專利名稱：讀相變存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
相變存儲(chǔ)器設(shè)備使用相變材料作為電子存儲(chǔ)器，相變材料即可在一般非晶體和一般晶體狀態(tài)之間電切換的材料。一種類型的存儲(chǔ)器元件利用在一種應(yīng)用中可在一般非晶體和一般晶體局部有序之間或在跨完全非晶體和完全晶體狀態(tài)之間的整個(gè)譜的局部有序的不同的可檢測(cè)狀態(tài)之間電切換的相變材料。適用于這樣的應(yīng)用的典型材料包括各種硫?qū)僭鼗?。在沒有施加過溫(諸如持續(xù)超過150° C)的情況下，相變材料的狀態(tài)還是非易失性的。當(dāng)存儲(chǔ)器被設(shè)為處于表示電阻值的晶體、半晶體、非晶體或半非晶體狀態(tài)時(shí)，即使斷開電源也保持該值直到存儲(chǔ)器被重新編程。這是因?yàn)?，所編程的值表示材料的相態(tài)或物理狀態(tài)(例如，晶體或非晶體)。例如可通過對(duì)各個(gè)字線施加合適的電壓以及對(duì)各個(gè)位線施加合適的電流脈沖來為讀操作選中存儲(chǔ)單元。位線所達(dá)到的電壓取決于存儲(chǔ)元件的電阻，即存儲(chǔ)在所選存儲(chǔ)單元中的邏輯值。通過使用讀出放大器來檢測(cè)反映存儲(chǔ)器狀態(tài)的電壓和電流中的差異來評(píng)估存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的邏輯值。一般，讀出放大器包括接收位線電壓或相關(guān)電壓和合適的參考電壓的比較器，用于在一段時(shí)間之后比較來自存儲(chǔ)器的電平。例如，當(dāng)位線電壓在一段時(shí)間之后高于參考電壓，則所存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器狀態(tài)被描述為復(fù)位或邏輯值“0”，而在其中位線電壓低于參考電壓的情況中，所存儲(chǔ)的邏輯值被描述為置位或“ I ”。訪問元件可包括由相變材料制成的閾值開關(guān)，類似于串聯(lián)于此的存儲(chǔ)元件。當(dāng)所應(yīng)用的電壓超出閾值時(shí)，該元件從高電阻狀況切換(不改變其相)至低電阻狀況，并當(dāng)所流過的電流降到最小保持值以下時(shí)，該元件回復(fù)到高電阻狀況。處于低電阻狀況中的訪問元件上的電壓具有基本上恒定的值(保持電壓)，因?yàn)閯?dòng)態(tài)電阻dv/dl相對(duì)較低，所以大多數(shù)的電壓降是保持電壓Vh。在這種情形中，可在沒有任何晶體管的情況下有利地提供存儲(chǔ)單元的矩陣，然后使用單個(gè)工藝流程。在讀操作過程中，讀電流脈沖引起與位線內(nèi)在相關(guān)聯(lián)的寄生電容的充電，從而引起所選的位線上的位線電壓的相應(yīng)瞬變。如果正向充電，則各個(gè)位線電壓朝取決于存儲(chǔ)在所選存儲(chǔ)單元中的邏輯值的相應(yīng)穩(wěn)定值上升。位線電壓的瞬變不僅取決于與位線相關(guān)聯(lián)的寄生電容，也取決于存儲(chǔ)元件和訪問元件的操作參數(shù)，諸如阻抗和閾值/保持電壓。從而，基于相變材料的存儲(chǔ)器的穩(wěn)健讀 出放大器較佳地將允許存儲(chǔ)元件和訪問元件的操作參數(shù)中較大的可變性，并也隨溫度改變。問題是，這樣的可變性通常涉及參考電壓和與其比較的位線電壓的值之間的辨別容限(discrimination margin)的減少。而且，訪問元件的閾值電壓的可變性帶來何時(shí)打開該訪問元件以及然后在何時(shí)位線電壓達(dá)到要被讀出的穩(wěn)定狀態(tài)值的時(shí)間上的不確定性。從而，必須對(duì)讀操作的定時(shí)考慮這樣的可變性。必然地，由于定時(shí)必須基于最壞情況，因此減慢了讀操作。同樣，為了在讀或誤讀過程中保持單元狀態(tài)且避免“讀干擾”狀態(tài)變化，優(yōu)選將存儲(chǔ)器存儲(chǔ)區(qū)上的電壓維持在諸如存儲(chǔ)器元件的閾值電壓VTH(OUm)的最大電壓以下。為了避免超過該最大允許的電壓，施加于列(column)的電流可能小于快速列充電所期望的電流，這增加了讀延遲。因此，常規(guī)地，讀相變存儲(chǔ)器的電流被限為低于存儲(chǔ)器元件的閾值電流Ith (oum)，或者限制所施加電壓以避免在存儲(chǔ)器元件上施加高于其閾值電壓Ith(oum)的電壓。然而，這些技術(shù)都分別增加不期望的讀訪問時(shí)間和/或超出避免對(duì)置位的位編程(讀干擾)的電流的可能性。讀電流的這種限制的一個(gè)原因是為了阻止觸發(fā)相變存儲(chǔ)器元件，后者可能要求刷新位來滿足預(yù)期的數(shù)據(jù)保持時(shí)間。但由于會(huì)增加讀周期時(shí)間且減少與寫周期相關(guān)的位耐久性，這樣的刷新(讀后重寫)是不理想的。
如果流過選中存儲(chǔ)器單元的電流超過閾值電流值Ith(oum)例如幾微安培，當(dāng)該oum上的電壓由于與驅(qū)動(dòng)該列電壓相關(guān)的位移電流而從Vth閃回到Vh時(shí)，引起存儲(chǔ)元件的焦耳效應(yīng)的加熱，結(jié)果可能虛假地對(duì)選中的位進(jìn)行從復(fù)位到置位的編程(讀干擾)。為了避免存儲(chǔ)元件的假編程，例如對(duì)所選中列所施加的最大讀電流可被限于低于該閾值電流的值。如果小于Ith(oum)的這樣小的讀電流可涉及相對(duì)較慢的位線寄生電容的充電，這意味著讀操作所需時(shí)間的增加。具體地，在適于以脈沖方式執(zhí)行讀操作的存儲(chǔ)器的情況中，增加了初始等待時(shí)間，即其中向存儲(chǔ)器提供第一地址的第一時(shí)間與其中輸出所讀的第一數(shù)據(jù)的第二時(shí)間之間的時(shí)間范圍。對(duì)越來越快的讀操作的要求優(yōu)選越來越小的從向芯片提供選中地址到數(shù)據(jù)可供輸出的初始讀訪問延遲等待時(shí)間。由于使用低讀電流而造成的對(duì)所選列充電的延遲增加了數(shù)據(jù)可供輸出之前的該延遲等待時(shí)間。減少以脈沖方式讀操作的持續(xù)時(shí)間的一種解決方案是增加存儲(chǔ)器的讀出放大器 的數(shù)量，但這也增加了功耗和相關(guān)半導(dǎo)體占用的存儲(chǔ)器區(qū)域，這增加了芯片成本。因此，存在為更高性能的相變存儲(chǔ)器改進(jìn)讀訪問時(shí)間和/或容限的需求。


圖I是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，沒有使用實(shí)際數(shù)據(jù)的所選中列的電壓對(duì)時(shí)間的理論描述；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，沒有使用實(shí)際數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)至所選列的讀電流對(duì)時(shí)間的理論描述；圖2C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，沒有使用實(shí)際數(shù)據(jù)的讀選通脈沖(strobe)數(shù)據(jù)鎖存電壓對(duì)時(shí)間的理論描述；圖3是本發(fā)明的另一實(shí)施例的電路圖，其中通過讀出對(duì)列線充電的斜率(slope)的改變生成對(duì)停止讀周期的定時(shí)，從而檢測(cè)何時(shí)當(dāng)列被充電至更正向的電壓時(shí)存儲(chǔ)單元選擇元件觸發(fā)；
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，沒有使用實(shí)際數(shù)據(jù)的所選中列的電壓對(duì)時(shí)間的理論描述；圖4B是圖4A的實(shí)施例的讀電流定時(shí)的理論描述；圖4C是SH鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)時(shí)間的理論描述；圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例的電路圖，其中峰值檢測(cè)器幫助來設(shè)置對(duì)圖3中的比較器的跟蹤參考輸入；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)描述。
