專利名稱：相變存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及相變存儲(chǔ)器件，更具體地，涉及參考和鉗位(clamp ) 電壓的穩(wěn)定性提高從而使得讀出放大器的偏移特性得到改進(jìn)的相變存儲(chǔ)器 件。
背景技術(shù)：
與易失性RAM不同，非易失性存儲(chǔ)器件即使在器件的電源被關(guān)斷以后 也可以保存數(shù)據(jù)。非易失性存儲(chǔ)器的示例包括磁存儲(chǔ)器和相變存儲(chǔ)器 (PCM)。這些非易失性存儲(chǔ)器件具有與易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)相 似的數(shù)據(jù)處理速度，并且即使在電源被關(guān)斷之后也能夠保存數(shù)據(jù)。
圖la和lb是示出傳統(tǒng)相變電阻器(PCR) 4的圖。
PCR 4包括插入在上端電極1和下端電極3之間的相變材料(PCM ) 2。 當(dāng)施加電壓并且通過該器件傳輸電流時(shí)，在PCM2中產(chǎn)生高溫，以使得導(dǎo) 電狀態(tài)隨著源于施加的高溫所產(chǎn)生的電阻變化而改變。PCM包括AgLnSbTe。 典型地，PCM 2包括具有硫族元素(硫S、硒Se、碲Te)的硫化物作為主 要成分，更詳細(xì)地，由Ge-Sb-Te組成的鍺銻碲。
圖2a和2b是示出傳統(tǒng)PCR4的工作原理的圖。
如圖2a中所示，當(dāng)?shù)碗娏?即小于閾值的電流)流過PCR 4時(shí)，PCM 2 可以被結(jié)晶化。結(jié)晶后的PCM2具有低電阻。
如圖2b中所示，當(dāng)高電流(即大于閾值的電流)流過PCR 4時(shí)，PCM2 變?yōu)榉蔷B(tài)，從此時(shí)起，PCM 2中由高電流導(dǎo)致的溫度大于熔點(diǎn)。非晶態(tài) 的PCM2具有高電阻。
利用此現(xiàn)象，PCR 4可以被配置為存儲(chǔ)與兩個(gè)不同的電阻狀態(tài)對應(yīng)的非 易失性數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)邏輯值'T，與結(jié)晶后的PCR 4 (低電阻狀態(tài))對 應(yīng)，數(shù)據(jù)邏輯值"0"與非晶態(tài)的PCR 4 (高電阻狀態(tài))對應(yīng)，因而可以使 用PCR4來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)。
圖3是示出傳統(tǒng)相變電阻單元的寫操作的圖。
當(dāng)電流在PCR 4的上端電極1和下端電極3之間流過給定時(shí)間量時(shí)，產(chǎn)
生熱量。結(jié)果，PCM2的狀態(tài)根據(jù)由上端電極1和下端電極3之間流過的電 流產(chǎn)生的溫度而變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)或非晶態(tài)。
例如，當(dāng)?shù)碗娏髁鬟^給定時(shí)間時(shí)，由于低溫加熱狀態(tài)，PCM2變?yōu)榻Y(jié)晶 態(tài)，因而PCR 4處于低電阻狀態(tài)(置位狀態(tài))。相反，當(dāng)高電流流過給定時(shí) 間時(shí)，由于高溫加熱狀態(tài)，PCM2變?yōu)榉蔷B(tài)，因而PCR4處于高電阻狀態(tài) (重置狀態(tài))?；赑CM2中呈現(xiàn)的電阻值來確定這兩個(gè)相之間的差。
在PCR 4中，必須長時(shí)間地向PCR 4施加將相變材料變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)所需 的低電壓，以便在寫模式下寫入置位狀態(tài)。相反，僅需短時(shí)間地向PCR4施 加將PCM2變?yōu)榉蔷B(tài)所需的高電壓，以便在寫^^莫式下寫入重置狀態(tài)。
但是，相變存儲(chǔ)器件不是沒有問題的。當(dāng)未有效控制具有相變電阻器的 相變存儲(chǔ)器件的參考電壓時(shí)，讀出放大器的讀出效率會(huì)退化。這樣，參考電 流是不穩(wěn)定的，并且讀出放大器的精度和偏移特性退化，引起芯片的數(shù)據(jù)讀 出容限(margin)和成品率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括解決上述問題的相變存儲(chǔ)器件。
使用在與單元陣列相同的條件下的參考單元陣列，來提供改進(jìn)的參考電流的 穩(wěn)定性和精度。
另外，本發(fā)明的實(shí)施例包括具有相變電阻器的相變存儲(chǔ)器件，該相變存 儲(chǔ)器件使用在與單元陣列相同的條件下的鉗位單元陣列，來提供改進(jìn)的鉗位 電壓的穩(wěn)定性和精度。
另外，本發(fā)明的實(shí)施例包括具有相變電阻器的相變存儲(chǔ)器件，該相變存
讀出效率。
另外，本發(fā)明的實(shí)施例包括具有相變電阻器的相變存儲(chǔ)器件，該相變存 儲(chǔ)器件提高讀出放大器的偏移特性。
另外，本發(fā)明的實(shí)施例包括使用在與主單元陣列相同條件下的均衡電路 產(chǎn)生的參考和鉗位電壓，其中該均衡電路產(chǎn)生反映主單元的特性的參考和鉗 位電壓，該主單元的特性響應(yīng)于器件內(nèi)的處理變化而改變。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例， 一種相變存儲(chǔ)器件包括在行方向上布置的
多條字線；在列方向上布置的多條位線；在列方向上布置的參考位線；在列 方向上布置的多條鉗位位線；包括多個(gè)布置在字線和位線相交之處的相變電 阻單元的單元陣列塊；在字線和參考位線相交之處形成并被配置為輸出參考 電流的參考單元陣列塊；在字線和鉗位位線相交之處形成并被配置為輸出鉗 位電流的鉗位單元陣列塊；以及連接到位線并被配置為接收鉗位電壓和參考 電壓的讀出放大器。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例， 一種相變存儲(chǔ)器件包括在行方向上布置的多條字 線；在列方向上布置的多條位線；在列方向上布置的參考位線；包括布置在 字線和位線相交之處的相變電阻單元的單元陣列塊；在字線和參考位線相交 之處形成并被配置為輸出參考電流的參考單元陣列塊；被配置為響應(yīng)于鉗位 使能信號(hào)輸出鉗位電壓的鉗位單元陣列塊；連接到參考位線并被配置為產(chǎn)生 與參考電流對應(yīng)的參考電壓的參考電壓產(chǎn)生單元；以及連接到位線并被配置 為接收鉗位電壓和參考電壓的讀出放大器。


圖la和lb是示出傳統(tǒng)相變電阻器的圖； 圖2a和2b是示出傳統(tǒng)相變電阻器的工作原理的圖； 圖3是示出傳統(tǒng)相變電阻單元的寫操作的圖； 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的電路圖； 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的電路圖； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的框圖； 圖7是示出圖6的鉗位電壓產(chǎn)生單元的圖； 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的框圖； 圖9是示出圖8的鉗位電壓產(chǎn)生單元的電路圖； 圖IO是示出圖7的鉗位電壓產(chǎn)生單元的工作特性的時(shí)序圖； 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的置位電阻、重置電 阻和參考電阻的關(guān)系的圖1 2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的讀電流的關(guān)系的
