[發明專利]用于檢測存儲器件中可逆電阻轉換元件的設置過程的裝置

有效

• 申請號: 201410534704.7
• 申請日: 2009-09-23
• 公開（公告）號: CN104409096B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 陳映彰;馬可·卡扎尼加
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技有限責任公司
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 王姍姍

本申請是申請號為“200980139728.X”、題為“用于可逆電阻轉換存儲材料的設置和重置檢測電路”的中國專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求享有在2008年10月6日提交的美國臨時專利申請No.61/103,225的權益，將其通過引用結合于此。

技術領域

本發明涉及數據存儲的技術。

背景技術

多種材料顯示出可逆電阻轉換性能。這些材料包括硫族化物、碳聚合物(carbon polymer)、鈣鈦礦以及某些金屬氧化物和氮化物。具體地，存在僅包括一種金屬且表現出可靠的電阻轉換性能的金屬氧化物和氮化物。該類金屬氧化物包括，例如，NiO、Nb2O5、TiO2、HfO2、Al2O3、MgOx、CrO2、VO、BN和AlN，如由Pagnia和Sotnick在Phys.Stat.Sol.(A)108,11-65(1988)的“Bistable Switching in Electroformed Metal-Insulator-Metal Device”中所述的。這些材料的其中之一的層可以形成為例如相對低電阻狀態的初始狀態。在施加足夠的電壓后，該材料轉換為穩定的高電阻狀態。這種電阻轉換是可逆的，使得隨后適當的電流或電壓的施加可以用于使電阻轉換材料返回到穩定的低電阻狀態。這種變換可以重復多次。對于一些材料，初始狀態是高電阻而不是低電阻。設置過程(set process)可以涉及將材料從高電阻轉換到低電阻，而重置過程(reset process)可以涉及將材料從低電阻轉換到高電阻。

這些可逆電阻轉換材料在用于非易失性存儲器陣列方面受到關注。例如，一種電阻狀態可以對應于數據“0”，而另一種電阻狀態對應于數據“1”。這些材料中的一些可以具有兩種以上的穩定電阻狀態。

存儲元件或單元由可逆電阻轉換材料形成的非易失性存儲器是已知的。例如，2005年5月9日提交且發明名稱為“Rewriteable Memory Cell Comprising A Diode And A Resistance-Switching Material”的公開號為2006/0250836的美國專利申請，在此通過引用結合其全部內容，描述了包括與可逆電阻轉換材料(諸如金屬氧化物或金屬氮化物)串聯耦接的二極管的可重寫非易失性存儲單元。

然而，控制轉換過程是個難題。例如，如果施加不充足的電壓，則單元可能不改變狀態。另一方面，如果將不必要的高電壓施加到一個單元，則其它單元可能被料想不到地擾亂并改變狀態。此外，由于制造變化，不同的存儲單元可以在不同的施加電壓轉換。

發明內容

提出了用于檢測存儲器件中的可逆電阻轉換元件的設置和重置過程的裝置。

一種用于檢測存儲器件中可逆電阻轉換元件的設置過程的裝置，包括：位線，其耦接到可逆電阻轉換元件；斜坡變化裝置用于使位線的電壓斜坡上升直到位線的電壓足夠將可逆電阻轉換元件的電阻轉換到更低級別；以及檢測裝置其耦接到位線，用于當可逆電阻轉換元件的電阻轉換時進行檢測，其中，斜坡變化裝置包括：運算放大器斜坡上升的電壓被輸入到運算放大器的第一輸入端子，以及具有耦接到運算放大器的柵極的第一晶體管，運算放大器在柵極處提供電壓，第一晶體管的源極處的電壓跟隨在柵極處的電壓；以及檢測裝置包括比較器，比較器具有耦接到第一晶體管的漏極第一輸入端子接收固定參考電壓第二輸入端子。

在一個實施例中，一種用于檢測存儲器件中可逆電阻轉換元件的設置過程的裝置包括耦接到可逆電阻轉換元件的位線。還提供電流源。位線連接為電流源的電流鏡，并且電流源使得位線的電壓斜坡上升直到位線的電壓足夠將可逆電阻轉換元件的電阻轉換到更低級別。峰值檢測器耦接到位線。當可逆電阻轉換元件的電阻轉換時，該峰值檢測器進行檢測。

在另一實施例中，用于檢測存儲器件中的可逆電阻轉換元件的重置過程的裝置包括運算放大器，其中斜坡上升的電壓被輸入到運算放大器的第一輸入端子。位線耦接到可逆電阻轉換元件。運算放大器在位線中生成電壓，該電壓對應于斜坡上升的電壓而增加直到位線中的電壓達到足夠將可逆電阻轉換元件的電阻轉換到更高級別的電平。還提供感測線，其中運算放大器在感測線中生成電流，該電流對應于斜坡上升的電壓而增加直到電阻轉換元件的電阻轉換到更高級別。峰值檢測器耦接到感測線。當電阻轉換元件的電阻轉換時，峰值檢測器進行檢測，并且峰值檢測器包括在電阻轉換元件轉換之前和之后從感測線引出電流的電路。