包括：參考單元(201a、b)，具有可變電阻元件，該可變電阻元件根據電信號的施加而在規定的低電阻狀態LR與高電阻狀態HR之間可逆地發生變化；比較器(204)，比較參考單元(201a、b)的電阻值；脈沖生成電路(202)，生成用于將參考單元(201a、b)設定為LR及HR中的任一方的電信號；以及控制電路(206)，控制以下動作，即將所生成的電信號施加給參考單元(201a、b)中的與比較器(204)的比較結果對應的一方，之后反復進行向參考單元(201a、b)中的與比較器(204)的新的比較結果對應的一方施加通過脈沖生成電路(202)生成的新的電信號的動作，之后將參考單元(201a、b)中的與比較器(204)的最終比較結果對應的一方連接到輸出端子(208)上。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種由根據電信號可逆地改變電阻值的可變電阻型存儲元件構成的存儲器單元可變電阻型非易失性存儲裝置。
技術介紹
近年來，包括用可變電阻型存儲元件構成的存儲器單元的非易失性存儲裝置的研究開發得到進展。可變電阻型存儲元件是指具有電阻值隨著電信號等可逆地變化的性質、且能夠非易失性地存儲與該電阻值對應的數據的元件，基于氧化還原反應引起的電阻值變化的ReRAM、基于磁阻變化的MRAM、基于相變化引起的電阻值變化的PCRAM等相當于此。并且，作為使用了上述可變電阻型存儲元件的非易失性存儲裝置，公知有如下裝置在正交配置的位線與字線、源極線之間的交點位置上串聯連接了 MOS晶體管和可變電 阻型存儲元件的、所謂ITlR型的非易失性存儲裝置；同樣在正交配置的位線與字線之間的交點位置上串聯連接了二極管元件和可變電阻型存儲元件的、所謂交叉點型的非易失性存儲裝置。通常從存儲裝置進行的讀出，公知一般有以下參考單元方式(也稱為虛擬單元方式)構成具有與所存儲的數據“I”及數據“O”對應的存儲信息的中間狀態的信息的參考單元(還稱為虛擬單元)，與從存儲器單元讀出的信息比較其大小關系，判斷是數據“I”還是數據“O”。若是使用了可變電阻型存儲元件的非易失性存儲裝置，則形成具有高電阻狀態與低電阻狀態的中間狀態的電阻值的參考單元。在專利文獻I中，公開了在MRAM的存儲器電路結構中削減參考單元總數的結構。圖18是MRAM裝置的電路結構圖，夾著感測放大器1005而在左右配置由MRAM元件構成的第I存儲器單元陣列1001與第2存儲器單元陣列1002。此外，分別與第I存儲器單元陣列1001及第2存儲器單元陣列1002相鄰地配置第I參考單元陣列1003和第2參考單元陣列1004。并且，在讀出并選擇屬于第I存儲器單元陣列1001的存儲器單元MC的情況下，屬于第2參考單元陣列1004的參考單元RC被選擇，通過感測放大器1005比較判定各電阻值的大小，在讀出并選擇屬于第2存儲器單元陣列1002的存儲器單元MC的情況下，屬于第I參考單元陣列1003的參考單元RC被選擇，通過感測放大器1005比較判定各電阻值的大小。參考單元RC由具有存儲器單元MC的低電阻狀態與高電阻狀態之間的電阻值(參考值)的固定電阻元件構成。具體而言，參考單元RC以與存儲器單元MC相同的工藝結構形成并固定磁化方向，而且通過改變強磁性層的面積來將固定電阻值調整為期望的值。此夕卜，公開了以下內容，關于所使用的參考單元RC，在參考單元陣列1003中能夠僅使用例如最上方的I位RCL1，在參考單元陣列1004中也能夠僅使用例如最上方的I位RCR1，能夠削減參考單元的個數。在專利文獻2中，公開了由能夠進行平衡(trimming)的參考單元構成的交叉點型ReRAM的結構。圖19是ReRAM裝置的基本結構圖，通過感測放大器1012比較在存儲器單元陣列1010內所配置的串聯連接了可變電阻元件VR和二極管Di的存儲器單元MC中流過的電流、和在同樣構成的參考單元塊1011中流過的電流的大小，并進行讀出動作。在此，參考單元塊1011內的多個參考單元RC均使用與存儲器單元陣列1010相同的單元結構，其可變電阻元件VR被設定為所有單元的電阻值最高的狀態、即最小的存儲器單元電流狀態，并且進行并聯連接。并且，公開了通過對并聯連接的參考單元RC的個數進行平衡調整，能夠將用于讀出存儲器單元陣列1010的數據的參考電流值最優化。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2010-49730號公報(圖2) 專利文獻2 :日本特開2009-117006號公報(圖2)
