可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)方法技術(shù)

一種可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器陣列部分，包括使用存儲(chǔ)元件的主存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)元件的電阻根據(jù)施加到該存儲(chǔ)元件的相對(duì)端的設(shè)置在不同極性的信號(hào)，以可逆的方式增大或減小；以及參考單元部分，包括配備有存儲(chǔ)元件的參考單元，所述存儲(chǔ)元件的電阻根據(jù)施加到該存儲(chǔ)元件的相對(duì)端的設(shè)置在不同極性的信號(hào)，以可逆的方式增大或減小，并且該參考單元部分生成用于識(shí)別主存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)的參考電流。根據(jù)參考單元的電阻狀態(tài)設(shè)置充當(dāng)參考電流的所施加電流的方向。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本公開涉及包括存儲(chǔ)元件的可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備，該存儲(chǔ)元件的電阻由于在存儲(chǔ)元件的相對(duì)端施加設(shè)置在不同極性的信號(hào)而改變，并且本公開涉及用于驅(qū)動(dòng)該可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的方法。
技術(shù)介紹
已知一種具有包括在可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的每個(gè)存儲(chǔ)器單元內(nèi)的存儲(chǔ)元件的可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備，所述存儲(chǔ)元件充當(dāng)電阻由于導(dǎo)電離子(conductive ions)注入絕緣膜或這樣的離子從絕緣膜撤出而變化的存儲(chǔ)元件。對(duì)于關(guān)于可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的更多信息，參見諸如 K. Aratani 等 “A Novel Resistance Memory with High Scalability andNanosecond Switching”，Technical Digest IEDM 2007,第 783 頁(yè)到第 786 頁(yè)上的 文獻(xiàn)。存儲(chǔ)元件具有層積結(jié)構(gòu)(laminated structure),其中在兩個(gè)電極之間的位置形成用于提供導(dǎo)電離子和絕緣膜的層。以上提到的每個(gè)存儲(chǔ)器單元被配置為包括在第一和第二線之間的位置彼此串聯(lián)連接的存儲(chǔ)元件和存取晶體管，所述第一和第二線可通過(guò)采用有源矩陣驅(qū)動(dòng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)。由于存儲(chǔ)器單元具有一個(gè)存取晶體管(T)和一個(gè)如上所述具有可變電阻器(R)的存儲(chǔ)元件，因此該存儲(chǔ)器單元被稱為ITlR存儲(chǔ)器單元。此外，包括這樣的ITlR存儲(chǔ)器單元的可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備被稱為ReRAM (電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)。正如在諸如K. Aratani 等“A Novel Resistance Memory with High Scalabilityand Nanosecond Switching”, Technical Digest IEDM 2007,第 783 頁(yè)到第 786 頁(yè)的文獻(xiàn)中所描述的，在ReRAM中，電阻的量值與數(shù)據(jù)已經(jīng)被寫入存儲(chǔ)元件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)已經(jīng)從存儲(chǔ)元件擦除的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。通過(guò)施加ns (納秒)量級(jí)的具有短持續(xù)時(shí)間的脈沖，向存儲(chǔ)元件中寫入數(shù)據(jù)以及從存儲(chǔ)元件中擦除數(shù)據(jù)。因此，以與RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)相同的方式，ReRAM能夠以高速執(zhí)行操作，并充當(dāng)NVM (非易失性存儲(chǔ)器)，這是備受關(guān)注的。在諸如ReRAM和MRAM的可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備中，高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)被識(shí)別為其中數(shù)據(jù)已經(jīng)被寫入存儲(chǔ)元件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)已經(jīng)從存儲(chǔ)元件擦除的狀態(tài)。因此需要產(chǎn)生在諸如日本專利特許公開No. 2010-049730的文獻(xiàn)中描述的參考電流。MRAM是自旋注入磁阻 RAM。為了有效地抑制過(guò)程變化和諸如溫度特性追隨影響的影響，由參考單元產(chǎn)生參考電流，參考單元使用同樣的元件作為存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)器單元使用參考電流作為用于識(shí)別存儲(chǔ)的信息的電流。此外，為了獲得參考電流，通過(guò)使用兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的單元或者單獨(dú)的單元的組合產(chǎn)生參考電流。兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的單元是處于存儲(chǔ)器單元的高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)下的單獨(dú)的單元。對(duì)于兩種不同類型的狀態(tài)，以同樣的讀電流方向讀出數(shù)據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
