置以及设定提供不相同的字线电压以及位元线电压，以使未选中电阻式存储单元的电阻值可以不受到所接受的字线电压以及位元线电压所影响，而改变其原先所储存的数据，保持数据的正确性。
[0009]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，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】
[0010]图1A绘示本发明一实施例的电阻式的存储单元阵列的结构示意图。
[0011]图1B绘示本发明实施例的存储器单元的放大示意图。
[0012]图2绘示本发明一实施例的电阻式存储器装置的示意图。
[0013]图3A绘示本发明实施例的电阻式存储单元的设定方式的示意图。
[0014]图3B绘示本发明实施例的电阻式存储单元的重置方式的示意图。
[0015]图4绘示的本发明实施例的电阻式存储单元的电流电压关系曲线图。
[0016]图5A及图5B分别绘示本发明实施例的电阻式存储单元的设定及重置动作的另一实施方式示意图。
[0017]图6绘示本发明一实施例的电阻式存储器的写入方法的流程图。
[0018]其中，附图标记说明如下:
[0019]100、210:存储单元阵列
[0020]110:存储器单元
[0021]BLl ?BL3:位元线
[0022]WLAl ?WLA3:字线组
[0023]WLl ?WL3:字线
[0024]111、112、113、114:绝缘层
[0025]RC1、RC2、RC3:电阻式存储单元
[0026]RSL:电阻层
[0027]BLl ?BL3:位元线 BLl
[0028]200:电阻式存储器装置
[0029]220:存储器控制器
[0030]SRC:选中电阻式存储单元
[0031]410 ?430:曲线
[0032]RP:导线电阻
[0033]UNRCl?UNRC4、HSRCl?HSRC4:未选中电阻式存储单元
[0034]Vw:写入电压
[0035]RESET、SET:箭号
[0036]S610?S620:写入步骤
【具体实施方式】
[0037]请参照图1A，图1A绘示本发明一实施例的电阻式的存储单元阵列的结构示意图。存储单元阵列100包括多数个柱状结构的存储器单元110，存储器单元110以阵列的方式排列，并分别耦接至多数条位元线BLl?BL3。存储器单元110并分别与字线组WLAl?WLA耦接，在图1中，每一个字线组WLAl?WLA3中包括三条字线，而以存储器单元110为范例，其所耦接的字线组WLA3包括字线WLl?WL3。
[0038]以下并请同时参照图1A以及图1B，其中图1B绘示本发明实施例的存储器单元110的放大示意图。在图1B中，绝缘层111、112、113以及114交叉堆叠在作为字线WL1、WL2以及WL3的导电层间，电阻层RSL覆盖绝缘层111、112、113以及114以及字线WL1、WL2以及WL3，位元线BLl则覆盖电阻层RSL。在图1B中，位元线BLl与字线WL1、WL2以及WL3间的区域则分别形成电阻式存储单元RC1、RC2以及RC3。
[0039]请参照图2，图2绘示本发明一实施例的电阻式存储器装置的示意图。电阻式存储器装置200包括存储单元阵列210以及存储器控制器220。存储单元阵列210可以是如图1A所绘示的存储单元阵列100。存储器控制器220耦接至存储单元阵列210，并用以提供位元线电压以及字线电压至存储单元阵列210。
[0040]在本发明实施例中，存储器控制器220可提供字线电压至存储单元阵列210中的字线，并通过存储单元阵列210中的位元线来传送位元线电压或通过存储单元阵列210中的位元线来接收读出的数据信息。值得注意的是，在关于针对存储单元阵列210中的电阻式存储单元进行数据写入的动作时，可分为对电阻式存储单元进行电阻值的重置(reset)以及设定(set)两种方式。
[0041]以下请同时参照图2以及图3A，其中图3A绘示本发明实施例的电阻式存储单元的设定方式的示意图。在图3A中，以3X3的存储单元阵列为范例，当要针对选中电阻式存储单元SRC进行电阻值的设定时，存储器控制器220可在设定期间提供选中电阻式存储单元SRC所连接的选中字线WL3例如等于O伏特的参考接地电压，并提供选中电阻式存储单元SRC所连接的选中位元线BL3写入电压\。另外，存储器控制器220并提供未选中字线WLl及WL2等于1/4写入电压Vw的字线电压，且提供未选中位元线BLl及BL2等于3/4写入电压Vw的位元线电压。其中，未选中位元线BLl及BL2以及未选中字线WLl及WL2与选中电阻式存储单元SRC不相连接。
[0042]值得注意的，在字线WLl?WL3及位元线BLl?BL3上，存在很多导线电阻RP。在交错式(cross bar)电阻式存储器的结构下，这些导线电阻RP分布在各电阻式存储单元间。
[0043]在此请同步参照图4绘示的本发明实施例的电阻式存储单元的电流电压关系曲线图。其中，曲线410?430分别绘示电阻式存储单元所需要的重置电压等于-4V、-5V以及-6V的不同的关系曲线，箭号RESET及SET则分别为电阻式存储单元进行重置以及设定的电流与电压关系变化趋势。图4绘示的电阻式存储单元的重置状态的电流电压关系特性与电阻式存储单元的设定状态的电流电压关系特性不相对称。
[0044]在上述的条件下，配合图4绘示的曲线图，未选中电阻式存储单元UNRCl?UNRC4其所承受的位元线及字线间的电压差等于1/2写入电压Vw。而以对电阻式存储单元进行设定所需要的写入电压约为5V为范例，1/2写入电压Vw约等于2.5V，并未进入被有效设定的区域。因此，未选中电阻式存储单元UNRCl?UNRC4的电阻值并不会被设定。相对的，选中电阻式存储单元SRC所承受的选中位元线BL3以及选中字线WL3间的电压差等于写入电压Vw而可以有效的设定其电阻值。
[0045]特别值得注意的是，连接至选中字线WL3以及选中位元线BL3其中之一的未选中电阻式存储单元HSRCl?HSRC4。其中，以未选中电阻式存储单元HSRCl为范例，未选中电阻式存储单元HSRCl通过选中位元线BL3接收等于写入电压Vw的位元线电压，并通过未选中字线WLl接收等于1/4写入电压Vw的字线电压。如此一来，电阻式存储单元HSRCl连接的位元线及字线间的电压差等于3/4写入电压Vw，等于3.75V。依据图4绘示的曲线可以得知，未选中电阻式存储单元