技術實現思路
(專利技術要解決的課題)然而，通常情況下，由多個存儲器單元構成的存儲器單元陣列中，即使由同一存儲器單元構成，各存儲器單元在其加工尺寸及膜厚等方面也存在偏差，因此存儲器單元中所記錄的物理量在每I位上會略有差異，存在偏差。圖I是在具有由N位存儲器單元構成的存儲器單元陣列的可變電阻型非易失性存儲裝置中，寫入了高電阻狀態或低電阻狀態的多個存儲器單元的電阻值的分布的示意圖。在可變電阻型存儲元件的情況下，存儲器單元中所存儲的信息與存儲器單元取第I范圍內的電阻值的低電阻(簡稱為LR)狀態、及存儲器單元取下限比上述第I范圍的上限高的第2范圍內的電阻值的高電阻(簡稱為HR)狀態這至少2個電阻狀態建立對應。并且，在存儲器單元陣列整體中，如在圖I中LR狀態下的分布的下限值表示為LRmin、上限值表示為LRmax、HR狀態下的分布的下限值表示為HRmin、上限值表示為HRmax那樣，存儲器單元的電阻值是按某一范圍的散布而分布的。此時，公知與規定的基準電平比較后進行讀出動作的參考單元方式對實現穩定的讀出動作是有效的方式之一。并且，在該參考單元方式的情況下，參考單元被設定為LRmax與HRmin的中間值(以下稱為參考電阻值)的情況較多。或者，更優選的是，考慮對讀出速度及數據保存特性等的各種容限，若設定為略微高電阻側，或設定為略微低電阻側，則能夠實現進一步的最優化設計。在專利文獻I中，作為參考單元，稍微變更存儲器單元結構，構成具有規定的參考電阻值的固定電阻元件。能夠在制造階段明確地固定為期望的值來制作參考電阻值。相反，會考慮到存儲器單元陣列主體的電阻值分布及其絕對值因制造條件及實際的動作環境而改變。即，圖I所示的分布的絕對值偏移，參考電阻值從最優點相對偏離，從而存在與訪問時間等性能下降及數據保存等可靠性下降有關的課題。而在專利文獻2中，將與存儲器單元陣列主體相同結構的存儲器單元用作參考單元，能夠將制造條件的偏差同樣地反映到參考單元中。此外，在專利文獻2中公開了，將多個參考單元的電阻值設定為HR狀態下的上限值HRmax之后，以使參考電阻值成為HRmin以下的電阻值的方式，對參考單元的并聯連接個數進行平衡調整。然而，在該方法的情況下，也存在如何將參考單元設定為HR狀態下的電阻分布的上限值HRmax、如何找出HR狀態的電阻分布的下限值HRmin并以達到其以下的電阻值的方式進行平衡調整的課題。具體而言，雖然沒有例示，但可以考慮例如預先假設HR狀態的電阻分布的上限值HRmax，并進行寫入以達到該值的方法。此時，與通過專利文獻I說明的課題同樣地，在預先假設的設定電阻值與實際的存儲器單元的散布分布偏移的情況下，存在與訪問時間等性能下降及數據保存等可靠性下降有關的課題。本專利技術是鑒于上述問題而做出的，其目的在于提供一種具有用于使參考單元接近LR狀態的電阻值的分布范圍的下限值LRmin、上限值LRmax、HR狀態的電阻值的分布范圍的下限值HRmin、上限值HRmax中的期望的一個值的合適的結構的參考單元電路、參考單元電 路的設定方法、使用參考單元電路的可變電阻型非易失性存儲裝置及可變電阻型非易失性存儲裝置的控制方法。(用于解決課題的手段)為了解決上述課題，本專利技術的一個方式的參考單元電路包括 第I參考單元及第2參考單元，利用可變電阻元件構成，該可變電阻元件根據電信號的施加，在具有第I范圍內的電阻值的低電阻狀態與具有第2范圍內的電阻值的高電阻狀態之間可逆地發生變化，上述第2范圍的下限電阻值高于上述第I范圍的上限電阻值；比較器，比較上述第I參考單元的電阻值與上述第2參考單元的電阻值；控制電路；施加本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：島川一彥，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，
類型：
國別省市：
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