圖13是示出圖4的讀出放大器的電路圖14是示出圖13的讀出放大器的第一和第二放大單元的操作的波形
圖15是示出圖4的參考電壓產(chǎn)生單元的電路圖； 圖16是圖4的讀出放大器的電路圖； 圖17是示出圖4的參考電壓產(chǎn)生單元的電路圖；以及 圖18是示出圖13的讀出放大器的工作電壓的時(shí)序附圖中元件符號(hào)說明
CSB:鉗位單元陣列塊
RSB:參考單元陣列塊
100:單元陣列塊
200:鉗位列選擇單元
300:參考列選擇單元
400:列選擇單元
Rref:參考電阻器
500:鉗位電壓產(chǎn)生單元
600:參考電壓產(chǎn)生單元
S/A:i賣出》丈大器
W/D:寫驅(qū)動(dòng)單元
具體實(shí)施例方式
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的電路圖。
圖4中所示的相變存儲(chǔ)器件包括鉗位單元陣列塊CSB、參考單元陣列塊 RSB、單元陣列塊100、鉗位列選擇單元200、參考列選擇單元300、列選4奪 單元400、參考電阻器Rref、鉗位電壓產(chǎn)生單元500、參考電壓產(chǎn)生單元600、 讀出放大器S/A和寫驅(qū)動(dòng)單元W/D。
單元陣列塊100包括在列方向上布置的多條位線BLO ~ BL2和在行方向 上布置的多條字線WLO~ WL3。單元陣列塊100包括在位線BL0 BL2和 字線WLO~ WL3相交處布置的多個(gè)單位單元C。每個(gè)單位單元C包括相變 電阻器PCR和二極管D。 二極管D包括PN 二極管元件。
相變電阻器PCR的一個(gè)電極連接到位線BL，另 一個(gè)電極連接到二極管
D的P型區(qū)。二極管D的N型區(qū)連接到字線WL。為了寫數(shù)據(jù)，相變電阻器 PCR的相響應(yīng)于流進(jìn)位線BL的置位電流Iset和重置電流Ireset中的一個(gè)而 改變。
鉗位單元陣列塊CSB包括在列方向上布置的一對鉗位位線CBL1、 CBL2，并且在行方向上布置的字線WL0 WL3與鉗位位線CBL1、 CBL2 相交。鉗位單元陣列塊CSB包括多個(gè)鉗位開關(guān)CSW，每個(gè)鉗位開關(guān)布置在 成對的鉗位位線CBL1、 CBL2之一與字線WLO ~ WL3之一相交之處。
作為單元選擇開關(guān)元件的鉗位開關(guān)CSW包括PN 二極管元件。成對的 鉗位位線CBL1、 CBL2共用于多條位線BL0 BL2。
鉗位開關(guān)CSW的P型區(qū)連接到鉗位位線CBL, N型區(qū)連接到字線WL。 鉗位電流Iclmp 1 、 Iclmp2流過鉗位位線CBL1 、 CBL2。
鉗位列選擇單元200包括鉗位列開關(guān)。鉗位列開關(guān)連接在鉗位電壓產(chǎn)生 單元500和成對鉗位位線CBL1、 CBL2的每一個(gè)之間。鉗位列開關(guān)包括 NM0S晶體管N1、 N2, NM0S晶體管N1、 N2的柵極接收鉗位列選擇信號(hào) CUVIPCS1、 CLMPCS2。
參考單元陣列塊RSB包括在列方向上布置的參考位線RBL,參考位線 RBL與在行方向上布置的字線WLO ~ WL3相交。參考單元陣列塊RSB包括 多個(gè)參考開關(guān)RSW，每個(gè)參考開關(guān)布置在參考位線RBL之一與字線WLO ~ WL3之一相交之處。
作為單元選擇開關(guān)元件的參考開關(guān)RSW包括PN 二極管元件。單條參 考位線RBL共用于多條位線BLO ~ BL2。
每個(gè)參考開關(guān)RSW的P型區(qū)連接到參考位線RBL, N型區(qū)連接到相交 的字線WL。參考電流Iref流過參考位線RBL。
參考列選4奪單元300包括連^l妻在參考單元陣列塊RSB的參考位線RBL 與參考電阻器Rref之間的參考列開關(guān)。參考列開關(guān)的柵極接收參考列選擇信 號(hào)REFCS。參考列開關(guān)包括NMOS晶體管N3。用于流過參考電流Iref的的 參考電阻器Rref連接在NMOS晶體管N3和參考位線節(jié)點(diǎn)refblin之間。
單元陣列塊100的每條位線BL連接到列選擇單元恥0。列選擇單元400 包括多個(gè)列開關(guān)，并且列選擇單元400連接在每條位線BL和公共位線節(jié)點(diǎn) Nbl之間。每個(gè)列開關(guān)的柵極接收多個(gè)列選褲二信號(hào)CS一O ~ CS一2中的一個(gè)。 每個(gè)列開關(guān)包括NMOS晶體管N4 N6中的一個(gè)。
鉗位電壓產(chǎn)生單元500響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)Clmp一en和鉗位參考信號(hào)
Crefl、 Cref2產(chǎn)生鉗位電壓VCLMP。參考電壓產(chǎn)生單元600響應(yīng)于鉗位電
壓VCLMP和參考位線節(jié)點(diǎn)refblin的信號(hào)產(chǎn)生參考電壓并將該參考電壓提供 給參考節(jié)點(diǎn)Nref。
讀出放大器S/A根據(jù)經(jīng)過節(jié)點(diǎn)Nbl從單元陣列塊100發(fā)送的單元數(shù)據(jù)、 經(jīng)過參考節(jié)點(diǎn)Nref發(fā)送的參考電壓以及鉗位電壓VCLMP區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)邏輯值 'T'與數(shù)據(jù)邏輯值"0"。當(dāng)要寫數(shù)據(jù)時(shí)，寫驅(qū)動(dòng)單元W/D將與要被寫的數(shù) 據(jù)對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓提供給節(jié)點(diǎn)Nbl。
當(dāng)該器件處于讀模式時(shí)，向被選字線WL發(fā)送低電壓電平，并向位線 BL發(fā)送讀電壓Vread。讀出放大器S/A通過利用流進(jìn)字線WL和從位線BL、 相變電阻器PCR和二極管D流進(jìn)參考單元的置位電流Iset (或重置電流 Ireset )、流進(jìn)參考單元的參考電流Iref以及流進(jìn)鉗位單元的鉗位電流Iclmpl 、 Iclmp2來放大數(shù)據(jù)。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的電路圖。
相變存儲(chǔ)器件包括鉗位單元陣列塊CSB、參考單元陣列塊RSB、單元陣 列塊IOO、鉗位列選擇單元200、參考列選擇單元300、列選4奪單元400、參 考電阻器Rref、鉗位電壓產(chǎn)生單元500、參考電壓產(chǎn)生單元600、讀出放大 器S/A和寫驅(qū)動(dòng)單元W/D。
單元陣列塊100包括在列方向上布置的多條位線BLO ~ BL2和在行方向 上布置的多條字線WLO~ WL3。單元陣列塊100包括在位線BL0 BL2和 字線WLO~ WL3相交處布置的多個(gè)單位單元C。每個(gè)單位單元C包括相變 電阻器PCR和二極管D。 二極管D包括PN二極管元件。
相變電阻器PCR的一個(gè)電極連接到位線BL,另一個(gè)電極連接到二極管 D的P型區(qū)。二極管D的N型區(qū)連接到字線WL。為了寫數(shù)據(jù)，相變電阻器 PCR的相響應(yīng)于流進(jìn)位線BL的置位電流Iset和重置電流Ireset中的一個(gè)而 改變。
