[发明专利]用于检测存储器件中可逆电阻转换元件的设置过程的装置

说明书

本申请是申请号为“200980139728.X”、题为“用于可逆电阻转换存储材料的设置和重置检测电路”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有在2008年10月6日提交的美国临时专利申请No.61/103,225的权益，将其通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及数据存储的技术。

背景技术

多种材料显示出可逆电阻转换性能。这些材料包括硫族化物、碳聚合物(carbon polymer)、钙钛矿以及某些金属氧化物和氮化物。具体地，存在仅包括一种金属且表现出可靠的电阻转换性能的金属氧化物和氮化物。该类金属氧化物包括，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。这些材料的其中之一的层可以形成为例如相对低电阻状态的初始状态。在施加足够的电压后，该材料转换为稳定的高电阻状态。这种电阻转换是可逆的，使得随后适当的电流或电压的施加可以用于使电阻转换材料返回到稳定的低电阻状态。这种变换可以重复多次。对于一些材料，初始状态是高电阻而不是低电阻。设置过程(set process)可以涉及将材料从高电阻转换到低电阻，而重置过程(reset process)可以涉及将材料从低电阻转换到高电阻。

这些可逆电阻转换材料在用于非易失性存储器阵列方面受到关注。例如，一种电阻状态可以对应于数据“0”，而另一种电阻状态对应于数据“1”。这些材料中的一些可以具有两种以上的稳定电阻状态。

存储元件或单元由可逆电阻转换材料形成的非易失性存储器是已知的。例如，2005年5月9日提交且发明名称为“Rewriteable Memory Cell Comprising A Diode And A Resistance-Switching Material”的公开号为2006/0250836的美国专利申请，在此通过引用结合其全部内容，描述了包括与可逆电阻转换材料(诸如金属氧化物或金属氮化物)串联耦接的二极管的可重写非易失性存储单元。

然而，控制转换过程是个难题。例如，如果施加不充足的电压，则单元可能不改变状态。另一方面，如果将不必要的高电压施加到一个单元，则其它单元可能被料想不到地扰乱并改变状态。此外，由于制造变化，不同的存储单元可以在不同的施加电压转换。

发明内容

提出了用于检测存储器件中的可逆电阻转换元件的设置和重置过程的装置。

一种用于检测存储器件中可逆电阻转换元件的设置过程的装置，包括：位线，其耦接到可逆电阻转换元件；斜坡变化装置用于使位线的电压斜坡上升直到位线的电压足够将可逆电阻转换元件的电阻转换到更低级别；以及检测装置其耦接到位线，用于当可逆电阻转换元件的电阻转换时进行检测，其中，斜坡变化装置包括：运算放大器斜坡上升的电压被输入到运算放大器的第一输入端子，以及具有耦接到运算放大器的栅极的第一晶体管，运算放大器在栅极处提供电压，第一晶体管的源极处的电压跟随在栅极处的电压；以及检测装置包括比较器，比较器具有耦接到第一晶体管的漏极第一输入端子接收固定参考电压第二输入端子。

在一个实施例中，一种用于检测存储器件中可逆电阻转换元件的设置过程的装置包括耦接到可逆电阻转换元件的位线。还提供电流源。位线连接为电流源的电流镜，并且电流源使得位线的电压斜坡上升直到位线的电压足够将可逆电阻转换元件的电阻转换到更低级别。峰值检测器耦接到位线。当可逆电阻转换元件的电阻转换时，该峰值检测器进行检测。

在另一实施例中，用于检测存储器件中的可逆电阻转换元件的重置过程的装置包括运算放大器，其中斜坡上升的电压被输入到运算放大器的第一输入端子。位线耦接到可逆电阻转换元件。运算放大器在位线中生成电压，该电压对应于斜坡上升的电压而增加直到位线中的电压达到足够将可逆电阻转换元件的电阻转换到更高级别的电平。还提供感测线，其中运算放大器在感测线中生成电流，该电流对应于斜坡上升的电压而增加直到电阻转换元件的电阻转换到更高级别。峰值检测器耦接到感测线。当电阻转换元件的电阻转换时，峰值检测器进行检测，并且峰值检测器包括在电阻转换元件转换之前和之后从感测线引出电流的电路。