然而在可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的情況下，讀電流還被作為記錄電流。因此，取決于電阻狀態(tài)，在一些情況下會(huì)執(zhí)行不正確的寫操作。此外，通常一個(gè)參考單元被提供給許多位。因此，對(duì)參考單元的存取頻率大約是對(duì)普通存儲(chǔ)器單元的存取頻率的三到五倍。因此，有必要保持更穩(wěn)定的電阻狀態(tài)。然而由于對(duì)參考單元的存取頻率較高，因此無(wú)意中執(zhí)行的不正確的寫操作的可能性不可避免地增加。因此，期望提供一種可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備，其能夠通過(guò)根據(jù)參考單元的電阻狀態(tài)設(shè)置讀電流的配置生成具有較高的可靠性的參考電流，而不會(huì)引起由不正確的寫操作造成的電阻改變。此外，期望提供一種用于驅(qū)動(dòng)該可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的方法。·根據(jù)本公開的實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備包括存儲(chǔ)器陣列部分，包括使用存儲(chǔ)元件的主存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)元件的電阻根據(jù)施加到該存儲(chǔ)元件的相對(duì)端的設(shè)置在不同極性的信號(hào)，以可逆的方式增大或減小；以及參考單元部分，包括配備有存儲(chǔ)元件的參考單元，所述存儲(chǔ)元件的電阻根據(jù)施加到該存儲(chǔ)元件的相對(duì)端的設(shè)置在不同極性的信號(hào)，以可逆的方式增大或減小，并且該參考單元部分生成用于識(shí)別主存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)的參考電流。根據(jù)參考單元的電阻狀態(tài)設(shè)置充當(dāng)參考電流的所施加電流的方向。一種根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的方法，包括通過(guò)向存儲(chǔ)元件的相對(duì)端施加設(shè)置在不同極性的信號(hào)以便以可逆的方式增大或減小電阻而改變主存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)元件的電阻，來(lái)從主存儲(chǔ)器單元讀出數(shù)據(jù)到第一位線.通過(guò)使用包括下述存儲(chǔ)元件的參考單元，生成用于識(shí)別主存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)的、作為參考電流的流向第二位線的參考電流，所述存儲(chǔ)元件的電阻根據(jù)向存儲(chǔ)元件的相對(duì)端施加設(shè)置在不同極性的信號(hào)而以可逆的方式增大或減小；以及通過(guò)使用感測(cè)放大器用于將上述讀出的流向第一位線的電流與流向第二位線的參考電流相比較，確定存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器單元中的信息。根據(jù)參考單元的電阻狀態(tài)設(shè)置充當(dāng)參考電流的所施加電流的方向。根據(jù)本公開，提供了以下配置，其中根據(jù)參考單元的電阻狀態(tài)設(shè)置讀出電流，以便可以生成更可靠的參考電流，而不會(huì)導(dǎo)致由于不正確的寫操作帶來(lái)的電阻改變。附圖說(shuō)明圖I是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器芯片的典型配置的圖；圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的存儲(chǔ)器陣列部分的簡(jiǎn)化的典型配置的圖；圖3A和圖3B是每個(gè)是示出根據(jù)實(shí)施例的主存儲(chǔ)器單元或參考單元的等效電路的圖；圖4是示出還被稱為可變電阻單元電阻器的可變電阻存儲(chǔ)元件的配置的圖；圖5A到圖是每個(gè)示出具有存取晶體管和還被稱為可變電阻單元電阻器的可變電阻存儲(chǔ)兀件的串聯(lián)電路的圖6是示出可變電阻存儲(chǔ)元件的實(shí)際電壓-電流特性的圖；圖7是示出其中在狀態(tài)以可逆的方式改變的方向上執(zhí)行讀出操作的情況下讀取電壓和施加持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系的圖；圖8是示出根據(jù)該實(shí)施例的參考單元部分的第一典型配置的圖；圖9是示出根據(jù)該實(shí)施例的參考單元部分的第二典型配置的圖；圖10是示出根據(jù)該實(shí)施例的參考單元部分的第三典型配置的圖。具體實(shí)施例方式參照附圖在下面的描述中說(shuō)明本公開的實(shí)施例。注意該描述被分成如下安排的標(biāo)·題。I :存儲(chǔ)器芯片的典型配置2 :存儲(chǔ)器單元配置3 :參考單元部分的第一典型配置4 :參考單元部分的第二典型配置5 :參考單元部分的第三典型配置〈I :存儲(chǔ)器芯片的典型配置>圖I是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器芯片的典型配置的圖。如圖中所示，存儲(chǔ)器芯片100包括第一存儲(chǔ)器陣列部分110、第二存儲(chǔ)器陣列部分120、第一行解碼器130、第二行解碼器140、第一列解碼器150和第二列解碼器160。此外,存儲(chǔ)器芯片100還具有感測(cè)放大器(sense amplifier)170、寫驅(qū)動(dòng)器180和輸入/輸出接口電路190。在存儲(chǔ)器芯片100中，感測(cè)放大器170和寫驅(qū)動(dòng)器180的每個(gè)都由第一存儲(chǔ)器陣列部分110和第二存儲(chǔ)器陣列部分120共享。圖2是示出根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)器陣列部分110和120的簡(jiǎn)化的典型配置的圖。第一存儲(chǔ)器陣列部分110被配置為包括主存儲(chǔ)器單元陣列111和參考單元部分112。同樣地，第二存儲(chǔ)器陣列部分120被配置為包括主存儲(chǔ)器單元陣列121和參考單元部分122。第一存儲(chǔ)器陣列部分110中使用的主存儲(chǔ)器單元陣列111包括多個(gè)可變電阻存儲(chǔ)器單元MCL，每個(gè)也被稱作為主存儲(chǔ)器單元M本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可變電阻存儲(chǔ)器設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器陣列部分，包括使用存儲(chǔ)元件的主存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)元件的電阻根據(jù)施加到該存儲(chǔ)元件的相對(duì)端的設(shè)置在不同極性的信號(hào)，以可逆的方式增大或減小；以及參考單元部分，包括配備有存儲(chǔ)元件的參考單元，所述存儲(chǔ)元件的電阻根據(jù)施加到該存儲(chǔ)元件的相對(duì)端的設(shè)置在不同極性的信號(hào)，以可逆的方式增大或減小，并且該參考單元部分生成用于識(shí)別主存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)的參考電流，其中根據(jù)參考單元的電阻狀態(tài)設(shè)置充當(dāng)參考電流的所施加電流的方向。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：森寬伸，吉原宏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：索尼公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：