電阻式存儲(chǔ)器件的制作方法
【專利說明】電阻式存儲(chǔ)器件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年4月4日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2014-0040558的韓國專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及電阻式存儲(chǔ)器件，且更具體地涉及電阻式存儲(chǔ)器件的讀取操作。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，由于在激光熔斷器中編程的數(shù)據(jù)可以通過激光熔斷器是否被激光切斷來確定，所以激光熔斷器僅在晶片狀態(tài)下可編程。然而，在晶片被封裝之后，激光熔斷器是不可編程的。
[0005]在下文中，被稱為電熔絲(e-fuse)的電子熔斷器被用于克服激光熔斷器的這種限制。電熔絲使用晶體管，晶體管基于晶體管的柵極和漏極/源極之間的電阻的變化來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
[0006]圖1是圖示由作為電阻器或電容器進(jìn)行操作的晶體管形成的電熔絲的示圖。
[0007]參見圖1，電熔絲包括晶體管T，晶體管T具有柵極G和漏極D/源極S，接地電壓被供應(yīng)至漏極D/源極S。
[0008]當(dāng)對(duì)于晶體管T可耐受的電源電壓被供應(yīng)至柵極G時(shí)，電熔絲作為電容器C進(jìn)行操作。因而，在柵極G和漏極D/源極S之間不存在電流流動(dòng)。然而，當(dāng)對(duì)于晶體管T不可耐受的高電壓被施加至柵極G時(shí)，晶體管T的柵氧化物被破壞，使得柵極G和漏極D/源極S彼此短路，因而電熔絲作為電阻器R進(jìn)行操作。因此，電流在電熔絲的柵極G和漏極D/源極S之間流動(dòng)。電熔絲的數(shù)據(jù)通過柵極G和漏極D/源極S之間的電阻值來識(shí)別。
[0009]圖2是圖示包括電熔絲的存儲(chǔ)器件(即，電阻式存儲(chǔ)元件)的圖示。
[0010]參見圖2，存儲(chǔ)器件包括電阻式存儲(chǔ)元件M、數(shù)據(jù)線DL、負(fù)載210和感測(cè)放大器220。在下文中，描述對(duì)電阻式存儲(chǔ)元件M進(jìn)行編程的操作和讀取儲(chǔ)存在電阻式存儲(chǔ)元件M中的數(shù)據(jù)的操作。
[0011]在編程操作或破裂操作期間，可以破壞電熔絲的柵氧化物的高電壓被施加至電阻式存儲(chǔ)元件M的柵極G。一般使用大于約6V的電源電壓通過電荷泵浦方法來產(chǎn)生高電壓。因而，電阻式存儲(chǔ)元件M作為具有相對(duì)低的電阻值的電阻器進(jìn)行操作。當(dāng)電阻式存儲(chǔ)元件M未被編程時(shí)，電阻式存儲(chǔ)元件M作為具有相對(duì)高的電阻值的電容器進(jìn)行操作。
[0012]在讀取操作期間，適于讀取操作的電壓(例如，約3V)被施加至電阻式存儲(chǔ)元件M的柵極G。因而，從電阻式存儲(chǔ)元件M經(jīng)由數(shù)據(jù)線DL和負(fù)載210形成電流路徑。由于電阻式存儲(chǔ)元件M在電阻式存儲(chǔ)元件M被編程時(shí)具有相對(duì)低的電阻值，所以電流流經(jīng)負(fù)載210。數(shù)據(jù)線DL的電壓電平由于流動(dòng)的電流的原因而增加。由于電阻式存儲(chǔ)元件M作為電容器進(jìn)行操作，即，電阻式存儲(chǔ)元件M在電阻式存儲(chǔ)元件M未被編程時(shí)具有高電阻值，所以少量電流流經(jīng)負(fù)載210。因而，數(shù)據(jù)線DL的電壓電平處于低狀態(tài)。感測(cè)放大器220通過將數(shù)據(jù)線DL的電壓電平與參考電壓VREF進(jìn)行比較來產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)DATA。
[0013]由于用來感測(cè)數(shù)據(jù)的充足電流流經(jīng)數(shù)據(jù)線DL，所以相對(duì)高的電壓(例如，約3V)必須在讀取操作期間被施加至電阻式存儲(chǔ)元件M的柵極。因此，從外部施加的電源電壓(例如，小于約1.5V)通過被升高而用于讀取操作。然而，高電壓的使用給存儲(chǔ)器件的讀取操作帶來大負(fù)擔(dān)。盡管必須在編程操作期間使用具有范圍從約6V至約7V的較高電平的電壓，但是由于編程操作不如讀取操作執(zhí)行得頻繁，所以高電壓的使用不會(huì)給存儲(chǔ)器件的編程操作帶來大負(fù)擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的各種實(shí)施例針對(duì)可以在不使用高電平電壓的情況下執(zhí)行讀取操作的電阻式存儲(chǔ)器件。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種電阻式存儲(chǔ)器件包括:電阻式存儲(chǔ)器單元，其具有基于儲(chǔ)存于其中的數(shù)據(jù)的邏輯值而變化的電阻值；電流放大塊，其適于將流經(jīng)電阻式存儲(chǔ)器單元的電流放大N倍，其中，N是大于I的自然數(shù)；以及感測(cè)塊，其適于基于放大的電流來感測(cè)數(shù)據(jù)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種電阻式存儲(chǔ)器件包括:單元陣列，其包括多個(gè)電阻式存儲(chǔ)器單元，每個(gè)電阻式存儲(chǔ)器單元具有電阻式存儲(chǔ)元件和開關(guān)元件；行控制電路，其適于將讀取電壓施加至所述單元陣列的列線之中選中的行的