鉗位單元陣列塊CSB包括在列方向上布置的一對鉗位位線CBL1、 CBL2，并且在行方向上布置的字線WL0-WL3與鉗位位線CBL1、 CBL2 相交。鉗位單元陣列塊CSB包括多個(gè)單位鉗位單元CC,每個(gè)單位鉗位單元 CC布置在成對的鉗位位線CBL1 、 CBL2之一與字線WLO ~ WL3之一相交 之處。每個(gè)單位鉗位單元CC包括相變電阻器PCR和鉗位開關(guān)CSW。作為
單元選擇開關(guān)元件的鉗位開關(guān)CSW包括PN二極管元件。
相變電阻器PCR的一個(gè)電極連接到鉗位位線CBL，另一個(gè)電極連接到 鉗位開關(guān)CSW的P型區(qū)。鉗位開關(guān)CSW的N型區(qū)連接到字線WL。成對 的鉗位位線CBL1、 CBL2共用于多條位線BL0 BL2。鉗位電流Iclmpl、 Iclmp2流過位線CBL1 、 CBL2。
鉗位列選擇單元200包括鉗位列開關(guān)，每個(gè)鉗位列開關(guān)連接在成對鉗位 位線CBL1、 CBL2之一和鉗位電壓產(chǎn)生單元500之間。鉗位列開關(guān)包括 NM0S晶體管N1、 N2， NM0S晶體管N1、 N2的柵極接收鉗位列選擇信號(hào) CLMPCS1、 CLMPCS2。
參考單元陣列塊RSB包括在列方向上布置的參考位線RBL，參考位線 RBL與在行方向上布置的字線WLO~ WL3相交。參考單元陣列塊RSB包括 多個(gè)單位參考單元rc，每個(gè)單位參考單元rc布置在參考位線rbl之一與 字線WLO ~ WL3之一相交之處。每個(gè)單位參考單元RC包括相變電阻器PCR 和參考開關(guān)RSW。
作為單元選擇開關(guān)元件的參考開關(guān)RSW包括PN 二極管元件。單條參 考位線RBL共用于多條位線BLO ~ BL2。
相變電阻器PCS的一個(gè)電極連接到參考位線RBL，另一個(gè)電極連接到 參考開關(guān)RSW的P型區(qū)。參考開關(guān)RSW的N型區(qū)連接到字線WL。參考 電流Iref流過參考位線RBL。
參考列選擇單元300包括連接在參考單元陣列塊RSB的參考位線RBL 與參考電阻器Rref之間的參考列開關(guān)。參考列開關(guān)的柵極接收參考列選擇信 號(hào)REFCS。參考列開關(guān)包括NMOS晶體管N3。用于參考電流Iref的流動(dòng)的 參考電阻器Rref連接在NMOS晶體管N3和參考位線節(jié)點(diǎn)refblin之間。
單元陣列塊100的每條位線BL連接到列選擇單元400。列選擇單元400 包括多個(gè)列開關(guān)。每個(gè)列開關(guān)連接在位線BL之一和節(jié)點(diǎn)Nbl之間，并且每 個(gè)列開關(guān)的柵極接收多個(gè)列選擇信號(hào)CS—0~CS—2中的一個(gè)。每個(gè)列開關(guān)包 括NMOS晶體管N4 ~ N6中的一個(gè)。
鉗位電壓產(chǎn)生單元500響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)Clmp—en和鉗位參考信號(hào) Crefl、 Cref2產(chǎn)生4許位電壓VCLMP。參考電壓產(chǎn)生單元600響應(yīng)于4計(jì)位電 壓VCLMP和參考位線節(jié)點(diǎn)refblin的信號(hào)產(chǎn)生參考電壓并將該參考電壓提供 給參考節(jié)點(diǎn)Nref。
讀出放大器S/A響應(yīng)于經(jīng)過節(jié)點(diǎn)Nbl從單元陣列塊100發(fā)送的單元數(shù) 據(jù)、經(jīng)過參考節(jié)點(diǎn)Nref發(fā)送的參考電壓以及鉗位電壓VCLMP區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)邏輯 值"1"與數(shù)據(jù)邏輯值"0"。當(dāng)要寫數(shù)據(jù)時(shí)，寫驅(qū)動(dòng)單元W/D將與要被寫的 數(shù)據(jù)對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓提供給節(jié)點(diǎn)Nbl。
當(dāng)該器件處于讀模式時(shí)，向被選字線WL發(fā)送低電壓電平，并向位線 BL發(fā)送讀電壓Vread。讀出放大器S/A通過利用流進(jìn)字線WL和經(jīng)過位線 BL、相變電阻器PCR和二極管D流進(jìn)參考單元的置位電流Iset (或重置電 流Ireset)、流進(jìn)參考單元的參考電流Iref以及流進(jìn)鉗位單元的鉗位電流 Iclmp 1 、 Iclmp2來放大數(shù)據(jù)。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的框圖。
該相變存儲(chǔ)器件包括鉗位單元陣列塊CSB、參考單元陣列塊RSB、多個(gè) 單元陣列塊100J)-100—2、鉗位列選擇單元200、參考列選擇單元300、多 個(gè)列選擇單元400—0 ~ 400—2、參考電阻器Rref、鉗位電壓產(chǎn)生單元500、參 考電壓產(chǎn)生單元600、 一個(gè)或多個(gè)讀出放大器S/A和寫驅(qū)動(dòng)單元W/D。
鉗位列選擇單元200連接到鉗位單元陣列塊CSB，并且位于鉗位單元陣 列塊CSB之下的區(qū)域中。鉗位列選擇單元200輸出鉗位參考信號(hào)Crefl、 Cref2。鉗位電壓產(chǎn)生單元500連接到鉗位列選擇單元200,并且響應(yīng)于鉗位 參考信號(hào)Crefl 、 Cref2和鉗位使能信號(hào)Clmp—en產(chǎn)生鉗位電壓VCLMP。
參考列選擇單元300連接到參考單元陣列塊RSB，并且位于參考單元陣 列塊RSB之下的區(qū)域中。參考列選擇單元300通過參考電阻器Rref連接到 參考電壓產(chǎn)生單元600。參考電阻器Rref連接在參考列選擇單元300和參考 位線節(jié)點(diǎn)refblin之間。參考電壓產(chǎn)生單元600響應(yīng)于鉗位電壓VCLMP和參 考位線節(jié)點(diǎn)refblin的電壓輸出參考電壓到參考節(jié)點(diǎn)Nref。
列選擇單元400—0 ~ 400—2逐個(gè)地連接到單元陣列塊100—0 ~ 100_2(即， 列選擇單元的每一個(gè)與單元陣列塊中的一個(gè)對應(yīng)，并連接到該單元陣列塊中
的相應(yīng)一個(gè))，并且列選擇單元400—0~400一2的每一個(gè)都位于單元陣列塊 100—0- 100—2中的相應(yīng)一個(gè)之下的區(qū)域中。參考節(jié)點(diǎn)Nref連接到一個(gè)或多 個(gè)讀出放大器S/A和寫驅(qū)動(dòng)單元W/D的每一個(gè)(圖6包括多個(gè)讀出放大器 S/A和寫驅(qū)動(dòng)單元W/D,并且每個(gè)列選擇單元連接到讀出放大器S/A中的一 個(gè))。列選擇單元400逐個(gè)地連接到節(jié)點(diǎn)NblO Nb12，每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到讀出 放大器S/A中的一個(gè)。
在圖6中，讀出放大器S/A ( 0)連接到節(jié)點(diǎn)NblO和參考節(jié)點(diǎn)Nref。讀 出放大器S/A ( 1 )連接到節(jié)點(diǎn)Nbll和參考節(jié)點(diǎn)Nref。讀出放大器S/A ( 2 ) 連接到節(jié)點(diǎn)Nbl2和參考節(jié)點(diǎn)Nref。
