[发明专利]多级相变存储器器件和相关方法

权利要求书

1.一种可变电阻存储器器件，包括：

多个主单元，被编程为具有多个电阻状态中的任何一个，所述电 阻状态与多比特数据相对应；

多个参考单元，每当所述主单元的至少一个被编程时，所述多个 参考单元被编程为具有所述电阻状态当中的至少两个不同的电阻状 态；以及

参考电压产生电路，用于检测所述参考单元，以产生用于标识每 个所述电阻状态的参考电压，

其中所述主单元和所述参考单元与相同的字线连接，

其中所述参考单元被编程为具有与所述电阻状态中至少两个分别 不同的状态相对应的电阻值，

其中，所述参考单元包括第一参考单元和第二参考单元，并且每 当所述主单元中的至少一个被编程为具有分别不同电阻量值的第一至 第四状态中的任何一个时，所述第一参考单元被编程为所述第二状态， 并且所述第二参考单元被编程为比所述第二状态高的所述第三状态。

2.根据权利要求1所述的可变电阻存储器器件，其中

所述参考电压产生电路经由第一参考比特线与所述第一参考单元 连接，并且经由第二参考比特线与所述第二参考单元连接，并且所述 参考电压产生电路：

通过检测所述第一参考比特线来产生第一参考电压，以标识所述 第一和第二状态；

通过检测所述第二参考比特线来产生第三参考电压，以标识所述 第三和第四状态；以及

通过利用所述第一和第三参考电压的电平来产生第二参考电压， 以标识所述第二和第三状态。

3.根据权利要求2所述的可变电阻存储器器件，其中所述第二参 考电压是所述第一与第三参考电压的算术平均值。

4.根据权利要求1所述的可变电阻存储器器件，其中所述参考单 元的数目与所述电阻状态的数目相对应，并且所述参考单元被编程为 具有分别对应于所述电阻状态的电阻值。

5.根据权利要求4所述的可变电阻存储器器件，其中

每当所述主单元被编程为具有第一至第四状态中的任何一个时， 对所述参考单元进行编程，所述第一至第四状态具有分别不同的电阻 值，

所述参考单元包括：

被编程为所述第一状态的第一参考单元；

被编程为所述第二状态的第二参考单元，所述第二状态具有比所 述第一状态高的电阻值；

被编程为所述第三状态的第三参考单元，所述第三状态具有比所 述第二状态高的电阻值；以及

被编程为所述第四状态的第四参考单元，所述第四状态具有比所 述第三状态高的电阻值。

6.根据权利要求5所述的可变电阻存储器器件，其中

所述参考电压产生电路经由第一参考比特线与所述第一参考单元 连接，经由第二参考比特线与所述第二参考单元连接，经由第三参考 比特线与所述第三参考单元连接，并且经由第四参考比特线与所述第 四参考单元连接，并且所述参考电压产生电路检测所述第一至第四参 考比特线，以产生用于标识所述第一至第四状态的第一至第三参考电 压。

7.根据权利要求1所述的可变电阻存储器器件，其中所述主单元 和所述参考单元的每一个包括：

可变电阻器，具有所述电阻状态中的任何一个；以及

选择器件，与字线连接并且响应于经由所述字线所接收到的选择 信号进行切换。

8.根据权利要求7所述的可变电阻存储器器件，其中所述可变电 阻器包括硫族化物合金。

9.根据权利要求7所述的可变电阻存储器器件，其中所述可变电 阻器包括具有分别对应于所述电阻状态的晶体状态和多个无定形状态 的材料。

10.根据权利要求1所述的可变电阻存储器器件，进一步包括：

读出放大器电路，用于将所述主单元的每个比特线电压与所述参 考电压的至少一个进行比较，以读取存储在所述主单元中的多比特数 据。