电阻型存储器装置和电阻型存储器装置的操作方法_3

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存储器单元的耗损状态等)而变化。
[0078]测量和分析单元140连接到存储器单元阵列110的字线WL和/或位线BL,以测量与存储器单元阵列110的某个部分关联的漏电流并且分析测量结果。响应于这个测量和分析,测量和分析单元140将为电力发生器150提供调节禁止电压的性质(例如,电平)的一个或更多个控制信号。可供选择地,测量和分析单元140可将漏电流的分析结果提供到控制逻辑器130,然后控制逻辑器130可产生调节禁止电压的电平的控制信号。
[0079]可多方面地执行对漏电流的测量和分析。例如,根据禁止电压(Vinhibit)的不同电平,在一些存储器单元中会出现正向漏电流,在其它存储器单元中会出现反向漏电流。在对漏电流的测量中,测量和分析单元140可测量正向漏电流和反向漏电流中的一者或二者。
[0080]在对漏电流的分析中,可分析正向漏电流的增大/减小和/或反向漏电流的增大/减小。例如,根据正向漏电流和/或反向漏电流的增大/减小模式的分析结果,可调节禁止电压的电平。也就是说,测量和分析单元140可分析在特定偏置条件下是正向漏电流增大还是反向漏电流增大,此后可调节禁止电压的电平,以减小正向漏电流和反向漏电流中的一个。
[0081]为了测量和分析漏电流,可向存储器单元阵列110提供各种偏置控制电压。例如,存储器单元阵列110可接收不管与特定存储器操作(例如,写操作或读操作)相关的偏置条件如何而随机设置的禁止电压。可供选择地,在特定存储器操作期间可将设置电压或重置电压与其它偏置控制电压一起施加到选择的存储器单元,而可将一个或更多个禁止电压提供到未选择的存储器单元。也就是说,当在正常存储器操作期间(即,存储器装置100的正常操作模式期间)执行测量和分析时,将向存储器单元阵列110提供设置电压或重置电压以及各种禁止电压。并且,依据与特定的一组偏置控制电压相关测得的漏电流,可调节禁止电压(Vinhibit)的电平。
[0082]图3是示出图2的存储器单元阵列110的示例的电路图。存储器单元阵列110可包括多个单元块,图3示出了一个单元块。
[0083]参照图3,存储器单元阵列110可包括多条字线WL1至WLn、多条位线BL1至BLm和多个存储器单元MC。这里,字线WL的数量、位线BL的数量和存储器单元MC的数量可根据一个或更多个实施例而变化。另外,可通过页单元PAGE来限定一条字线所选择的存储器单元MC。
[0084]多个存储器单元MC中的每个可包括可变电阻器R和选择器件D。这里,可变电阻器R可被称为可变电阻器器件或可变电阻器材料,选择器件D可被称为开关器件。可变电阻器R可连接在位线BL1至BLm中的一条和选择器件D之间,选择器件D可连接在可变电阻器器件R和字线WL1至WLn中的一条之间。然而,发明构思的一个或更多个实施例不限于此,选择器件D可连接在位线BL1至BLm中的一条和可变电阻器R之间,可变电阻器R可连接在选择器件D和字线WL1至WLn中的一条之间。
[0085]可变电阻器R可响应于施加至其的电脉冲而变成多种电阻型状态中的一种。可变电阻器R可包括其结晶态根据电流而变化的相变材料。相变材料可包括各种材料:通过两种元素化合而得到的GaSb、InSb、InSe或Sb2Te3、通过三种元素化合而得到的GeSbTe、GaSeTe、InSbTe、SnSb2Te4S InSbGe、通过四种元素化合而得到的 AglnSbTe、(GeSn)SbTe、GeSb(SeTe)、TeslGe15Sb2S20
[0086]相变材料可具有相对呈阻性的非晶态和相对呈低阻性的结晶态。相变材料的相位可以因电流产生的焦耳热而变化。通过利用相变,可写入数据。