具體實(shí)施例方式參考圖I，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器10可包括按照行16和列14排列的存 儲(chǔ)單元12的陣列。盡管示出了相對(duì)較小的陣列，但本發(fā)明決不限于任何特定大小的陣列。盡管此處使用了術(shù)語“行”和“列”，但它們旨在僅是說明性的，而非對(duì)于讀出的陣列的類型和樣式有所限制。存儲(chǔ)器也包括有助于其操作的多條輔助線。具體地，向存儲(chǔ)器提供在包含該存儲(chǔ)器的芯片中分布電源電壓的電源電壓線，根據(jù)特定的存儲(chǔ)器設(shè)備實(shí)施例，電源電壓一般可能是從I到3V，例如I. 8V。還有一條電源電壓線(例如，接地電壓線GND)分布接地電壓或負(fù)電壓。高電壓電源線提供相對(duì)較高的電壓，該電壓由集成在同一芯片上的器件(例如，未示出的電荷泵升壓器)生成或者由外部提供給存儲(chǔ)器；例如是4. 5-5V，這在寫期間是有幫助的。單元12可以是包含相變存儲(chǔ)器單元的任何存儲(chǔ)器單元。相變存儲(chǔ)器單元的示例包括使用硫?qū)僭鼗锎鎯?chǔ)器元件12b和可以是雙向閾值開關(guān)(OTS)的閾值器件12a的那些存儲(chǔ)單元。選擇或閾值器件是可由硫?qū)僭鼗锖辖饦?gòu)成的雙向閾值開關(guān)，后者不從非晶相變換到晶相，且經(jīng)歷快速的電場(chǎng)啟動(dòng)的傳導(dǎo)性改變，只要流過設(shè)備的保持電流存在就保持該傳導(dǎo)性改變。在示出的情形中，單元12包括訪問、選擇或閾值設(shè)備12a，以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)位的存儲(chǔ)器設(shè)備12b。閾值設(shè)備12a可具有降低的閃回電壓，諸如0. 6V，作為閾值Vth(ots)和保持電壓Vh(Ots)之差。在一個(gè)實(shí)施例中，閾值設(shè)備12a (諸如OTS設(shè)備)的閃回電壓比存儲(chǔ)器元件12的最小閾值電壓小某一合理的容限，該容限足夠用于當(dāng)選擇設(shè)備12a到達(dá)閾值(在電流超過I閾值之后觸發(fā))時(shí)讀出設(shè)備12b上的電壓不超過其閾值電壓的情況下使用良好的容限讀復(fù)位位狀態(tài)。在到達(dá)閾值之后，12a上的電壓從Vth (閾值電壓)閃回到Vh (保持電壓)，之間的差可能小于存儲(chǔ)器元件12b的Vth(oum)。在一個(gè)實(shí)施例中，讀出存儲(chǔ)器設(shè)備12b中所使用的相變材料可適用于非易失性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。相變材料可以是具有可通過應(yīng)用諸如熱、光、電壓電勢(shì)或電流等能量改變的電屬性(例如，電阻)的材料。相變材料的示例可包括硫?qū)僭鼗锊牧?。硫?qū)僭鼗锊牧峡梢允前瑏碜栽刂芷诒淼赩I列的至少一種元素的材料，或可以是包含例如元素碲、硫、硒中的任何一個(gè)的硫族元素中的一個(gè)或多個(gè)的材料。硫?qū)僭鼗锊牧峡梢允强捎糜诖鎯?chǔ)即使在關(guān)閉電源之后還保存的信息的非易失性存儲(chǔ)器材料。在一個(gè)實(shí)施例中，相變材料可以是來自一類碲-鍺-銻(TexGeySbz)材料或GeSbTe合金(諸如2，2，5)的硫?qū)僭鼗镌亟M合物，盡管本發(fā)明的范圍不僅限于這些材料。在一個(gè)實(shí)施例中，如果存儲(chǔ)器材料是非易失性的相變材料，則可通過對(duì)存儲(chǔ)器材料施加電信號(hào)來將該存儲(chǔ)器材料編程成至少兩種存儲(chǔ)器狀態(tài)之一。電信號(hào)可在基本上晶態(tài)與基本上非晶態(tài)之間改變存儲(chǔ)器材料的相，其中處于基本上非晶態(tài)的存儲(chǔ)器材料的電阻大于處于基本上晶態(tài)的存儲(chǔ)器材料的電阻。從而，在該實(shí)施例中，存儲(chǔ)器材料可適合于改變至電阻值范圍內(nèi)的多個(gè)電阻值中的特定一個(gè)，以提供數(shù)字或模擬信息存儲(chǔ)。可通過施加電壓電勢(shì)或迫使電流流進(jìn)或流出所選中的線14、16從而生成存儲(chǔ)器材料上的電壓電勢(shì)來完成對(duì)存儲(chǔ)器材料的編程，用于改變材料的狀態(tài)或相。電流可響應(yīng)于所施加的電壓電勢(shì)和所施加的電流而流經(jīng)存儲(chǔ)器材料的一部分，并會(huì)造成存儲(chǔ)器材料的加熱。該受控加熱和隨后受控冷卻可改變存儲(chǔ)器材料的存儲(chǔ)器狀態(tài)或相。列到行電壓差的寫脈沖的慢下降沿幫助使一位結(jié)晶為“置位”狀態(tài)。在施加寫電流或電壓之后存儲(chǔ)器單元上行到列電壓差的快速減小更好地確保將該為非晶化為“復(fù)位”狀態(tài)。改變存儲(chǔ)器材料的相或狀態(tài)可以改變存儲(chǔ)器材料的電特性。例如，可通過更改存儲(chǔ)器材料的相來更改該材料的電阻?？稍趯懨}沖過程中更改相變存儲(chǔ)器材料的所有或一部分(即，在寫操作過程中僅對(duì)鄰近或者上電極或者底電極的讀出設(shè)備12b的一部分/某一區(qū)域進(jìn)行相變)。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)歷相變的存儲(chǔ)器材料的部分主要是鄰近較小且電阻較大的低電極的區(qū)域。存儲(chǔ)器材料也被稱為可編程電阻的材料，或簡(jiǎn)稱為可編程電阻材料。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過對(duì)較低的線(例如，行16)施加約0伏特，并迫使諸如2毫安的電流流入較上方的線(例如，列14)，來對(duì)存儲(chǔ)器材料施加帶有大約I. 5伏特的電位差的電壓脈沖，使得在激活或觸發(fā)選擇元件12a (圖I或圖3中)至低阻抗?fàn)顟B(tài)之后在存儲(chǔ)器元件12b上形成IV以上。響應(yīng)于所施加的電壓電勢(shì)流經(jīng)該存儲(chǔ)器材料的電流可導(dǎo)致對(duì)存儲(chǔ)器材料的加熱。該加熱和隨后的冷卻會(huì)更改存儲(chǔ)器狀態(tài)或材料的相。在“復(fù)位”狀態(tài)中，存儲(chǔ)器材料可以處于非晶態(tài)或半非晶態(tài)中。在“置位”狀態(tài)中，存儲(chǔ)器材料可處于晶態(tài)或半晶態(tài)中。處于非晶態(tài)或半非晶態(tài)中的存儲(chǔ)器材料的電阻可能比處于晶態(tài)或半晶態(tài)中的材料的電阻大。慣例將復(fù)位和置位分別與非晶態(tài)和晶態(tài)相關(guān)聯(lián)?？刹捎闷渌鼞T例，諸如將復(fù)位位稱為邏輯“0”，將置位位稱為邏輯“ I ”。由于電流，存儲(chǔ)器材料可被加熱到相對(duì)較高的溫度，隨后快速冷卻以使存儲(chǔ)器材料非晶體化并“復(fù)位”存儲(chǔ)器材料，諸如通過使用圖I中的淬火(quench)晶體管46。使用較低電流或緩慢下降沿，將體積(volume)或存儲(chǔ)器材料加熱至相對(duì)較低的結(jié)晶溫度可以使對(duì)該存儲(chǔ)器材料結(jié)晶和“置位”。通過變化經(jīng)過存儲(chǔ)器材料體積的電流量和持續(xù)時(shí)間，或通過從列到行地定制編程電流或電壓差動(dòng)脈沖的下降沿的邊速率(這可能影響所選中存儲(chǔ)器元件的冷卻淬火速率)，可實(shí)現(xiàn)各種電阻的存儲(chǔ)器材料來存儲(chǔ)信息。例如，可大于100毫微秒的緩慢下降沿將傾向于協(xié)助對(duì)一個(gè)位進(jìn)行置位，而小于10毫微秒下降時(shí)間的下降沿傾向于對(duì)一個(gè)位進(jìn)行復(fù)位。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器材料中的信息可通過測(cè)量該存儲(chǔ)器材料的電阻來讀取。作為示例， 可使用相對(duì)的線14、16向存儲(chǔ)器材料提供讀電流，例如可使用讀出放大器42將得到的該存儲(chǔ)器材料上的讀電壓與參考電壓進(jìn)行比較。讀電壓可與由選中的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備12b所顯現(xiàn)的電阻成比例。