圖7是示出圖6的鉗位電壓產(chǎn)生單元500的電路圖。
鉗位電壓產(chǎn)生單元500包括參考偏置(bias)單元510、鉗位電壓調(diào)整 單元520和鉗位電壓輸出單元530。
參考偏置單元510包括PMOS晶體管Pl和NMOS晶體管N7。 PMOS 晶體管Pl連接在電源電壓VDD端和NMOS晶體管N7之間，并且PMOS 晶體管Pl的柵極接收鉗位使能信號(hào)Clmp_en。 NMOS晶體管N7連接在 PMOS晶體管Pl和鉗位參考信號(hào)Crefl端之間，并且NMOS晶體管N7的 柵極接收電源電壓VDD。
鉗位電壓調(diào)整單元520包括放大器Al，該放大器輸出鉗位電壓控制信 號(hào)VCLMP—con。放大器A1的負(fù)(_ )端連接到鉗位位線CBL1 ，以接收鉗 位參考信號(hào)Crefl。放大器Al的正端連接到鉗位位線CBL2，以接收鉗位參 考信號(hào)Cref2。
鉗位電壓輸出單元530包括PMOS晶體管P2 ~ P4和NMOS晶體管N8、 N9。PMOS晶體管P2連接在電源電壓端和PMOS晶體管P3之間，并且PMOS 晶體管P2的柵極接收鉗位使能信號(hào)Clmp一en。 PMOS晶體管P3連接在PMOS 晶體管P2和NMOS晶體管N8的柵極之間，并且PMOS晶體管P3的柵極 接收鉗位電壓控制信號(hào)VCLMP一con。
PMOS晶體管P4連接在電源電壓VDD端和NMOS晶體管N8之間， 并且PMOS晶體管P4的柵極接收鉗位使能信號(hào)Clmp_en。 NMOS晶體管 N8連接在PMOS晶體管P4和鉗位參考信號(hào)Cref2端之間，并且NMOS晶 體管N8的柵極連接到鉗位電壓VCLMP端。NMOS晶體管N9連接在鉗位 電壓VCLMP端和接地電壓端之間，并且NMOS晶體管N9的柵極接收4計(jì)位 使能信號(hào)Clmp—en。
下面說明4甘位電壓產(chǎn)生單元500的操作。
將參考偏置單元510的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為產(chǎn)生用于產(chǎn)生鉗位電壓VCLMP 的參考電壓。參考偏置單元510設(shè)置負(fù)載值，以使得流進(jìn)鉗位位線CBL1的 鉗位參考信號(hào)Crefl的電流值正常。
參考偏置單元510響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)Clmp一en而被激活。根據(jù)NMOS
晶體管N7確定預(yù)定目標(biāo)電流值。
鉗位電壓調(diào)整單元520是放大電路，其被配置為接收鉗位參考信號(hào) Crefl,以使得根據(jù)鉗位參考信號(hào)Crefl來確定鉗位參考信號(hào)Cref2。也就是 說，放大器Al響應(yīng)于鉗位參考信號(hào)Crefl來輸出鉗位電壓控制信號(hào) VCLMP—con ，以調(diào)整鉗位參考信號(hào)Cref2 。
4計(jì)位電壓輸出單元530控制鉗位電壓VCLMP的輸出。鉗位電壓輸出單 元530響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)Clmp一en而被激活。
當(dāng)鉗位使能信號(hào)Clmp—en被禁用(處于高電平)時(shí)，NMOS晶體管N9 導(dǎo)通，鉗位電壓VCLMP保持在地電壓電平。反之，當(dāng)鉗位使能信號(hào)Clmp一en 被激活(處于低電平)時(shí)，PMOS晶體管Pl、 P2、 P4被激活。
PMOS晶體管P3響應(yīng)于鉗位電壓控制信號(hào)VCLMP_con來控制鉗位電 壓VCLMP。 NMOS晶體管N8響應(yīng)于鉗位電壓VCLMP確定鉗位參考信號(hào) Cref2的電壓。
放大器Al的正(+ )端接收鉗位參考信號(hào)Cref2，以調(diào)整鉗位電壓 VCLMP。將鉗位參考信號(hào)Crefl、 Cref2設(shè)置為保持預(yù)定的偏移(offset)電 壓。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的框圖。 該相變存儲(chǔ)器件包括參考單元陣列塊RSB、多個(gè)單元陣列塊100—0~
100—2、參考列選擇單元300、多個(gè)列選擇單元400—0-400—2、參考電阻器
Rref、鉗位電壓產(chǎn)生單元500、參考電壓產(chǎn)生單元600、 一個(gè)或多個(gè)讀出放大
器S/A和寫驅(qū)動(dòng)單元W/D。
鉗位電壓產(chǎn)生單元500響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)Clmp_en產(chǎn)生鉗位電壓
VCXMP。
參考列選擇單元300連接到參考單元陣列塊RSB，并且位于參考單元陣 列塊RSB之下的區(qū)域中。參考列選4奪單元300通過參考電阻器Rref連接到 參考電壓產(chǎn)生單元600。參考電阻器Rref連接在參考列選擇單元300和參考 位線節(jié)點(diǎn)refblin之間。參考電壓產(chǎn)生單元600響應(yīng)于鉗位電壓VCLMP和參 考位線節(jié)點(diǎn)refblin的電壓輸出參考電壓到參考節(jié)點(diǎn)Nref。
列選擇單元400逐個(gè)地連接到單元陣列塊100—0 ~ 100_2 (即，列選擇單 元的每一個(gè)與單元陣列塊中的一個(gè)對應(yīng)，并連接到該單元陣列塊中的相應(yīng)一 個(gè))，并且列選擇單元400—0~ 400—2的每一個(gè)都位于單元陣列塊100—0~
100—2之下的區(qū)域中。參考節(jié)點(diǎn)Nref連接到一個(gè)或多個(gè)讀出放大器S/A和寫 驅(qū)動(dòng)單元W/D的每一個(gè)(圖8包括多個(gè)讀出放大器S/A和寫驅(qū)動(dòng)單元W/D, 并且每個(gè)列選一奪單元連接到讀出放大器S/A中的一個(gè))。列選擇單元400—0-400—2逐個(gè)地連接到節(jié)點(diǎn)NblO Nb12，每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到讀出放大器S/A中的 一個(gè)。
在圖8中，讀出放大器S/A ( 0 )連接到節(jié)點(diǎn)NblO和參考節(jié)點(diǎn)Nref。讀 出放大器S/A ( 1 )連接到節(jié)點(diǎn)Nbll和參考節(jié)點(diǎn)Nref。讀出放大器S/A ( 2 ) 連接到節(jié)點(diǎn)Nbl2和參考節(jié)點(diǎn)Nref。
圖9是示出圖8的鉗位電壓產(chǎn)生單元500的電路圖。
鉗位電壓產(chǎn)生單元500包括參考偏置單元540、鉗位電壓調(diào)整單元550、 鉗位電壓輸出單元560、鉗位均衡電路單元570、位線均衡電路單元580和 單元開關(guān)均衡電路組件590。
參考偏置單元540包括PMOS晶體管P5和NMOS晶體管NIO。 PMOS 晶體管P5連接在電源電壓VDD端和NMOS晶體管N10之間，并且PMOS 晶體管P5的柵極接收鉗位使能信號(hào)Clmp—en。 NMOS晶體管N10連接在 PMOS晶體管P5和鉗位參考信號(hào)Crefl端之間，并且NMOS晶體管N10的 柵極接收電源電壓VDD 。
鉗位電壓調(diào)整單元550包括放大器A2，該放大器輸出鉗位電壓控制信 號(hào)VCLMP—con。放大器A2的負(fù)(-)端接收鉗位參考信號(hào)Crefl 。放大器 A2的正端接收鉗位參考信號(hào)Cref2。