[0087]可供选择地,可变电阻器R可不包括相变材料,而是替代地包括一种或更多种钙钛矿化合物、过渡金属氧化物、磁性材料、铁磁材料或反铁磁材料。
[0088]选择器件D可连接在字线WL1至WLm中的一条和可变电阻器R之间,根据施加到相连的字线和位线的电压,可控制被供应到可变电阻器R的电流。在本实施例中,选择器件D可以是PN结二极管或PIN结二极管,二极管的阳极可连接到可变电阻器R,二极管的阴极可连接到字线WL1至WLm中的一条。这里,当二极管的阳极和阴极之间的电压差大于二极管的阈值电压时,二极管导通,使得电流可被供应到可变电阻器R。
[0089]如图3中所示,当使用二极管作为选择器件D时,为了区分选择的存储器单元和未选择的存储器单元,使用因施加到二极管的阳极的端部和阴极的端部的电势之差而造成的电流之间的巨大差异。如上所述,根据各种原因,在存储器单元阵列110中会出现漏电流或者会使漏电流的大小变化。例如,漏电流可根据可变电阻器R和选择器件D的特性而变化。
[0090]图4A、图4B和图4C是示出对图3的存储器单元MC的可能修改的电路图。
[0091]参照图4A,存储器单元MCa可包括可连接在位线BL和字线WL之间的可变电阻器Ra。存储器单元MCa可由于分别施加到位线BL和字线WL的电压而存储数据。
[0092]参照图4B,存储器单元MCb可包括可变电阻器Rb和双向二极管Db。可变电阻器Rb可包括电阻性材料,以便存储数据。双向二极管Db可连接在可变电阻器Rb和字线WL之间,可变电阻器Rb可连接在位线BL和双向二极管Db之间。双向二极管Db和可变电阻器Rb的位置可相对于彼此变化。通过使用双向二极管Db,可切断可流过未选择的电阻器单元的漏电流。
[0093]参照图4C,存储器单元MCc可包括可变电阻器Rc和晶体管TR。晶体管TR可以是根据字线WL的电压的选择器件,8卩,向可变电阻器Rc供应电流或者切断通向可变电阻器Rc的电流的开关器件。在图4C的实施例中,除了字线WL之外,可另外地布置源极线SL,以调节可变电阻器Rc的两端的电压电平。晶体管TR可连接在可变电阻器Rc和源极线SL之间,可变电阻器Rc可连接在位线BL和晶体管TR之间。晶体管TR的位置和可变电阻器Rc的位置可相对于彼此变化。根据由字线WL驱动的晶体管TR的导通或截止,可选择或可不选择存储器单元MCc。
[0094]图5A和图5B是示出在写操作期间可能出现的漏电流的示例的电路图。图5A示出了其中漏电流在设置写操作期间出现的示例,图5B示出其中漏电流在重置写操作期间出现的示例。
[0095]如图5A中所示,在其中选择的存储器单元的可变电阻器的电阻值减小的设置写操作(SET Write)期间,可向与选择的存储器单元连接的字线(下文中,选择的字线SWL)施加相对低的电压(例如,0V),可向与选择的存储器单元连接的位线(下文中,选择的位线SBL)施加设置电压Vset。另外,可向除了选择的字线SWL外的字线(下文中,未选择的字线UWL)提供第一禁止电压Vinhlbltx,并且可向除了选择的位线SBL外的未选择的位线UBL提供第二禁止电压Vinhlblty。第一禁止电压Vinhlbltx的电平和第二禁止电压V inhlblty的电平可彼此相等或可彼此不同。在图5A的示例中,第一禁止电压Vinhlbltx的电平大于第二禁止电压
Vinhibity 的电平。
[0096]如图5A中所示,根据设置电压VMt和第一禁止电压V i—的电平以及第二禁止电压Vinhlblty的电平,在未选择的存储器单元的两端产生电压差,使得在一些存储器单元中会出现正向漏电流If,而在其它存储器单元中会出现反向漏电流1-例如,在与被施加第一禁止电压vinhlbltx的未选择的字线UWL连接并且与被施加第二禁止电压V inhlblty的未选择的位线UBL连接的未选择的存储器单元中会出现反向漏电流1-另外,在与被施加设置电压VMt的选择的位线SBL连接的未选择的存储器单元中会出现正向漏电流If。另外,在与选择的字线SWL连接的未选择的存储器单元中会出现正向漏电流If。