在低電壓或低電場(chǎng)狀況中，某些實(shí)施例中，設(shè)備12a斷開，且可顯現(xiàn)非常高的電阻。斷開電阻例如可以閾值電壓一半的偏壓下從50000歐姆到大于10千兆歐姆。設(shè)備12a可保持處于其斷開狀態(tài)，直到超出閾值電壓或直到大于閾值電流的電流將設(shè)備12a切換到高可導(dǎo)性、低電阻導(dǎo)通狀態(tài)。在接通之后，設(shè)備12a上的電壓下降至稍低的電壓，稱為保持電壓Vhots，并由于動(dòng)態(tài)電阻較低(通常小于1000歐姆)(現(xiàn)在與其保持電壓串聯(lián))，幾乎不考慮電流而保持非常接近于該保持電壓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，作為示例，設(shè)備12a的閾值電壓可以大約為3伏特，而保持電壓可以大約為2. 5伏特，其中電壓差可能小于存儲(chǔ)器存儲(chǔ)材料的閾值電壓Vthoum。
當(dāng)通過閃回區(qū)域之后，隨著通過設(shè)備12a的電流增加，甚至到達(dá)相當(dāng)高的電流水平，處于連通狀態(tài)的設(shè)備12a的電壓降仍保持接近于保持電壓。在該電流水平以上，該設(shè)備保持連通，但顯示電壓降隨電流增加而增加的有限差分電阻。設(shè)備12a可保持連通，直到通過設(shè)備12a的電流減少到低于取決于該材料面積的特征保持電流值，且保持電壓可由對(duì)用來形成設(shè)備12a上電極和底電極的選擇影響。諸如通過升高列14和降低行16，設(shè)備12a的閃回電壓可被減少到小于存儲(chǔ)器元件12b的閾值電壓Vthoum，來避免當(dāng)選擇一復(fù)位位時(shí)觸發(fā)該位。閃回電壓等于閾值電壓減去閾值設(shè)備12a的保持電壓。閾值電壓是設(shè)備的動(dòng)態(tài)電阻從高轉(zhuǎn)為低時(shí)的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，約0. 5V的設(shè)備12a的閃回電壓小于大約IV的存儲(chǔ)器元件12b的最小閾值電壓的一半。在另一實(shí)施例中，閃回電壓小于兀件12b的最小閾值電壓減去大約600mV。如果必須提高對(duì)觸發(fā)復(fù)位位的容限，則所使用的復(fù)位位電流可在芯片內(nèi)增加到最小必需復(fù)位電流之上，以增加12b的存儲(chǔ)器元件閾值電壓，從而提高對(duì)在讀過程中觸發(fā)復(fù)位的存儲(chǔ)器位的容限。例如，如果在現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)器操作過程中檢測(cè)到過多的糾錯(cuò)(海明)碼(ECC)錯(cuò)誤，則寫電流可按照例如10%的增量增加，直到減少ECC錯(cuò)誤?；蛘撸蓪?duì)讀所使用的參考電壓索引。隨后，在將位寫成復(fù)位數(shù)據(jù)之后，可讀該位 來證實(shí)該位沒有達(dá)到閾值。如果相反，該位到達(dá)閾值，則復(fù)位電流可增加諸如10%的某一量，并重寫該位直到可在沒有達(dá)到閾值的情況下使用較高的參考電壓讀該位?？砂凑?0%的增量增加電流，直到達(dá)到某一上限(諸如2倍的正常電流)，然后可將該位或塊記錄為壞的。對(duì)另一重寫周期，可使用具有轉(zhuǎn)置地址的另一位?；蛘?，可將該塊重寫至另一塊，用于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的任一方法技術(shù)?？赏ㄟ^減少閾值電壓和/或增加保持電壓來減少閾值元件(OTS ) 12a的閃回電壓。閾值電壓例如可通過減少開關(guān)材料的厚度和/或更改其組成來減少。保持電壓例如可通過改變?cè)陂_關(guān)材料上施加電勢(shì)的電極的類型或組成來增加。或者，例如為用減少的V閃回獲取高電壓的vth，Vh可通過在存儲(chǔ)器單元內(nèi)放置若干串聯(lián)的低Vth選擇設(shè)備12a來增加。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，閾值設(shè)備12a不相變。它貫穿其整個(gè)使用期限保持永久非晶，且其電流電壓特征可保持大致相同。作為示例，在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)由分別具有16/13/15/1/55的原子百分?jǐn)?shù)的TeAsGeSSe構(gòu)成的.5微米直徑的設(shè)備12a，保持電流大約為0. I到I微安(U A)。當(dāng)施加低電壓、低電場(chǎng)時(shí)，低于該保持電流，設(shè)備12a關(guān)閉且返回至高電阻狀態(tài)。設(shè)備12a的閾值電流一般可與保持電流同數(shù)量級(jí)。保持電流可通過改變工藝變量，諸如上電極和底電極材料和硫?qū)僭鼗锊牧虾?或電極和硫?qū)僭鼗镏g的接觸面積來更改。與諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或雙極結(jié)晶體管或半導(dǎo)體二極管的常規(guī)訪問設(shè)備相比較，設(shè)備12a可為設(shè)備的給定區(qū)域提供高“導(dǎo)通電流”。然而，如對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然這樣的常規(guī)設(shè)備也可用于某些實(shí)施例中作為此處的實(shí)施例和描述的改編。圖I (或3)中的解碼器18為單元選擇接收地址信號(hào)來使用與每一列唯一相關(guān)聯(lián)的晶體管20選擇所期望的列。復(fù)位寫電流源22被耦合至節(jié)點(diǎn)66，與置位寫電流源24和讀電流源26并聯(lián)。讀電流可超出存儲(chǔ)器元件12b的閾值電流，且可被設(shè)置來在所選列(14a或14b或14c,隨由“連通”選擇晶體管20a或20b或20c確定的選擇)上生成快速上升時(shí)間。響應(yīng)于來自諸如處理器的外部存儲(chǔ)器用戶的尋址命令，可按需地將電流源耦合至所選列。一組晶體管46a或46b或46c可被置于列14的底部，以便允許通過確保列14上的快速寫電流脈沖下降沿來寫淬火和取消選定。也通過同時(shí)將行從選定切換成取消選定電壓來協(xié)助快速淬火?；蛘咛娲x電流源，可施加與VREF大約相等的電壓，且順應(yīng)地限于該讀電流(此處例如為50iia)。然后，如果在瞬變消失(die out)之后所驅(qū)動(dòng)的電流大于IreacKI讀)，則對(duì)該位進(jìn)行置位。否則，對(duì)該位進(jìn)行復(fù)位。通過這種技術(shù)，所施加的電流可大于12b的Ith(oum)，而該設(shè)備仍未達(dá)到閾值。晶體管28、38和39是選擇由電流源22、24或26生成的對(duì)所選中列14的所期望的電流的連通/斷開開關(guān)，所期望的電源取決于分別所期望的功能是將位寫成其復(fù)位狀態(tài)、或?qū)懗芍梦粻顟B(tài)、或讀所選的位。門電路36或者通過使能寫Din門電路來禁止讀，或者接通晶體管36來使能讀電流源26。除非使能，否則門電路25和26關(guān)閉寫電流源22和24。門電路36由使能電路34控制。輸入/輸出(I/O)控制32被耦合至數(shù)據(jù)輸入(Din)電路30，后者通過電流源22或者24的選擇被耦合以選擇寫0或者寫1，寫I (和結(jié)晶)的一方相比將所選中的位復(fù)位成0 (非晶)的另一方具有較小的寫電流。數(shù)據(jù)輸入電路30通過門電路36由34寫使能。在一個(gè)實(shí)施例中，以比較器形式的讀出放大器42從正被讀的選中列(例如14c)中接收一個(gè)輸入。讀出放大器42可任選地包含預(yù)充電電路，來使用對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言顯然的方式對(duì)節(jié)點(diǎn)66和列14a、b或c的所選中列預(yù)充電至一預(yù)充電電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，可在每一列14上提供讀出放大器42和參考電壓發(fā)生器40，它們施加在讀周期過程中保持相對(duì)固定的電壓，但較佳地，如圖所示，在列線的陣列上共享讀出放大器42和參考電壓發(fā)生器40來最小化相關(guān)的布局面積。用于讀出放大器42和數(shù)據(jù)輸出鎖存44的芯片內(nèi)定時(shí)49可提供輸出使能(OE)信號(hào)，作為至少指示何時(shí)可驅(qū)動(dòng)輸出的選項(xiàng)，盡管通常OE也由處理器提供來使能輸出驅(qū)動(dòng)器處于低阻抗?fàn)顟B(tài)(一旦從讀周期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后)來避免諸如如果Din與Dout處于同一引腳上對(duì)進(jìn)出處理器的總線爭(zhēng)用。