鉗位電壓輸出單元560包括PMOS晶體管P6 ~ P8和NMOS晶體管Nl 1 、 N12。 PMOS晶體管P6連接在電源電壓端和PMOS晶體管P7之間，并且 PMOS晶體管P6的柵極接收鉗位使能信號(hào)Clmp_en。 PMOS晶體管P7連接 在PMOS晶體管P6和NMOS晶體管Nil的柵極之間，并且PMOS晶體管 P7的柵極接收鉗位電壓控制信號(hào)VCLMP—con。
PMOS晶體管P8連接在電源電壓VDD端和NMOS晶體管Nil之間， 并且PMOS晶體管P8的柵極接收鉗位使能信號(hào)Clmp—en。 NMOS晶體管 Nil連接在PMOS晶體管P8和鉗位參考信號(hào)Cref2端之間，并且NMOS晶 體管Nil的柵極連接到鉗位電壓VCLMP端。NMOS晶體管N12連接在鉗 位電壓VCLMP端和地電壓端之間，并且NMOS晶體管N12的柵極接收鉗 位使能信號(hào)Clmp一en。
鉗位均衡電路單元570包括形成復(fù)制(replica)電路的NMOS晶體管 N13、N14。NMOS晶體管N13連接在鉗位參考信號(hào)Crefl和電阻器Rl之間， 并且NMOS晶體管N13的柵極接收電源電壓VDD。 NMOS晶體管N14連 接在鉗位參考信號(hào)Cref2和電阻器R2之間，并且NMOS晶體管N14的柵極 才姿收電源電壓VDD。
位線均衡電路580包括形成復(fù)制電路的電阻器R1、 R2。電阻器R1連接 在NMOS晶體管N13和二極管Dl之間。電阻器R2連接在NMOS晶體管 N14和二極管D2之間。
單元開關(guān)均衡電路組件590包括形成復(fù)制電路的二極管Dl、 D2。 二極 管D1、 D2包括PN二極管元件。二極管Dl的P型區(qū)連接到電阻器Rl,并 且N型區(qū)連接到地電壓端。二極管D2的P型區(qū)連接到電阻器R2，并且N 型區(qū)連接到地電壓端。
下面說明^"位電壓產(chǎn)生單元500的操作。
將參考偏置單元540的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為產(chǎn)生用于產(chǎn)生鉗位電壓VCLMP 的參考電壓。參考偏置單元540設(shè)置負(fù)載值，以使得鉗位參考信號(hào)Crefl的 電流值正常。
參考偏置單元540響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)Clmp—en而被激活。根據(jù)NMOS 晶體管N10確定預(yù)定目標(biāo)電流值。
鉗位電壓調(diào)整單元550是放大電路，其被配置為接收鉗位參考信號(hào) Crefl,以使得根據(jù)鉗位參考信號(hào)Crefl來確定鉗位參考信號(hào)Cref2。也就是 說，放大器A2響應(yīng)于鉗位參考信號(hào)Crefl來輸出鉗位電壓控制信號(hào) VCLMP—con，以調(diào)整鉗位參考信號(hào)Cref2。
4計(jì)位電壓輸出單元560控制鉗位電壓VCLMP的輸出。鉗位電壓輸出單 元560響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)Clmp—en而被激活。
當(dāng)鉗位使能信號(hào)Clmp—en被禁用(處于高電平)時(shí)，NMOS晶體管N12 導(dǎo)通，鉗位電壓VCLMP保持在地電壓電平。反之，當(dāng)鉗位使能信號(hào)Clmp_en 被激活(處于低電平)時(shí)，PMOS晶體管P5、 P6、 P8被激活。
PMOS晶體管P7響應(yīng)于鉗位電壓控制信號(hào)VCLMP—con來控制鉗位電 壓VCLMP。 NMOS晶體管Nil響應(yīng)于鉗位電壓VCLMP確定鉗位參考信號(hào) Cref2的電壓。
放大器A2的正(+ )端接收鉗位參考信號(hào)Cref2，以調(diào)整鉗位電壓VCLMP。將鉗位參考信號(hào)Crefl、 Cref2設(shè)置為保持預(yù)定的偏移電壓。 圖IO是示出圖7的鉗位電壓產(chǎn)生單元500的操作的時(shí)序圖。 在等待狀態(tài)下，保持鉗位使能信號(hào)Clmp一en為禁用(處于高電平)。鉗
位參考信號(hào)Crefl、 Cref2、鉗位電壓控制信號(hào)VCLMP—con和鉗位電壓
VCLMP保持在低電平。
當(dāng)鉗位使能信號(hào)Clmp一en被激活(處于低電平)時(shí)，PMOS晶體管Pl
導(dǎo)通。然后鉗位參考信號(hào)Crefl的電壓升高到預(yù)定的偏置電壓電平。
在預(yù)定時(shí)間后，鉗位參考信號(hào)Cref2的電壓升高，以使得鉗位電壓控制
信號(hào)VCLMP一con變?yōu)榈碗娖健MOS晶體管P3響應(yīng)于低電平的鉗位電壓
控制信號(hào)VCLMP—con而被導(dǎo)通，以使得鉗位電壓VCLMP的電平升高。
隨著鉗位電壓VCLMP的升高，鉗位參考信號(hào)Cref2也開始升高。當(dāng)鉗
位參考信號(hào)Crefl、 Cref2之間的電壓差達(dá)到預(yù)定的偏移電壓時(shí)，鉗位電壓控-
制信號(hào)VCLMP一con的電壓升高到高電平。結(jié)果，鉗位電壓VCLMP的電壓
電平不再升高。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的置位電阻、重置電 阻和參考電阻的關(guān)系的圖。
如圖ll所示，流過位線BL的置位電阻Rset(與結(jié)晶態(tài)對應(yīng))具有小于 參考電阻器Rref電阻值的電阻值。流過位線BL的重置電阻Rreset (與非晶 態(tài)對應(yīng))具有大于參考電阻器Rref電阻值的電阻值。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的讀電流的關(guān)系的圖。
當(dāng)正在讀數(shù)據(jù)時(shí)，流過位線BL的置位電流Iset (與結(jié)晶態(tài)對應(yīng))具有 高于參考電流Iref電流值的電流值。流過位線BL的重置電流Ireset (與非晶 態(tài)對應(yīng))具有低于參考電流Iref電流值的電流值。
圖13是示出圖4的讀出放大器的電路圖。
讀出放大器S/A包括均衡單元700、放大單元710、上拉單元720、放 大單元730、放大激活控制單元740、電流讀出負(fù)載單元750和偏置控制單 元760。
均衡單元700包括PMOS晶體管P9 ~ Pll。 PMOS晶體管P9連接在電 源電壓VDD端和輸出端OUT之間。PMOS晶體管P10連接在電源電壓VDD 端和輸出端/OUT之間。PMOS晶體管Pll連接在輸出端OUT、 /OUT之間。 PMOS晶體管P9 P11具有接收讀出放大器使能信號(hào)SEN的公共柵極。
放大單元710包括PMOS晶體管P12、 P13和NMOS晶體管N15、 N16。 PMOS晶體管P12、 P13與NMOS晶體管N15、 N16交叉耦合。
上拉單元720包括PMOS晶體管P14。 PMOS晶體管P14連接在節(jié)點(diǎn) Nsabl和節(jié)點(diǎn)Nsaref之間，并且PMOS晶體管P14的柵極接收讀出放大器使 能信號(hào)SEN。
放大單元730包括NMOS晶體管N17、 N18。 NMOS晶體管N17連接 在節(jié)點(diǎn)Nsabl和NMOS晶體管N19之間，并且NMOS晶體管N17的柵極連 接到節(jié)點(diǎn)Nbl—2。NMOS晶體管N18連接在節(jié)點(diǎn)Nsaref和NMOS晶體管N19 之間，并且NMOS晶體管N18的柵極接收參考節(jié)點(diǎn)Nref一2的電壓。
