[发明专利]变电阻存储器装置

说明书

技术领域

本发明涉及变电阻存储器(resistance-changing memory)装置。

背景技术

变电阻存储器，例如，电阻式随机存取存储器(ReRAM)，使用电 压、电流、热等等来可逆地改变材料的电阻值，由此存储材料的电阻值不 同的状态作为信息，并作为闪速存储器的替代装置的一种候选者而受到关 注。变电阻存储器适于微制造并具有配置交叉点(cross-point)基元阵列 的能力；此外，该类型的存储器易于实现多层结构的基元阵列。

公知对于ReRAM的可变电阻元件而言，存在两种操作模式。一种操 作模式为，通过切换所施加的电压的极性来设定高电阻状态和低电阻状态。 这称为双极型。另一操作模式为，通过控制电压值和电压施加时长二者来 设定高电阻状态和低电阻状态而不必切换所施加的电压的极性。这称为单 极型(例如，参见非专利文件1)。

为了增加ReRAM的存储数据的密度，除了按比例减小基元尺寸本身 之外还设定基元电阻的多值水平是有效的。然而，由于电阻体的状态由施 加到电阻体的电压和热决定，所以基元的电阻值变得容易受到发生在存取 事件中的干扰的影响。因此，需要提供用于消除该影响的技术。具体地， 对于非破坏性的读取类型的变电阻存储器而言，在通过检测基元的电阻状 态而读取的期间可发生的干扰是固有地不可避免的，虽然这种干扰的量级 很小。如果不能设计出对策，便会导致ReRAM的可靠性的劣化。

[非专利文件1]Y.Hosoi等，“High Speed Unipolar Switching Resistance RAM(RRAM)Technology，”IEEE International Electron Devices Meeting 2006 Technical Digest，pp.793-796。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种具有改善的数据可靠性的变电阻存储器 装置。

根据本发明的一个方面，提供一种变电阻存储器装置，其特征在于包 括：基元阵列，其具有存储器基元的排列，每一个存储器基元存储被可逆 地设定的电阻值作为数据；感测放大器(sense amplifier)，其从所述基元 阵列的被选择的存储器基元读取所述数据；以及电压产生电路，其在已经 读取所述被选择的存储器基元的所述数据之后根据所述数据产生用于收敛 (convergence)所述被选择的存储器基元的电阻状态的电压脉冲。

根据本发明的另一方面，一种变电阻存储器装置的特征在于具有：存 储器基元阵列，其使用这样的材料作为存储器基元，该材料以依赖于电压 和电流或热的方式改变其电阻状态；感测放大器，其用于读取所述基元阵 列的被选择的存储器基元的数据；以及电压产生电路，其在已经从所述被 选择的存储器基元读取所述数据之后根据所述数据产生用于使所述被选择 的存储器基元的电阻状态收敛的电压脉冲。

根据本发明的又一方面，一种变电阻存储器装置包括：交叉到一起的 多个第一和第二布线；以及基元阵列，所述基元阵列具有连接在所述第一 和第二布线的交叉点处的存储器基元，通过二极管和可变电阻元件的串联 连接而配置每一个所述存储器基元，其特征在于：将地电压施加到处于稳 定状态的所述多个第一布线，并且，在从被选择的存储器基元读取数据期 间，在将高于所述地电压的读取电压施加到所述第一布线中的被选择的一 个之后将电压脉冲施加到所述被选择的存储器基元，所述电压脉冲用于迫 使所述被选择的存储器基元的电阻状态收敛。

根据本发明，可以提供具有改善的数据存储可靠性的希望的变电阻存 储器装置。

附图说明

图1是示出由变阻存储器的读取而导致的基元电阻值分布的改变的 图；

图2是用于解释变阻存储器的读取操作的电阻依赖特性的等效电路 图；

图3是用于解释变阻存储器的读取操作的电阻依赖特性的曲线图；

图4是以与图1相比较的方式示出由本发明的技术产生的基元电阻值 分布的改变的图；

图5是示出读取操作和其后的收敛刷新操作中的电压波形的图；

图6是示出在刷新操作期间的基元电压的基元电阻依赖性的图；

图7是示出在刷新操作期间的基元功率的基元电阻依赖性的图；

图8是示出实施例的基元阵列配置的图；