來自鎖存44的輸出信號(hào)由讀(R)選通脈沖控制，其中整個(gè)讀取周期由讀信號(hào)的等價(jià)物啟動(dòng)，它也通常由處理器提供?；蛘?，當(dāng)未選擇寫時(shí)，該信號(hào)可在芯片內(nèi)通過讀出地址改變來生成。參考信號(hào)發(fā)生器40產(chǎn)生參考電壓VREF，后者可高于由置位位驅(qū)動(dòng)的列電壓，但低于由復(fù)位位驅(qū)動(dòng)的列電壓，列電壓可鉗制或限制以在存儲(chǔ)器元件12b上施加低于閾值電壓，且電壓鉗優(yōu)選比該容限電壓低諸如0. 5V的容限。置位狀態(tài)對(duì)應(yīng)于較低電阻值，而復(fù)位 狀態(tài)對(duì)應(yīng)于較高電阻值。近似地，VREF可被設(shè)為超過設(shè)備12a的保持電壓(例如，大約2. 5V)加上設(shè)備12b大約為IV的閾值電壓的三分之二的總共大約3. 2V的所選列14上的電壓，以提供單元的I和O狀態(tài)之間的合理容限。 然而，此處可間接檢測(cè)置位位。復(fù)位位具有高電阻乘以諸如50微安的相對(duì)較高的讀電流，所以如果允許無限充電，對(duì)100K或更大的復(fù)位位來說設(shè)備12b上電壓就將單獨(dú)為5V或更大。然而，一旦復(fù)位位的列超過VREF，則斷開電流，停止進(jìn)一步充電以避免觸發(fā)該復(fù)位位。這也發(fā)出該位為I (復(fù)位)的信號(hào)，該位被鎖存并發(fā)送給輸出。與此相反，置位位具有低于0. 5V的存儲(chǔ)器元件12b上的電壓(列電壓低于Vh，此處例如為2. 5V)。因此，如圖2A中所示，當(dāng)讀具有處于置位狀態(tài)的所選位的列時(shí)，該列電壓或者非常緩慢地達(dá)到VREF，或者不能達(dá)到VREF。從而，對(duì)更好的容限，可使用可當(dāng)列讀周期開始時(shí)開始的超時(shí)。如果列電壓在超時(shí)結(jié)束之前超過VREF，則當(dāng)該列達(dá)到VREF時(shí)，該位被鎖存為復(fù)位且電流停止。否則，當(dāng)超時(shí)結(jié)束時(shí)(且在該列達(dá)到VREF之前)該位被置位，且停止電流。使用這種方法，比較器輸出處于用于鎖存的正確狀態(tài)(當(dāng)列超過VREF時(shí)輸出低，這觸發(fā)鎖存；如果到在從芯片內(nèi)定時(shí)49的超時(shí)仍未超過VREF則輸出高，如果之前未超過VREF，這將觸發(fā)鎖存)。圖2C中示出的是鎖存復(fù)位數(shù)據(jù)這兩個(gè)定時(shí)備選方案(較早的負(fù)向沿反映該列達(dá)到VREF)且鎖存數(shù)據(jù)的第二位置反映了超時(shí)(因?yàn)橛捎谠L問置位位該列未達(dá)到VREF)。對(duì)更好的容限，在某些實(shí)施例中，可使用圖3和4的電路，它們可創(chuàng)建更精確的超時(shí)。在圖3中，使用圖I中沒有的速率檢測(cè)比較器SDl讀出列線的充電速率。置位位引起該速率改變，使得可檢測(cè)該速率改變，且可更精確地開始超時(shí)來讀出置位位不允許列超過Vref。或者,率改變的檢測(cè)可允許在沒有超時(shí)的情況下為置位狀態(tài)鎖存1，如果速率的改變足夠大，則單元狀態(tài)鎖存為置位。如圖4A中所示，由所選中的置位位驅(qū)動(dòng)的列可引起速率檢測(cè)器輸出下降至例如OV以下，或者低于作為對(duì)比較器SD2的另一輸入的某一適當(dāng)調(diào)節(jié)的參考電壓。如果該速率改變足以下降至低于對(duì)SDl的另一輸入，則Ots觸發(fā)但單元狀態(tài)可以是置位或者復(fù)位位(如果速率檢測(cè)器節(jié)點(diǎn)降至低于對(duì)SD2的參考，或列超過VREF(或發(fā)生超時(shí))，則肯定地觸發(fā)該判定)。參考圖2A，根據(jù)一個(gè)理想實(shí)施例示出所選中列和行隨時(shí)間變化的列電壓電平。處于備用或當(dāng)被取消選定時(shí)，列電壓近似等于V/2，其中V與設(shè)備12a和12b的閾值電壓相關(guān)，且可通過使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉的技術(shù)的微調(diào)來對(duì)其進(jìn)行管芯間的調(diào)節(jié)。例如，如果設(shè)備12a的閾值電壓一般為3V、Vh為2. 5V且設(shè)備12b的閾值電壓一般為IV、Vh為0. 5V時(shí)，V可以是大約4V或以上?？墒褂镁哂懈玫碾妷喝菹薜黾觽溆眯孤┑钠渌珘悍桨福T如當(dāng)塊活動(dòng)時(shí)，取消選定列至1/3V且取消選定行至2/3V (否則將列和行均置為0伏)。在選中單元供讀或?qū)懙倪^程中，所選中的列電壓變高，所選中的行電壓變低。當(dāng)取消選定時(shí)，行16最初具有較高的電壓諸如V/2，在選中之后它快速下降至穩(wěn)定的低選中電壓，后者取決于行驅(qū)動(dòng)器大小和列電流量而可以接近于0。被取消選定的列14具有諸如V/2的相對(duì)較低的取消選定電壓，該電壓在選中該列時(shí)可能增加。如圖2A中所示，當(dāng)選中之后，所選列電壓增加。圖2B示出了所選列電流如何上升至50ua供讀,如圖2B中所示,迫使圖2A中的所選列電壓在施加了列電流之后上升。讀列電流大于閾值元件12a的閾值電流，且可以大于存儲(chǔ)器元件12b的閾值電流，因?yàn)樵趫D2A中所示的實(shí)施例中，在存儲(chǔ)器元件12b上的電壓超過存儲(chǔ)器元件12b的閾值電壓之前停止列充電。如圖2A中所示，列14的電壓可在接通閾值設(shè)備12a之后越過VREF電壓，且如果該位被復(fù)位則在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)越過，這是因?yàn)閱卧械碾娮栎^高，讀電流中的大多數(shù)對(duì)位線電容充電，相反如果該位處于較低電阻置位狀態(tài)則讀電流被引向單元內(nèi)。如果該位被置位，則列16的電壓可能不能越過VREF或在此遠(yuǎn)遠(yuǎn)之后越過VREF，且較佳地僅在芯片內(nèi)可調(diào)節(jié)定時(shí)器49超時(shí)且數(shù)據(jù)被鎖存為置位或“ I ”之后越過VREF?？稍谡?qǐng)求讀取周期且列以高電平開始時(shí)的周期的開始處啟動(dòng)定時(shí)器49。或者，該列可由列充電率傳感器設(shè)置超時(shí)?；蛘咧梦晃粚?shí)質(zhì)上改變列充電率，發(fā)出將該位鎖存為置位(來提供給輸出I/O)的信號(hào)；或者該列達(dá)到VREF，發(fā)出將該位鎖存為復(fù)位為的信號(hào)。因此，可在觸發(fā)存儲(chǔ)器元件12b之前通過與VREF進(jìn)行比較且如果在讀過程中列上達(dá)到VREF則停止讀電流來斷開列電流。VREF是設(shè)成足夠低的電壓，以避免在存儲(chǔ)器元件12b上施加大于閾值電壓的電壓。在VREF或其以下停止列電壓阻止復(fù)位存儲(chǔ)器元件12b達(dá)到閾值并進(jìn)入dV/dl區(qū)域，這需要周期性地刷新位。這樣的刷新涉及在讀位之后重寫該位來維持其較高電阻的狀態(tài)。這樣的刷新增加了讀周期時(shí)間并降低了耐久性。盡管使用高于Ithoum的讀電流，可使用各種方式在存儲(chǔ)器元件觸發(fā)之前終止復(fù)位位讀出周期。當(dāng)以列高電平開始的超時(shí)延遲之后，可當(dāng)將列電壓與參考電壓進(jìn)行比較來查看它高于還是低于參考電壓時(shí)斷開讀電流。超時(shí)需要長(zhǎng)于觸發(fā)選擇設(shè)備12a所需的時(shí)間但短于完全復(fù)位位在12a觸發(fā)之后超過Vthoum所需的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用沒有反饋或讀出列電壓的固定定時(shí)，其中列有時(shí)間超過參考電壓，且列電壓和參考電壓均是對(duì)比較器的輸入，且在時(shí)間延遲之后鎖存該比較器的輸出。盡管這個(gè)方法是最簡(jiǎn)單的，它可能要受到列與列之間位線電容的變化以及位與位之間選擇設(shè)備12的閾值的變化。