[0097]如图5B中所示,在选择的存储器单元的可变电阻器的电阻值增大的重置写操作(RESET Write)期间,可向与选择的存储器单元连接的字线(下文中,选择的字线SWL)施加重置电压Vraset,可向与选择的存储器单元连接的位线(下文中,选择的位线SBL)施加相对低的电压(例如,0V)。另外,可向除了选择的字线SWL外的字线(下文中,未选择的字线UWL)提供第一禁止电压Vinhlbltx,可向除了选择的位线SBL外的未选择的位线UBL提供第二禁止电压Vinhlblty。在重置写操作RESET Write的偏置条件下,第二禁止电压Vinhlblty的电平可大于第一禁止电压Vinhlbltx的电平,并且根据偏置条件,在一些存储器单元中会出现正向漏电流If,而在其它存储器单元中会出现反向漏电流乙。
[0098]图6是示出在读操作期间会出现的漏电流的示例的电路图。
[0099]如图6中所示,为了读取选择的存储器单元的数据,可向选择的字线SWL施加0V,可向选择的位线SBL施加读电压Vraad。可向未选择的字线UWL提供第一禁止电压Vinhlbltx,可向未选择的位线UBL提供第二禁止电压Vinhlblty。在数据读操作的偏置条件中,第一禁止电压Vinhlbltx的电平可大于第二禁止电压V inhlbltj^电平,并且根据偏置条件,在一些存储器单元中会出现正向漏电流If,而在其它存储器单元中会出现反向漏电流乙。
[0100]虽然图5A、图5B和图6示出了用于双极型存储器装置的写/读操作,但发明构思的实施例不限于此。例如,根据发明构思的某些实施例的漏电流的测量和分析可被应用于单极型存储器装置,并且在这种情况下,单极型存储器装置可通过测量和分析正向漏电流来调节禁止电压的电平。
[0101]图7是示出漏电流的电流-电压特性的曲线图。
[0102]如在图7中示出的电阻型存储器单元的电流-电压特性的曲线图中,电流-电压特性在正向方向和反向方向上是不对称的,因此在电阻型存储器单元中流动的漏电流可根据偏置电压的电平和方向而变化。例如,在两端之间的电压差对应于Vf (例如,对应于第一极性的电压差)的未选择的存储器单元中会出现正向漏电流If,根据未选择的存储器单元中的每个未选择的存储器单元的程序状态(或,设置状态或重置状态)在未选择的存储器单元中会出现具有不同大小的正向漏电流If—和I f_reseto类似地,在两端之间的电压差对应于VJ例如,对应于第二极性的电压差)的未选择的存储器单元中会出现反向漏电流乙,根据未选择的存储器单元中的每个未选择的存储器单元的程序状态(或,设置状态或重置状态)在未选择的存储器单元中会出现具有不同大小的反向漏电流Ip在图7的曲线图中,在不同程序状态的存储器单元中出现的反向漏电流L的大小具有类似值。
[0103]图8是根据发明构思的另一个实施例的包括测量和分析单元的存储器装置200的框图。
[0104]如图8中所示,存储器装置200包括存储器单元阵列210、第一测量单元220、第二测量单元230、漏电流分析单元240和电力发生器250。尽管在图8中未示出,但在存储器装置200中还可包括相对于图2的存储器装置100描述的诸如写/读电路120、控制逻辑器130等的外围电路。
[0105]图8的第一测量单元220、第二测量单元230和漏电流分析单
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