[發明專利]存儲設備及其操作方法

有效

• 申請號: 201010120065.1
• 申請日: 2010-02-12
• 公開（公告）號: CN101819817A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 北川真;椎本恒則
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G11C16/06
• 分類號: G11C16/06;G11C16/26;G11C16/10;G11C16/12;G11C16/34;H01L27/115
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳孟秋;梁韜

相關引用的參考?

本發明包含于2009年2月26日向日本專利局提交的日本專利申請第2009-044225號的主題，其全部內容結合于此作為參考。?

技術領域

本發明涉及采用了包括可變電阻存儲元件的存儲單元的存儲設備及其操作方法，其中可變電阻存儲元件的阻值隨著其所加的電壓而變化，并串聯到存取晶體管。?

背景技術

目前已知一種采用了包括可變電阻存儲元件的存儲單元的存儲設備，其中可變電阻存儲元件的電阻由于導電離子注入可變電阻存儲元件的絕緣膜或從絕緣膜提取而發生變化。關于該存儲設備的更多信息，建議讀者參照文獻，例如，K.Aratani等，“A?NovelResistance-type?memory?with?High?Scalability?and?NanosecondSwitching”，Technical?Digest?IEDM?2007，pp.783-786。?

可變電阻存儲元件具有通過在可變電阻存儲元件的兩個電極之間形成上述的導電離子供給層和絕緣膜所構成的層壓結構。?

每個存儲單元采用彼此串聯至在有源矩陣驅動操作中能夠驅動的第一與第二公共線之間的可變電阻存儲元件和存取晶體管。由?于存儲單元采用晶體管(T)和可變電阻器(R)，所以存儲單元被稱作1T1R型存儲單元。?

采用1T1R型存儲單元的存儲設備被稱作ReRAM。?

在ReRAM中，可變電阻存儲元件的電阻用于表示數據已經存儲在可變電阻存儲元件中的狀態或數據已經從可變電阻存儲元件中擦除的狀態。即，可變電阻存儲元件的電阻表示在可變電阻存儲元件中所存儲的數據值。能夠通過將具有ns(納秒)級的小寬度脈沖加到可變電阻存儲元件來執行將數據存儲在可變電阻存儲元件中的數據寫入操作和從可變電阻存儲元件中擦除數據的數據擦除操作。因此，由于ReRAM為能夠以與RAM(隨機存取存儲器)同樣高的速度進行操作的NVM(非易失性存儲器)，所以ReRAM引起更多的關注。?

但是，為了使ReRAM作為當前FG(浮置柵極)NAND型NVM的閃存的替代品，需要ReRAM克服幾個障礙。部分障礙是需要在如下所述的數據寫入和擦除操作中執行的高速校驗子操作和高速抑制控制。在本發明的說明書中，在不需要區分數據寫入操作和數據擦除操作的情況下，數據寫入和擦除操作都被稱作數據更新操作，這是一個對兩種操作都適用的通用技術術語。?

在數據更新操作中，在數據傳輸子操作之后執行校驗子操作。為了更新已經存儲在可變電阻存儲元件中的數據，通過將更新(即，寫入或擦除)脈沖加到可變電阻存儲元件來在校驗子操作之前執行數據傳輸子操作。另一方面，通過將更新脈沖加到可變電阻存儲元件，為了確定是否正確地將作為更新使用的數據存儲在可變電阻存儲元件中，執行校驗子操作。?

為了確保數據更新操作正確執行，即，為了防止(或抑制)數據更新操作產生由于數據更新操作而存儲的錯誤數據，在校驗子操作后立刻執行抑制控制。即，為了在數據更新操作(通過連續多次重復數據傳輸子操作來執行逐漸更新(即寫入或擦除)在可變電阻存儲元件中所存儲的數據)中避免傳輸作為存儲單元中的可變電阻存儲元件的更新的不期望數據，控制執行抑制控制。具體而言，如果在校驗子操作中所生成的判斷結果表示作為更新的數據已經正確地傳送至可變電阻存儲元件，則為了防止另外的更新脈沖加到可變電阻存儲元件及防止另一個作為數據更新操作的一部分的數據傳輸子操作執行，控制執行抑制控制。另一方面，如果在校驗子操作中所生成的判斷結果表示作為更新使用的判斷結果沒有正確地傳送至可變電阻存儲元件，則控制執行抑制控制，使得為了執行另一個作為數據更新操作的一部分的數據傳輸子操作來正確地更新數據，將附加的更新脈沖施加于可變電阻存儲元件。?

上述控制為許多NVM所采用的方法。?

從上面的描述可以明顯看出，數據更新操作包括數據傳輸子操作、校驗子操作及抑制控制。在本發明的說明書中，特意使用技術術語“校驗子操作”，該術語是指數據傳輸子操作后執行的數據讀取子操作，以便區分數據傳輸子操作后執行的數據讀取子操作與通常的數據讀取操作。?

類似于其它NVM，ReRAM也允許如下來實現高的操作可靠性：根據在校驗子操作中所生成的判斷結果，在各個校驗子操作之后立刻執行抑制控制。?