如果變化足夠，時(shí)間延遲可能太快，以致于列還沒有超過Vthots，因?yàn)榻Y(jié)果不受存儲(chǔ)單元電阻狀態(tài)的影響，這可被認(rèn)為是誤讀?；蛘撸瑫r(shí)間延遲可能太短，使得如果位被復(fù)位則列電壓超過Vthots和Vthoum兩者。因此，可能期望某種反饋用于讀出單元并當(dāng)單元處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)阻止列超過Vthoum。在圖I和2中所示的另一實(shí)施例中，將列電壓與VREF電壓進(jìn)行比較。如果列電壓超過VREF，則可停止列電流，且將位狀態(tài)確定和鎖存為復(fù)位(不必按該順序)。當(dāng)列超過參考電壓時(shí)讀出放大器42可讀出，且如果該位被復(fù)位則可切斷設(shè)備電流(如圖2B中的粗體垂直虛線所示)?？稍谇袛嚯娏髦箧i存數(shù)據(jù)并將其輸出至I/O引腳32 (圖2C)。否則，在允許從被選中列以高電平啟動(dòng)時(shí)起的附加時(shí)間間隔(諸如20毫微秒)之后，如果未超過參考電壓，則該位被確定為置位位。此處再一次，可切斷電流(圖2B)，且置位為被鎖存(圖2C)，并被輸出至I/O輸出引腳32。在另一實(shí)施例中，可使用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟悉的技術(shù)將參考電壓(VREF)添加至所選行，用于改進(jìn)的沿著行線的單元與單元間的容限。該技術(shù)可補(bǔ)償接地壓降的變化和沿該行線的變化，其中未將行電壓完全拉低至接地電壓(且其中行線有意不完全拉低至接地電壓，來最小化對(duì)被取消選定的列的行泄漏)?？梢酝ㄟ^來自行的二極管和電路或簡(jiǎn)單地通過使用代表性的行或沿代表性的行的電壓來完成這樣的讀出。如對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯然的，改進(jìn)容限的諸如此類的其它變化也是可能的。
較佳地，在工廠掃描位的總體且將參考電壓“編程”至芯片內(nèi)，因此參考電壓相對(duì)良好地居中，以便針對(duì)由于使用劣化、溫度以及閾值和保持電壓的電壓變化造成的位變化進(jìn)行優(yōu)化。較佳地，對(duì)芯片上一個(gè)以上塊的大尺寸存儲(chǔ)器，或甚至對(duì)較大塊中塊的段，逐塊地調(diào)整參考電壓。參考可以被溫度和電壓補(bǔ)償，以便更好地跟蹤單元容限。在物理單元的多位方案中，可按照類似的方式創(chuàng)建多個(gè)參考電壓。將不同的電阻水平寫入給定單元可通過此處為每個(gè)單元一位描述的技術(shù)使用本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的技術(shù)允許每個(gè)單元多于一個(gè)位。例如，可創(chuàng)建并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)VREFl、附加的VREF2和VREF3來允許讀出四個(gè)不同的電阻范圍一因此可在一個(gè)物理單元上存儲(chǔ)兩個(gè)或多個(gè)邏輯位。通過這樣的技術(shù)，包括使用諸如二分搜索中使用的反饋/重寫，可在物理單元上存儲(chǔ)和讀出更多或更少的電阻水平或位。對(duì)減少的訪問延遲時(shí)間且當(dāng)訪問復(fù)位位時(shí)一旦超過VREF，即停止讀電流來避免觸發(fā)存儲(chǔ)器單元12b。在觸發(fā)選擇設(shè)備12a之后，列電壓快速至Vh，并從該電壓進(jìn)一步充電。對(duì)低于5000歐姆的低設(shè)定單元電阻和50ua的讀電流，因?yàn)楫?dāng)列充電時(shí)存儲(chǔ)器上的電壓可低于0. 3V，因此單元上的電壓主要是選擇設(shè)備12b的保持電壓。類似地，如果該單元被復(fù) 位，從該ots閾值電壓起繼續(xù)進(jìn)一步電容充電，將保持電壓加上存儲(chǔ)器元件12b上的電壓作為Vinitial (V初始)，所以在任何稍后的時(shí)間的電壓與Vh(Ots)相關(guān)。圖3的電路在某些實(shí)施例中可用于減少對(duì)Vhots的敏感性以及改進(jìn)定時(shí)準(zhǔn)確性和讀速度(與固定超時(shí)比較)，從而改進(jìn)讀過程中的讀延遲和電壓容限。此處，通過運(yùn)算放大器530緩沖所選讀列輸出C，所以節(jié)點(diǎn)D可通過差分串聯(lián)Cd和Rd的組合來驅(qū)動(dòng)對(duì)兩個(gè)比較器SDl和SD2的輸入。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可找到如在速率差分器中所使用的用于讀出對(duì)列充電的速率中的改變的其它替換和改進(jìn)方式。讀出放大器和定時(shí)電路525可包括運(yùn)算放大器530，如圖3中C處所示，運(yùn)算放大器基于來自所選中的線14c的電壓提供輸出電壓。如D處所示，運(yùn)算放大器530的輸出可按照530的輸出跟蹤其輸入的方式被反饋至其輸入。運(yùn)算放大器的輸出也被耦合至電容Cd和電阻器Rd。電容和電阻器一起產(chǎn)生差分輸出Vd。因此，電壓Vd基本上是所選列線14c的充電電壓C的改變導(dǎo)數(shù)的比率。讀出放大器和定時(shí)電流525也可包括含有接收差分列線電壓Vd的端子的比較器SDl0比較器SDl也從可調(diào)電壓源540接收電壓Vdl。比較器SDl的輸出端子提供將可調(diào)電壓Vdl與電壓Vd進(jìn)行比較的輸出SWC。該信號(hào)然后可被提供給定時(shí)電路545。定時(shí)電路545可由來自比較器SD2的讀使能信號(hào)READ EN使能，且由信號(hào)SWC或通過內(nèi)部超時(shí)停止。對(duì)比較器SD2的輸入也被耦合至節(jié)點(diǎn)Vd。比較器SD2被耦合至提供可調(diào)節(jié)電壓電平Vd2的電壓源550。比較器SD2提供示出電壓Vd與來自源550的可變電壓Vd2之間的比較的輸出。源540和550可以是芯片內(nèi)的且使用帶隙技術(shù)生成，帶隙技術(shù)使用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟悉的技術(shù)來適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償溫度和電源供應(yīng)變化。電壓源540的電壓VDl可被選為低于導(dǎo)數(shù)電壓Vd達(dá)到的最大值。電壓源550的電壓VD2可被選為適當(dāng)?shù)陀谠?40的電壓，且可接近0伏特。比較器SD2的輸出SAout可以被耦合至鎖存555，后者當(dāng)由經(jīng)由線SH的來自定時(shí)電路545的ReacLEN (讀)選通脈沖信號(hào)使能時(shí)存儲(chǔ)輸出信號(hào)。定時(shí)電路545根據(jù)來自比較器SD1、SD2和42的輸出將選通脈沖信號(hào)SH提供給鎖存555。例如，如果發(fā)生以下情況中的任一，位可以被復(fù)位并鎖存0 (且停止讀電流):列電壓超過VREF，或者因?yàn)楦淖兟适沟肰d超過Vdl然后下降至低于Vdl但VD在諸如大約10-20毫微秒的簡(jiǎn)短超時(shí)之后不下降至低于Vd2 (因此該位被鎖存為復(fù)位位)，所以SDl的輸出切換。因?yàn)樗俾蕦?dǎo)數(shù)電壓Vd超過Vdl然后又下降至低于Vdl (這對(duì)置位和復(fù)位位均可發(fā)生)SDl的輸出切換到高，然后切換到低。然后因?yàn)閂d也下降至低于Vd2，SD可切換。如果列在超時(shí)之后未超過VREF，或者如果由于因該位被置位而造成列充電(以及然后放電)的速率斜率的適當(dāng)改變使得Vd超過Vdl然后又下降至Vd2以下，所以SD2的輸出切換，則該位被鎖存為置位位“ I ”。參考圖4A，在讀操作過程中，瞬時(shí)列線電壓首先在時(shí)間t2從取消選定電壓朝向取決于存儲(chǔ)在所選中存儲(chǔ)器元件12b中的邏輯值的穩(wěn)態(tài)(所選列)Vfinal增加。 在切換時(shí)間tl，閾值設(shè)備12a達(dá)到閾值(觸發(fā))，將其上的電壓從Vthoum迅速地減少至Vhoum。隨后，存儲(chǔ)器元件12b上出現(xiàn)一些或全部的電壓差。在存儲(chǔ)器元件12b中存儲(chǔ)了置位位的情況中，線14c的電壓基本上減緩，或甚至開始朝較低的穩(wěn)態(tài)電壓減少。