[实用新型]存储器设备和电子装置

说明书

本公开的实施例涉及存储器设备和电子装置。本文中描述了一种可以在不同的读取模式之间切换的非易失性存储器设备。特别地，存储器设备包括多个存储器单元，并且可替换地实现差分类型的读取和单端类型的读取。

技术领域

本公开涉及一种可以在不同的读取模式之间切换的非易失性存储器设备。

背景技术

相变存储器(PCM)是新一代的非易失性存储器，其中为了存储信息，利用了具有在不同电特性的相之间切换的性质的材料的特性。这些材料可以在无序/无定形相和有序、结晶或多晶相之间切换；不同的相的特性在于不同的电阻率值，因此与存储的数据的不同的值相关联。例如，可以使用元素周期表第VI族的元素(诸如碲(Te)、硒(Se)或锑(Sb)，被称为“硫族化合物”或“硫族材料”)，以制造相变存储器元件。特别地，由锗(Ge)、锑(Sb)和碲(Te)构成的、被称为GST(具有化学组成Ge2Sb2Te5)的合金目前在这种存储器单元中得到广泛应用。

存储器元件中的相变可以经由被布置为与硫族材料区域接触的电阻性电极(通常被称为“加热器”)通过局部增加硫族材料的单元的温度来获得。

访问(或选择)设备(例如，双极或MOS晶体管)被连接到加热器，以便使得编程电流(还被称为写入电流)能够选择性地通过它们。通过焦耳效应，该电流生成相变所需的温度。

特别地，当硫族材料处于无定形态并且因此具有高电阻率(所谓的RESET状态)时，需要施加具有一定持续时间和幅度的电流/电压脉冲(或适当数目的电流/电压脉冲)，以使得硫族材料能够缓慢冷却。经过这种处理后，硫族材料改变状态，并且从高电阻率状态切换到低电阻率状态(所谓的SET状态)。相反，当硫族材料处于SET状态时，需要施加具有适当的持续时间和大幅度的电流/电压脉冲，以便使硫族材料返回到高电阻率无定形RESET状态中。

在读取期间，通过施加足够低以便不引起其感热加热的电压，然后经由读出放大器读取在存储器单元中流动的电流的值，来检测硫族材料的状态。假定电流与硫族材料的电导率成比例，则可以确定材料处于哪种状态，并且因此确定存储在存储器单元中的数据。

在于2017年09月28日以本申请人的名义提交的意大利专利申请号102017000108905中描述了其中选择器元件由PNP型双极晶体管形成的PCM设备的一个示例，并且在图1中图示了该PCM设备(由1指定)。

特别地，PCM设备1包括由布置成行(或字线WL)和列(或位线BL)的多个存储器单元3形成的存储器阵列2。纯粹通过示例的方式，图1中图示了由WL指定的三个字线和由BL指定的三个位线，其使得能够寻址九个存储器单元3。

每个存储器单元3由存储元件4a和选择器元件4b形成，它们串联连接在相应的位线BL和基准电势端子(例如，接地，缩写为GND)之间。

存储元件4a包括由相变材料(例如，硫族化合物，例如GST)制成的元件，并且因此能够以与材料本身所呈现的不同相相关联的电阻水平的形式存储数据。

选择器元件4b由PNP型的双极结型晶体管(BJT)形成，其发射极端子被连接到存储元件4a的第一端子，而基极端子被连接到对应的字线WL；双极晶体管的集电极端子被连接到接地。在这方面，一个字线WL被连接到沿相同的行对齐的双极晶体管4b的所有基极端子；同样地，一个位线BL被连接到沿相同的列对齐的存储元件4a的所有第二端子。

实践中，给定存储器单元3，存储元件4a的第二端子和双极晶体管4b的基极端子分别形成存储器单元3的位线端子和字线端子。

PCM设备1还包括列解码器8和行解码器10，其使得能够基于在输入处接收的地址信号(作为整体由AS指定)来选择存储器单元3。地址信号AS可以由控制逻辑CL生成，控制逻辑CL还驱动列解码器8和行解码器10，以便使得能够对由地址信号AS寻址的存储器单元3进行读取和写入(还被称为编程)。控制逻辑CL还向列解码器8和行解码器10提供控制信号，以便控制上述读取/写入操作。