放大激活控制單元740包括NMOS晶體管N19。 NMOS晶體管N19連 接在放大單元730和接地電壓GND端之間，并且NMOS晶體管N19的柵極 接收讀出放大器使能信號(hào)SEN。電流讀出負(fù)載單元750包括負(fù)載電阻器 Rloadl。負(fù)載電阻器Rloadl連接在電源電壓VDD端和節(jié)點(diǎn)Nbl—2之間。
偏置控制單元760包括NMOS晶體管N20。 NMOS晶體管N20連接在 節(jié)點(diǎn)Nbl_2和節(jié)點(diǎn)Nbl之間，并且NMOS晶體管N20的柵極接收鉗位電壓 VCLMP。
圖14是示出圖13的讀出放大器S/A的操作的波形圖。
當(dāng)鉗位電壓VCLMP升高時(shí)，NMOS晶體管N20導(dǎo)通，以將位線BL的
數(shù)據(jù)電流Idata發(fā)送到節(jié)點(diǎn)Nbl—2。也就是說，NMOS晶體管N20的柵極電
壓由鉗位電壓VCLMP控制，以允許數(shù)據(jù)電流Idata的發(fā)送。
電流讀出負(fù)載單元750包括由負(fù)載電壓控制的負(fù)載電阻器Rloadl。位線
BL的電流通過負(fù)載電阻器Rloadl的負(fù)載值轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)Nbl_2處的讀出電壓值。
放大激活控制單元740由讀出放大器使能信號(hào)SEN控制。根據(jù)放大激 活控制單元740的激活狀態(tài)來激活放大單元710、 730。放大單元730使用 NMOS晶體管N17、 N18的增益來放大節(jié)點(diǎn)Nbl—2的電壓值和參考電壓 Nref—2。
在預(yù)充電時(shí)段期間，根據(jù)上拉單元720的操作，將節(jié)點(diǎn)Nsabl、 Nsaref 的兩端預(yù)充電到高電平。預(yù)充電操作改善了讀出放大器S/A的第一放大特 性。參照圖14,很明顯地看出此改善。在時(shí)段tl期間，將節(jié)點(diǎn)Nsabl、 Nsaref 的兩端從預(yù)充電值下拉到具有放大的電壓值。將在放大單元730中放大的電 壓發(fā)送到放大單元710，從而改善讀出放大器S/A的第二放大特性。
放大單元710將放大單元730的增益放大，以改善讀出放大器S/A的偏
移特性。從圖14中可以看出，均衡單元700在預(yù)充電時(shí)段期間將放大單元
710的輸出信號(hào)OUT、 /OUT預(yù)充電到高電平。
圖15是示出圖4的參考電壓產(chǎn)生單元600的電路圖。
參照圖15,參考電壓產(chǎn)生單元600包括電流讀出負(fù)載單元610、位線電
壓偏置控制單元620和放大單元630。
電流讀出負(fù)載單元610包括負(fù)載電阻器Rload2,負(fù)載電阻器Rload2連
接在電源電壓VDD端和位線電壓偏置控制單元620之間。位線電壓偏置控
制單元620包括NMOS晶體管N21, NMOS晶體管N21連接在電流讀出負(fù)
載單元610和參考位線節(jié)點(diǎn)refblin之間。NMOS晶體管N21的柵極接收鉗
位電壓VCLMP。
放大單元630包括放大器A3，放大器A3被配置為放大電流讀出負(fù)載單 元610和位線電壓偏置控制單元620的輸出信號(hào)。放大器A3的正端(+ ) 連接到電流讀出負(fù)載單元610和位線電壓偏置控制單元620共享的公共輸出 端，放大器A3的負(fù)(-)端連接到參考節(jié)點(diǎn)Nref。
參考電壓產(chǎn)生單元60(H吏用鉗位電壓VCLMP來控制NMOS晶體管N21 的柵極電壓。參考電流Iref通過負(fù)載電阻器Rload2的負(fù)載值轉(zhuǎn)換成參考電 壓值。放大器A3放大該參考電壓值以將該值輸出到參考節(jié)點(diǎn)Nref。
圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖4的讀出放大器S/A的圖。
參照圖16，讀出放大器S/A包括均衡單元800、放大單元810、上拉單 元820、放大單元830、放大激活控制單元840、電流讀出負(fù)載單元850和偏 置控制單元860。
均衡單元800包括PMOS晶體管P15-P17。 PMOS晶體管P15連接在 電源電壓VDD端和輸出端OUT之間。PMOS晶體管P16連接在電源電壓 VDD端和輸出端/OUT之間。PMOS晶體管P17連接在輸出端OUT、 /OUT 之間。PMOS晶體管P15 ~P17具有接收讀出放大器使能信號(hào)SEN的公共柵 極。
放大單元810包括PMOS晶體管P18、 P19和NMOS晶體管N22、 N23。 PMOS晶體管P18、 P19與NMOS晶體管N22、 N23交叉耦合。
上拉單元820包括PMOS晶體管P20 - P22。 PMOS晶體管P20連接在
電源電壓VDD端和節(jié)點(diǎn)Nsabl之間，并且PMOS晶體管P20的柵極接收讀 出放大器使能信號(hào)SEN。 PMOS晶體管P22連接在電源電壓VDD端和節(jié)點(diǎn) Nsaref之間，并且PMOS晶體管P22的柵極接收讀出放大器使能信號(hào)SEN。 PMOS晶體管P21連接在節(jié)點(diǎn)Nsabl和節(jié)點(diǎn)Nsaref之間，并且PMOS晶體管 P21的柵極接收讀出放大器使能信號(hào)SEN。
放大單元830包括NMOS晶體管N24、 N25。 NMOS晶體管N24連接 在節(jié)點(diǎn)Nsabl和NMOS晶體管N26之間，并且NMOS晶體管N24的柵極連 接到節(jié)點(diǎn)Nbl—2。NMOS晶體管N25連接在節(jié)點(diǎn)Nsaref和NMOS晶體管N26 之間，并且NMOS晶體管N24的柵4及接收參考節(jié)點(diǎn)Nref的電壓。
放大激活控制單元840包括NMOS晶體管N26。 NMOS晶體管N26連 接在放大單元830和地電壓GND端之間，并且NMOS晶體管N26的柵極接 收讀出放大器使能信號(hào)SEN。電流讀出負(fù)載單元850包括PMOS晶體管P23。 PMOS晶體管P23連接在電源電壓VDD端和節(jié)點(diǎn)Nbl—2之間，并且PMOS 晶體管P23的柵極接收負(fù)載電壓Vload。
偏置控制單元860包括NMOS晶體管N27。 NMOS晶體管N27連接在 節(jié)點(diǎn)Nbl—2和節(jié)點(diǎn)Nbl之間，并且NMOS晶體管N27的柵極接收鉗位電壓 VCLMP。
圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例的圖4的參考電壓產(chǎn)生單元600 的圖。
參考電壓產(chǎn)生單元600包括電流讀出負(fù)載單元640、位線電壓偏置控制 單元650和放大單元660。
電流讀出負(fù)載單元640包括PMOS晶體管P24, PMOS晶體管P24連接 在電源電壓VDD端和位線電壓偏置控制單元650之間。PMOS晶體管P24 的柵極接收負(fù)載電壓Vload。位線電壓偏置控制單元650包括NMOS晶體管 N28，NMOS晶體管N28連接在電流讀出負(fù)載單元640和參考位線節(jié)點(diǎn)refblin 之間。NMOS晶體管N28的柵極4妄收鉗位電壓VCLMP。
放大單元660包括放大器A4,放大器A4被配置為放大電流讀出負(fù)載單 元640和位線電壓偏置控制單元650的輸出信號(hào)。電流讀出負(fù)載單元640和 位線電壓偏置控制單元650共享公共輸出端。放大器A4的正(+ )端連接 到電流讀出負(fù)載單元640和位線電壓偏置控制單元650的公共輸出端，放大 器A4的負(fù)(-)端連接到參考節(jié)點(diǎn)Nref。 在參考電壓產(chǎn)生單元600中，NMOS晶體管N28的柵極電壓由鉗位電 壓VCLMP的值來控制。參考電流Iref通過PMOS晶體管P24的負(fù)載值轉(zhuǎn)換 成參考電壓值。放大器A4放大參考電壓值以將該值輸出到參考節(jié)點(diǎn)Nref。