在存儲(chǔ)復(fù)位位的情況中，取決于該位的電阻以及選擇設(shè)備12a的閃回電壓Vsnap，該線電壓以較低的速率朝著高于置位位的值的穩(wěn)態(tài)值增加，且可當(dāng)列超過VREF時(shí)停止。導(dǎo)數(shù)電壓Vd對(duì)應(yīng)于線電壓的梯度。從而，在時(shí)間t2，當(dāng)啟動(dòng)讀時(shí)，導(dǎo)數(shù)電壓Vd開始從零增加，且迅速趨于水平直到設(shè)備12a觸發(fā)的時(shí)間tl。當(dāng)存儲(chǔ)器元件12b存儲(chǔ)置位位時(shí)，在tl之后，導(dǎo)數(shù)電壓Vd迅速減少，且甚至可以是負(fù)的。當(dāng)所選存儲(chǔ)器元件12b被置位(低電阻)時(shí)，所選列線上的電壓迅速接近穩(wěn)態(tài)值，因?yàn)镽C遠(yuǎn)遠(yuǎn)更低，因此導(dǎo)數(shù)電壓變成0伏特。因此，Vd可首先超過Vdl和Vd2，然后在穩(wěn)定于0伏特前下降至低于Vdl和Vd2兩者直到在讀周期關(guān)閉時(shí)切斷讀電流的時(shí)候。在存儲(chǔ)器元件12b存儲(chǔ)復(fù)位位的情況中，在tl之后，導(dǎo)數(shù)電壓Vd(復(fù)位)減少至低于Vd所達(dá)到的峰值電壓但仍高于在讀置位位過程中的最小電壓Vd(置位)。在tl之后，取決于讀電流乘以相對(duì)于選擇設(shè)備12a的Vsnap的單元復(fù)位電阻，線14c上的復(fù)位電壓可按照較低的梯度增加，甚至可以減少。由于復(fù)位位的較高電阻(RC遠(yuǎn)遠(yuǎn)較大)，相比置位電壓穩(wěn)定狀態(tài)Vfinal，更緩慢地接近復(fù)位穩(wěn)定狀態(tài)Vfinal。從而，復(fù)位導(dǎo)數(shù)電壓Vd(復(fù)位)可在12a達(dá)到閾值之后減少，但不如置位位減少得那么多。
導(dǎo)數(shù)電壓Vd首先超過來自源540(圖3)的第一電壓Vdl，然后降落至低于Vdl。來自比較器SDl的輸出最初位于低值，且在啟動(dòng)讀電流之后切換到高邏輯值。然后，因?yàn)閱卧牧械膭?dòng)態(tài)阻抗在選擇設(shè)備切換之后較小，減少Vfinal，由此減少列的充電率一從而降低Vd,因此列電壓的增加率減少，以使閾值元件12a觸發(fā)，當(dāng)閾值元件12a觸發(fā)時(shí)比較器SDl切換至低邏輯值。來自SD2的輸出信號(hào)最初位于高邏輯值，直到導(dǎo)數(shù)電壓Vd高于比Vdl低的電壓源550的電壓Vd2。當(dāng)導(dǎo)數(shù)電壓Vd降至低于電壓源550的電壓Vd2時(shí)，在置位位的情況中，比較器SD2的輸出信號(hào)再次切換回至高邏輯值。然后，定時(shí)塊從比較器SD2接收正向切換控制信號(hào)。從而，定時(shí)電路545確定(assert)定時(shí)信號(hào)SH，并使鎖存555能存儲(chǔ)來自比較器SD2的輸出信號(hào)的值，如果現(xiàn)在是高，則作為置位位。否則，在從tl起的預(yù)定超時(shí)周期(諸如10毫微秒)之后，當(dāng)閾值設(shè)備12a觸發(fā)時(shí)，比較器SD2的輸出信號(hào)仍處位于低邏輯值，且定時(shí)塊545使能鎖存555。來自鎖存555的鎖存值對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在所選存儲(chǔ)器元件12b中的邏輯值，且因?yàn)樵撐晃粗梦灰虼吮惠斎霝镺?；蛘吡锌蛇_(dá)到VREF，這也應(yīng)該觸發(fā)鎖存O以及通過停止列電流關(guān)閉讀周期。對(duì)閾值元件12a切換的檢測(cè)可適當(dāng)?shù)叵拗谱x電流脈沖的讀定時(shí)、延遲和持續(xù)時(shí)間。特別地，在某些實(shí)施例中，列14c電壓可在達(dá)到穩(wěn)態(tài)前被讀出，改進(jìn)了速度，且允許使用大于Ithoum的電流。在某些實(shí)施例中，使用具有基本上等于或大于存儲(chǔ)器元件12b的閾值電流的振幅的電流脈沖可改進(jìn)讀延遲。在某些實(shí)施例中，脈沖的持續(xù)時(shí)間可受限，以便通過避免在復(fù)位位上施加大于Vth的電壓來減少存儲(chǔ)器元件12b的假編程。如圖4A中所示，列節(jié)點(diǎn)C變高然后當(dāng)設(shè)備12a觸發(fā)時(shí)放慢或下降。對(duì)置位位，取決于當(dāng)設(shè)備12a觸發(fā)時(shí)12a選擇設(shè)備閃回電壓量以及12b存儲(chǔ)器中的IR電壓降，節(jié)點(diǎn)D (圖
3)停止或稍微下降。對(duì)復(fù)位位，節(jié)點(diǎn)D以與在設(shè)備12a觸發(fā)前相比較緩慢的邊沿速率增加。該邊沿速率由差分器讀出，且在輸出Vd中反映。隨著列充電率的調(diào)節(jié)(通過調(diào)節(jié)讀電流大小)，復(fù)位位的Vd (復(fù)位)可下降至Vdl以下，但在12a達(dá)到閾值之后仍高于Vd2。與此相反，置位位的VD(置位)下降至Vdl和Vd2兩者以下(或甚至變負(fù))，且在12a達(dá)到閾值之后在比較器SDl和SD2之間斷開。該比較器輸出Vdl可更優(yōu)化地用于使用定時(shí)電路545取代其它超時(shí)方法或?qū)REF的電壓讀出來啟動(dòng)數(shù)據(jù)選通脈沖的“超時(shí)”，因此與固定超時(shí)方法相比較，啟動(dòng)鎖存555來檢測(cè)置位。所以，在列超過選擇設(shè)備閾值電壓之后立刻鎖存數(shù)據(jù)，而無需等待查看VREF是否被電壓C超過(還是未超過)。如果輸入比較器42的參考電壓VREF被超過，則發(fā)出正讀的位被復(fù)位(或如果在適當(dāng)?shù)某瑫r(shí)之后未超過，則該位被置位)的信號(hào)。圖3和4的該實(shí)施例可通過使用對(duì)速率檢測(cè)器輸出電壓Vd的峰值檢測(cè)器來進(jìn)一步增強(qiáng)。如對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然的，峰值檢測(cè)器允許在讀該位的過程中將列改變率與峰值改變率作比較，來找出列改變率相對(duì)于峰值Vd減少了多少。在圖5中，比較器SDl和SD2被替代，它們的輸入改為驅(qū)動(dòng)源跟蹤器64輸入讀出(跟蹤)所選列節(jié)點(diǎn)充電率Vd的比較器98c和98d。此外，另一個(gè)源跟蹤器62創(chuàng)建類似轉(zhuǎn)換峰值改變率電壓。該電壓可通過單位增益運(yùn)算放大器60緩沖，由創(chuàng)建較低電壓B和C的電阻器或電容分壓器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。相對(duì)較高值的電阻器R4與電容C1并聯(lián)耦合以在讀周期之間復(fù)位節(jié)點(diǎn)，電阻被設(shè)為具有大約200毫微秒的R4C1延遲。在圖5中，在Cl上檢測(cè)峰值。電壓D和E由晶體管62和64驅(qū)動(dòng)?？商砑宇~外的n溝道晶體管來將這些晶體管中每一個(gè)的源極在周期結(jié)束時(shí)驅(qū)動(dòng)至接地，來復(fù)位節(jié)點(diǎn)直到下一讀周期。源跟蹤器62的輸出由運(yùn)算放大器60緩沖，后者又驅(qū)動(dòng)電阻分壓器Rl、R2和R3，分別創(chuàng)建較低的電壓B和C。Rl、R2或R3例如可使用激光弓I信修理技術(shù)來微調(diào)。中間節(jié)點(diǎn)B和C動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)對(duì)跟蹤在E和A處反映的Vd峰值的比較器98c和98d的參考輸入。比較器98c和98d執(zhí)行與圖3中的SDl和SD2類似的功能。然而，該其它實(shí)施例中的參考DC電壓540和550分別由動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的參考電平B和C取代。例如，對(duì)圖3實(shí)施例中的操作B和C可改為路由至SDl和SD2 (取代Vdl和Vd2)。與圖3中的固定電壓Vdl和Vd2進(jìn)行比較，在圖5的實(shí)施例中，在讀周期過程中將改變率與電壓相比較。最初，因?yàn)樵谶x擇設(shè)備12a觸發(fā)之前所選中單元的電阻最高，所以列 以最快的速率正向充電。