圖18是示出圖13的讀出放大器的工作電壓的時(shí)序圖。圖18示出了在 兩個(gè)不同的讀循環(huán)中的數(shù)據(jù)邏輯值"1"和數(shù)據(jù)邏輯值"0"的電流讀出操作。
參照圖18,在讀循環(huán)n中，當(dāng)列選擇信號(hào)CS和參考列選擇信號(hào)REFCS -故激活時(shí)，單元的數(shù)據(jù)電流Idata和參考電流Iref開始流動(dòng)。在預(yù)定時(shí)間之 后，讀出放大器使能信號(hào)SEN被激活，輸出端OUT、 /OUT的電壓被放大。 當(dāng)數(shù)據(jù)電流Idata大于參考電流Iref時(shí)，輸出端OUT被輸出為高電平，并且 輸出端/OUT被輸出為低電平。
在讀循環(huán)n+l中，當(dāng)列選擇信號(hào)CS和參考列選擇信號(hào)REFCS被激活 時(shí)，單元的數(shù)據(jù)電流Idata和參考電流Iref開始流動(dòng)。在預(yù)定時(shí)間之后，讀 出放大器使能信號(hào)SEN被激活，輸出端OUT、 /OUT的電壓被放大。當(dāng)數(shù)據(jù) 電流Idata小于參考電流Iref時(shí)，輸出端OUT被輸出為低電平，并且輸出端 /OUT被輸出為高電平。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有相變電阻器的相變存儲(chǔ)器件使用 參考單元陣列提高了參考電流的穩(wěn)定性和精度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有相變電阻器的相變存儲(chǔ)器件通過利用 工作在與單元陣列相同的條件下的鉗位單元陣列，提高了鉗位電壓的穩(wěn)定性
和精度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有相變電阻器的相變存儲(chǔ)器件通過利用 具有相同的定時(shí)延遲元件的參考單元陣列，提高了讀出放大器的讀出效率。
出放大器的偏移特性。
另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有相變電阻器的相變存儲(chǔ)器件提供了均 衡電路，該均衡電路工作在與主單元陣列相同的條件下以產(chǎn)生反映主單元陣 列的特性的參考和鉗位電壓，從而反映半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件處理中的變化。
盡管上面描述了符合本發(fā)明的幾個(gè)示范性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可以做出許多修改和實(shí)施，其將落入本公開的精神和范圍之內(nèi)。更 具體地說，對組成部分和/或布置可能的各種變化和修改都落入本公開、附圖 和所附的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。除了對組成部分和/或布置的變化和修改之
外，替代性應(yīng)用對本領(lǐng)域技術(shù)人員也是顯而易見的。 相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2007年7月24日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的、分配序列號(hào) 為第10-2007-73852號(hào)申請的優(yōu)先權(quán)，該在先申請的全部內(nèi)容以引用的方式 并入本文。
權(quán)利要求
1、一種相變存儲(chǔ)器件，包括多條字線，布置在行方向上；多條位線，布置在列方向上；參考位線，布置在列方向上；多條鉗位位線，布置在列方向上；單元陣列塊，包括多個(gè)相變電阻單元，每個(gè)相變電阻單元形成于所述字線中的一條和所述位線中的一條的相交之處，其中，該單元陣列塊被配置為輸出數(shù)據(jù)電流；參考單元陣列塊，包括多個(gè)參考單元，每個(gè)參考單元形成于所述字線中的一條和所述參考位線的相交之處，其中，該參考單元陣列塊被配置為輸出參考電流；鉗位單元陣列塊，包括多個(gè)鉗位單元，每個(gè)鉗位單元形成于一條字線和所述鉗位位線的相交之處，其中，該鉗位單元陣列塊被配置為輸出多個(gè)鉗位電流；以及讀出放大器，連接到所述位線以接收所述數(shù)據(jù)電流，并響應(yīng)于與所述多個(gè)鉗位電流對應(yīng)的鉗位電壓和與所述參考電流對應(yīng)的參考電壓來執(zhí)行放大操作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，還包括 鉗位電壓產(chǎn)生單元，連接到所述鉗位位線的每一條，并被配置為產(chǎn)生與所述^H立電流對應(yīng)的^H立電壓；以及參考電壓產(chǎn)生單元，連接到所述參考位線并接收鉗位電壓，其中，該參 考電壓產(chǎn)生單元被配置為響應(yīng)于所述鉗位電壓來產(chǎn)生與所述參考電流對應(yīng) 的參考電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變存儲(chǔ)器件，還包括列選捧單元，連接到所述單元陣列塊的多條位線中的每一條，并被配置 為選擇一條或多條位線；參考列選擇單元，連接到所述參考單元陣列塊的參考位線，并被配置為 選擇所述參考位線；以及鉗位列選擇單元，連接到所述鉗位單元陣列塊的多條鉗位位線中的每一 條，并被配置為選擇所述鉗位位線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的相變存儲(chǔ)器件，還包括參考電阻器，連接 在所述參考列選擇單元和參考電壓產(chǎn)生單元之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變存儲(chǔ)器件，其中所述鉗位電壓產(chǎn)生單元 包括參考偏置單元，被配置為向所述多條鉗位位線的第 一鉗位位線提供偏置 電壓；鉗位電壓調(diào)整單元，連接到所述多條位線的第一鉗位位線和第二鉗位位 線，其中該鉗位電壓調(diào)整單元被配置為根據(jù)該第二鉗位位線的電壓值來輸出 用于調(diào)整所述鉗位電壓的鉗位電壓控制信號(hào)；以及鉗位電壓輸出單元，被配置為根據(jù)所述鉗位電壓控制信號(hào)輸出所述鉗位 電壓。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該鉗位電壓調(diào)整單元包 括放大器，該放大器被配置為比較并放大所述第一和第二鉗位位線的輸出信 號(hào)，以輸出該鉗位電壓控制信號(hào)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變存儲(chǔ)器件，其中，當(dāng)鉗位使能信號(hào)被激 活時(shí)，該鉗位電壓輸出單元根據(jù)鉗位電壓控制信號(hào)來控制鉗位電壓的電平， 當(dāng)鉗位使能信號(hào)被禁用時(shí)，該鉗位電壓輸出單元下拉該鉗位電壓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該參考電壓產(chǎn)生單元包括電流讀出負(fù)載單元，被配置為將參考電流轉(zhuǎn)換為參考電壓； 位線電壓偏置控制單元，被配置為根據(jù)鉗位電壓控制流進(jìn)參考位線的參 考電壓；以及放大單元，被配置為放大該電流讀出負(fù)載單元和該位線電壓偏置控制單 元的輸出信號(hào)，并輸出參考電壓。