以最高電阻，讀電流中的大多數(shù)對(duì)電容充電，并建立了該列上最快可能改變率。在該讀周期的其余時(shí)間，在對(duì)運(yùn)算放大器60的輸入、節(jié)點(diǎn)E和類似地對(duì)所緩存的節(jié)點(diǎn)A上檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)峰值改變率?？上鄬?duì)較快地驅(qū)動(dòng)R4C1電壓上升。然而，R4C1與讀周期中的活動(dòng)部分相比足夠大，因此E緩慢衰減，足夠緩慢使得所建立的峰值在讀周期達(dá)到峰值后的剩余部分中電壓非常少量地下降。在設(shè)備12a觸發(fā)之后，如果與所讀出的峰值相比，列的改變率下降很少，則該位被復(fù)位。對(duì)這種情況，對(duì)比較器98c和98d的輸入D可在此之后下降至低于VB但不低于W。通過使用峰值檢測(cè)器，B可被設(shè)為相對(duì)更接近于存儲(chǔ)在A上的該峰值改變率VE。諸如所選列位線電容的任何位與位之間的變量可與它們?cè)谶x擇設(shè)備12a觸發(fā)之后影響充電率相同的程度影響該峰值。從而，使用用于設(shè)置與Vdl和Vd2等效的參考電壓的峰值檢測(cè)器，與峰值改變率相比，列改變復(fù)位位速率的比較更準(zhǔn)確，以便更好地決定何時(shí)選擇設(shè)備12a觸發(fā)。如果該位被置位，因?yàn)樵谠O(shè)備12a觸發(fā)之后，與復(fù)位位相比，置位位的電阻改變將更大，所以D將在選擇設(shè)備12a觸發(fā)之后下降至低于電壓B和C兩者。使用通過讀出和存儲(chǔ) 峰值改變率來更準(zhǔn)確地設(shè)置該峰值改變率，由于相對(duì)于峰值，設(shè)定電平具有改進(jìn)的準(zhǔn)確性，電平B和C均可設(shè)為更接近于峰值改變率，但無疑低于峰值改變率。節(jié)點(diǎn)D跟蹤所選列線上上下下，為Vgs轉(zhuǎn)換。讀出列充電率的緩慢下降可用于使該列超時(shí)來鎖存數(shù)據(jù)并關(guān)閉讀周期。例如，如果節(jié)點(diǎn)D對(duì)比較器98c和98d的輸入首先上升至高于電壓B和C，然后下降至低于電壓B和C，那么該位被置位，且當(dāng)節(jié)點(diǎn)低于C時(shí)該周期可關(guān)閉。類似地，當(dāng)節(jié)點(diǎn)D超過B然后下降至低于B之后，可啟動(dòng)超時(shí)。在此后的較短時(shí)間段內(nèi)，諸如10毫微妙，如果節(jié)點(diǎn)D沒有下降至低于節(jié)點(diǎn)C則該周期可關(guān)閉，數(shù)據(jù)可被鎖存為復(fù)位。這后一方法有助于確保VREF未被超過，且甚至可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員用來除去VREF。然而，為了更好地使用該方法，相對(duì)于IRset，更偏好選擇設(shè)備12a中的增加的閃回電壓，且如果諸如通過增加處理中的設(shè)備的厚度來增加更多的Vots閃回，則可增加元件12b的閾值電壓。因此，圖5的電路可用作峰值檢測(cè)器來更精確地啟動(dòng)對(duì)圖3的電路的定時(shí)。且，該電路可用于在無需使用VREF的情況下諸如當(dāng)單元被復(fù)位處于較高電阻狀態(tài)時(shí)確定單元狀態(tài)，同時(shí)仍確保列電壓未超過存儲(chǔ)器讀出材料12b上的Vth。圖5的峰值檢測(cè)器可通過讀出從由圖5中的電路的運(yùn)算放大器60的速率檢測(cè)器輸出電壓的峰值的實(shí)質(zhì)下降，來進(jìn)一步細(xì)化對(duì)改變率的讀出。該下降當(dāng)選擇設(shè)備閾值被超過所以選擇設(shè)備12a從其上的Vth朝較低電壓Vh切換時(shí)發(fā)生，或者當(dāng)12a達(dá)到閾值“連通”時(shí)，至少設(shè)備12a和12b的電阻的串聯(lián)組合下降。相對(duì)于峰值，更精確地讀出任何下降(取代完全在由Vh、dv/dl等變化影響的基礎(chǔ)上)。如果斜率中的實(shí)質(zhì)改變?cè)谒x列充電開始(t2)之后的超時(shí)內(nèi)未快速發(fā)生，或未在選擇設(shè)備切換(tl)之后非?？焖?諸如在幾毫微秒之后)發(fā)生，則數(shù)據(jù)可被鎖存為復(fù)位，否則將鎖存為置位。在某些實(shí)施例中，通過使用峰值檢測(cè)器，選擇設(shè)備12a中電阻或位線電容的變化可更好地調(diào)節(jié)。即，最初對(duì)列的充電率是逐位自調(diào)節(jié)的。因此，Cl上的峰值電壓由電壓分壓器為減少而讀出和存儲(chǔ)，該電壓分壓器用于創(chuàng)建使用中與圖5中的540和550等效的圖5中的電壓B和C。當(dāng)選擇設(shè)備接通時(shí)使用動(dòng)態(tài)電壓可改進(jìn)讀出中的容限，且當(dāng)該位使用通過不必超時(shí)來讀出置位位而減少讀訪問延遲的電勢(shì)來置位時(shí)，使用動(dòng)態(tài)電壓可更好地確保檢測(cè)。
為了進(jìn)一步確保未通過對(duì)列電壓充電至可使復(fù)位12b存儲(chǔ)器達(dá)到閾值的過高的電壓而使Vth(oum)被超過，可讀出列上的電壓。如果達(dá)到高于鉗制VREF的電壓，則可停止讀電流，且將單元狀態(tài)鎖存為復(fù)位。這是代替當(dāng)使用圖3和圖5的實(shí)施例時(shí)僅等待超時(shí)的選通鎖存的替換時(shí)間。同樣，這可以是對(duì)無論使用峰值檢測(cè)器與否如果該位被復(fù)位則停止周期的進(jìn)一步保證，而不是僅等待自t2或tl開始的超時(shí)。轉(zhuǎn)向圖6,描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)500的一部分。系統(tǒng)500可用于無線設(shè)備，諸如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、具有無線能力的膝上型或便攜式計(jì)算機(jī)、web圖形輸入板、無線電話、尋呼機(jī)、即時(shí)消息通信設(shè)備、數(shù)字音樂播放器、數(shù)碼照相機(jī)或適用于無線地傳輸和/或接收信息的其它設(shè)備。系統(tǒng)500可用于以下系統(tǒng)中的任何一個(gè)中無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)、無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)系統(tǒng)、或蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)，而本發(fā)明的范圍不限于此方面。系統(tǒng)500包括控制器510、輸入/輸出(I/O)設(shè)備520 (例如，鍵盤、顯示器)、存儲(chǔ)器530、無線接口 540、數(shù)碼相機(jī)550、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM 560)，它們經(jīng)由總線550彼此I禹合。在一個(gè)實(shí)施例中，電池580可向系統(tǒng)500供應(yīng)電源。應(yīng)該注意,本發(fā)明的范圍不 限于含有這些組件中的任何或所有的實(shí)施例?？刂破?10可包括例如一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器等。存儲(chǔ)器530可用于存儲(chǔ)發(fā)送給系統(tǒng)500或由系統(tǒng)500發(fā)送的消息。存儲(chǔ)器530也可任選地用于存儲(chǔ)由控制器510在系統(tǒng)500的操作過程中執(zhí)行的指令，且可用于存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)。指令可被存儲(chǔ)為數(shù)字信息，而如此處所揭示，用戶數(shù)據(jù)可作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的一個(gè)扇區(qū)中，且存儲(chǔ)在作為模擬存儲(chǔ)器的另一扇區(qū)中。作為另一示例，在某一時(shí)刻可對(duì)給定扇區(qū)如此加以標(biāo)簽且用于存儲(chǔ)數(shù)字信息，稍后可對(duì)其重新加以標(biāo)簽，且重新配置來存儲(chǔ)模擬信息。