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該讀出放大器包括 均衡單元，被配置為在預(yù)充電時(shí)段期間對輸出端進(jìn)行預(yù)充電； 放大單元，被配置為放大位線電壓端和參考電壓端的電壓，其中該參考電壓端的電壓是與所述參考電流對應(yīng)的參考電壓；上拉單元，被配置為在該預(yù)充電時(shí)段期間對放大單元的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)充電；放大激活控制單元，被配置為響應(yīng)于讀出放大器使能信號(hào)控制該放大單元的激活；電流讀出負(fù)載單元，被配置為將位線的數(shù)據(jù)電流轉(zhuǎn)換為向位線電壓端施力口的讀出電壓；以及偏置控制單元，被配置為根據(jù)鉗位電壓控制參考電流。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該多條鉗位位線是一對 鉗位位線。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該相變電阻單元包括 相變電阻器，被配置為存儲(chǔ)與相變層的相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，該相變層的相根據(jù)向相變層施加的電流而變化，其中該相變電阻器連接到所述位線中的一 條；以及二極管元件，連接在該相變電阻器和相交字線之間。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，其中每個(gè)參考單元包括連接 在該參考位線和相交字線之間的二極管元件。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的相變存儲(chǔ)器件，其中每個(gè)參考單元還包括 相變電阻器，該相變電阻器被配置為存儲(chǔ)與相變層的相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，該相變 層的相根據(jù)向相變層施加的電流而變化。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，其中流進(jìn)位線的重置電阻大 于參考電阻，并且置位電阻小于參考電阻。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，其中流進(jìn)位線的重置電流小 于參考電流，并且置位電流大于參考電流。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器件，其中每個(gè)鉗位單元包括連接 在鉗位位線和相交字線之間的二極管元件。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的相變存儲(chǔ)器件，其中每個(gè)鉗位單元還包括 相變電阻器，該相變電阻器被配置為存儲(chǔ)與相變層的相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，該相變 層的相根據(jù)向相變層施加的電流而變化。
18、 一種相變存儲(chǔ)器件，包括 多條字線，布置在行方向上； 多條位線，布置在列方向上； 參考位線，布置在列方向上；單元陣列塊，包括多個(gè)相變電阻單元，每個(gè)相變電阻單元形成于所述字線中的一條和所述位線中的一條的相交之處，其中，該單元陣列塊^C配置為輸出數(shù)據(jù)電流；參考單元陣列塊，包括多個(gè)參考單元，每個(gè)參考單元形成于所述字線中 的一條和所述參考位線的相交之處，其中，該參考單元陣列塊被配置為輸出 參考電流；鉗位電壓產(chǎn)生單元，被配置為響應(yīng)于鉗位使能信號(hào)輸出鉗位電壓； 參考電壓產(chǎn)生單元，連接到所述參考位線并接收鉗位電壓，其中，該參考電壓產(chǎn)生單元被配置為響應(yīng)于所述鉗位電壓來產(chǎn)生與所述參考電流對應(yīng)的參考電壓；以及讀出放大器，連接到所述位線以接收所述數(shù)據(jù)電流，并響應(yīng)于所述鉗位電壓和參考電壓來執(zhí)行放大操作。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的相變存儲(chǔ)器件，還包括列選擇單元，連接到所述單元陣列塊的多條位線中的每一條，并被配置 為選擇一條或多條位線；以及參考列選擇單元，連接到所述參考單元陣列塊的參考位線，并被配置為 選擇所述參考位線。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的相變存儲(chǔ)器件，還包括參考電阻器，連 接到所述參考列選擇單元和參考電壓產(chǎn)生單元。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的相變存儲(chǔ)器件，其中所述鉗位電壓產(chǎn)生單 元包括參考偏置單元，被配置為向第一鉗位參考信號(hào)端提供偏置電壓； 鉗位電壓調(diào)整單元，連接到所述第一鉗位參考信號(hào)端和第二鉗位參考信號(hào)端，并被配置為根據(jù)該第一和第二鉗位參考信號(hào)來輸出用于調(diào)整所述鉗位電壓的鉗位電壓控制信號(hào)；鉗位電壓輸出單元，被配置為根據(jù)所述鉗位電壓控制信號(hào)輸出所述鉗位電壓；鉗位均衡電路單元，被配置為控制該第一和第二鉗位參考信號(hào)的負(fù)載； 位線均衡電路單元，連接到所述鉗位均衡電路單元；以及 單元開關(guān)均衡電路單元，連接在所述位線均衡電路單元和地電壓端之間。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該鉗位均衡電路單元包括NMOS晶體管，該NMOS晶體管連接在該位線均衡電路單元與該第一 和第二鉗位參考信號(hào)端中的任一個(gè)之間，其中該NMOS晶體管的柵極接收 電源電壓。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該位線均衡電路單元
24、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該單元開關(guān)均衡電路 單元包括連接在該位線均衡電路單元和地電壓端之間的二極管。
25、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的相變存儲(chǔ)器件，其中該參考電壓產(chǎn)生單元 包括電流讀出負(fù)載單元，被配置為控制該參考電壓；位線電壓偏置控制單元，被配置為根據(jù)鉗位電壓控制流進(jìn)參考位線的參 考電壓；以及放大單元，被配置為放大該電流讀出負(fù)載單元和該位線電壓偏置控制單 元的輸出信號(hào)，并輸出該參考電壓。
全文摘要
一種相變存儲(chǔ)器件包括在行方向上布置的多條字線和在列方向上布置的多條位線。在列方向上布置多條參考位線和多條鉗位位線。在字線和位線相交之處布置包括相變電阻單元的單元陣列塊。在字線和參考位線相交之處形成參考單元陣列塊。參考單元陣列塊被配置為輸出參考電流。在字線和鉗位位線相交之處形成鉗位單元陣列塊。鉗位單元陣列塊被配置為輸出鉗位電流。讀出放大器連接到每條位線并被配置為接收鉗位電壓和參考電壓。
文檔編號(hào)G11C16/28GK101354916SQ200810126338
公開日2009年1月28日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者姜熙福, 安進(jìn)弘, 洪錫敬 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司