可由一種或多種不同類型的存儲(chǔ)器提供存儲(chǔ)器530。例如，存儲(chǔ)器530可包括易失性存儲(chǔ)器(任何類型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、非易失性存儲(chǔ)器，諸如閃存和/或圖1、3或5中示出的存儲(chǔ)器10。I/O設(shè)備520可用于生成消息。系統(tǒng)500可使用無線接口 540來隨射頻(RF)信號(hào)一起發(fā)送和接收往來于無線通信網(wǎng)絡(luò)的消息。無線接口 540的示例可包括天線或無線收發(fā)機(jī)，諸如偶極天線，而本發(fā)明的范圍不限于此方面。同樣，I/O設(shè)備520可傳遞反映或者作為數(shù)字輸出(如果存儲(chǔ)數(shù)字信息)或者可以是模擬信息(如果存儲(chǔ)模擬信息)而存儲(chǔ)的物體的電壓。盡管以上提供了無線應(yīng)用中的示例，但本發(fā)明的實(shí)施例也可用于非無線應(yīng)用。盡管參考有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以從中理解無數(shù)修改和變化。所附權(quán)利要求書旨在覆蓋落入本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的所有這樣的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在由大于相變存儲(chǔ)器元件的閾值電流的讀電流驅(qū)動(dòng)的地址線上，讀未達(dá)到閾值的相變存儲(chǔ)器元件。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，包括在讀所述元件之后且在所述元件到達(dá)閾值之前減少所述電流。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，包括讀出所選地址線上的電平是高于還是低于參考電平。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，包括將所述存儲(chǔ)器元件串聯(lián)地耦合至不相變的硫?qū)僭鼗镞x擇設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，包括形成包含具有閾值電壓的選擇設(shè)備的存儲(chǔ)器元件陣列，并使用其閃回電壓低于所述存儲(chǔ)器元件的最小閾值電壓的選擇設(shè)備。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，包括使用其閃回電壓比所述存儲(chǔ)器元件的最小閾值電壓低大約O. 6伏特的選擇設(shè)備。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，包括使用具有低于其保持電壓加上最小存儲(chǔ)器元件閾值電壓的大約一半的閾值電壓的選擇設(shè)備。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，包括確定所述定址電壓的改變率。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，包括檢測(cè)所述定址線電壓的峰值改變率。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，包括將所述地址線的峰值改變率與其后續(xù)改變率進(jìn)行比較。
11.一種存儲(chǔ)器，包括相變存儲(chǔ)器單元的陣列，包含耦合至所述單元的地址線；電流源，以高于所述單元的閾值電流的電流來驅(qū)動(dòng)所述地址線；以及讀出放大器，用于讀出所述地址線，所述讀出放大器用于讀出所述定址線并在讀出存儲(chǔ)器單元狀態(tài)之后且在觸發(fā)所述存儲(chǔ)器元件之前減少所述電流。
12.如權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，所述單元包括與相變存儲(chǔ)器元件串聯(lián)的不可編程的、硫?qū)僭鼗镞x擇設(shè)備。
13.如權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，包括耦合至所述地址線的充電速率檢測(cè)器。
14.如權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，所述速率檢測(cè)器啟動(dòng)所選定的定時(shí)。
15.如權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，所述速率的改變被用于確定存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求14所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，參考信號(hào)發(fā)生器存儲(chǔ)參考電平，所述參考電平是在從所述線讀的過程中對(duì)所述地址線的峰值充電率。
17.如權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，所述發(fā)生器輸出所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的參考電平以供與所述峰值電平比較使用。
18.如權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，所述讀出放大器讀出所選地址線上的電平聞?dòng)谶€是低于參考電平。
19.如權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，所述讀出放大器比較在兩個(gè)不同的時(shí)刻定址線上的改變率。
20.—種系統(tǒng),包括處理器；耦合至所述處理器的電池；以及存儲(chǔ)器，包括含有耦合至相變存儲(chǔ)器單元的地址線的所述單元的陣列、以高于所述存儲(chǔ)器單元的閾值電流的電流驅(qū)動(dòng)所述地址線的電流源、以及在沒有使所述存儲(chǔ)單元達(dá)到閾值的情況下讀出所述單元的讀出放大器。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述單元包括串聯(lián)耦合至硫?qū)僭鼗锎鎯?chǔ)器元件的不可編程、硫?qū)僭鼗镞x擇設(shè)備。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)器包括耦合至所述地址線的參考信號(hào)發(fā)生器。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號(hào)發(fā)生器存儲(chǔ)來自所述線的充電電平的導(dǎo)數(shù)參考峰值速率。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號(hào)發(fā)生器減少來自所述線的信號(hào)的電平。
25.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括照相機(jī)。
26.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括其中信息存儲(chǔ)在其中由速率檢測(cè)器確定單元狀態(tài)的存儲(chǔ)器上的照相機(jī)。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括峰值檢測(cè)器。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括來自峰值檢測(cè)器的經(jīng)轉(zhuǎn)換的電平，以供與所述速率檢測(cè)器的輸出進(jìn)行比較使用。
全文摘要
可使用足夠高來達(dá)到相變存儲(chǔ)器元件閾值的讀電流來在沒有達(dá)到該存儲(chǔ)器元件閾值的情況下讀該元件。在某些情況中，較高的電流可改進(jìn)性能。該存儲(chǔ)器元件沒有達(dá)到閾值是因?yàn)?，在觸發(fā)該存儲(chǔ)器元件之前讀該元件并停止電流。
文檔編號(hào)G11C13/00GK102708920SQ20121020411
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者C·瑞斯塔, F·貝德司奇, G·卡薩格蘭德, R·蓋斯塔爾迪, W·D·帕金森 申請(qǐng)人:奧沃尼克斯股份有限公司