存儲(chǔ)元件，并且通過接通選中行的開關(guān)元件來將所述選中行的存儲(chǔ)元件與列線電連接；列控制電路，其適于將所述單元陣列的列線之中選中的列線與數(shù)據(jù)線電連接；第一電流放大塊，其適于將流經(jīng)所述數(shù)據(jù)線的電流放大N倍，其中，N是大于I的自然數(shù)；以及第一感測(cè)塊，其適于基于放大的電流來感測(cè)數(shù)據(jù)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種電阻式存儲(chǔ)器件包括:單元陣列，其包括多個(gè)電阻式存儲(chǔ)器單元，每個(gè)電阻式存儲(chǔ)器單元具有電阻式存儲(chǔ)元件和開關(guān)元件；行控制電路，其適于將讀取電壓施加至所述單元陣列的列線之中選中的行的存儲(chǔ)元件，并且通過接通選中行的開關(guān)元件來將所述選中行的存儲(chǔ)元件與列線電連接；列控制電路，其適于將所述單元陣列的列線之中選中的列線與數(shù)據(jù)線電連接；第一電流放大塊，其適于將流經(jīng)所述數(shù)據(jù)線的電流放大N倍，其中，N是大于I的自然數(shù)；第一感測(cè)塊，其適于基于放大的電流來感測(cè)數(shù)據(jù)；第二電流放大塊，其與所述列線之中的一個(gè)列線耦接，并且適于將流經(jīng)耦接的列線的電流放大N倍；以及第二感測(cè)塊，其適于基于被所述第二電流放大塊放大的電流來感測(cè)數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0018]圖1是圖示由作為電阻器或電容器進(jìn)行操作的晶體管形成的電熔絲的示圖；
[0019]圖2是圖示包括電熔絲的存儲(chǔ)器件的示圖；
[0020]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器件的示圖；
[0021]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器件的示圖；
[0022]圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器件的示圖；
[0023]圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器件的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在下文中，以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。更確切地，提供了這些實(shí)施例，使得本公開充分和完整，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在本公開中，同樣的附圖標(biāo)記在本發(fā)明的各種附圖和實(shí)施例中指代同樣的部分。
[0025]在附圖中，為了便于圖示，與實(shí)際物理厚度和間隔相比，部件的厚度和長(zhǎng)度被夸大。在以下描述中，可以省略已知相關(guān)功能和構(gòu)成的詳細(xì)解釋以避免不必要地模糊本發(fā)明的主題。此外，“連接/耦接”表示一個(gè)部件與另一個(gè)部件直接耦接，或者經(jīng)由另一個(gè)部件間接耦接。在本說明書中，只要未在句中特意提及，單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式。此外，在說明書中使用的“包括/包含”或“包括有/包含有”表示存在或添加一個(gè)或更多個(gè)部件、步驟、操作和元件。
[0026]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電阻式存儲(chǔ)器件的示圖。
[0027]參見圖3，電阻式存儲(chǔ)器件可以包括電阻式存儲(chǔ)器單元301、電流放大塊310和感測(cè)塊330。
[0028]電阻式存儲(chǔ)器單元301可以包括電阻式存儲(chǔ)元件M，并且電阻式存儲(chǔ)元件M可以是電熔絲元件。電阻式存儲(chǔ)元件M可以基于儲(chǔ)存在其中的數(shù)據(jù)的邏輯值而具有低電阻值或高電阻值。例如，電阻式存儲(chǔ)元件M在電阻式存儲(chǔ)元件M通過供應(yīng)至柵極G的高電壓被編程或破裂時(shí)可以具有低電阻值，以及電阻式存儲(chǔ)元件M在電阻式存儲(chǔ)元件M未被編程或破裂時(shí)可以具有尚電阻值。
[0029]電流放大塊310可以將流經(jīng)電阻式存儲(chǔ)器單元301的電流放大N倍，其中，N是大于I的自然數(shù)。電流放大塊310可以包括第一電流鏡單元311和第二電流鏡單元321。第一電流鏡單元311將流經(jīng)數(shù)據(jù)線DL的電流鏡像N次，數(shù)據(jù)線DL是電流放大塊310的輸入線，并且第二電流鏡單元321將被第一電流鏡單元311鏡像的電流鏡像至輸出線D。第一電流鏡單元311可以包括第一晶體管312、第二晶體管313、第三晶體管314、第四晶體管315和第五晶體管316。第一晶體管312響應(yīng)于初始化信號(hào)INIB來將數(shù)據(jù)線DL與第一節(jié)點(diǎn)A耦接。第二晶體管313響應(yīng)于第一節(jié)點(diǎn)A的電壓電平來汲取第一節(jié)點(diǎn)A的電流。第三晶體管314響應(yīng)于初始化信號(hào)INI來汲取第一節(jié)點(diǎn)A的電流。第四晶體管315響應(yīng)于第一節(jié)點(diǎn)A的電壓電平來汲取第二節(jié)點(diǎn)B的電流。第五晶體管316響應(yīng)于初始化信號(hào)INIB來將第二節(jié)點(diǎn)B與第三節(jié)點(diǎn)C耦接。第二電流鏡單元321可以包括第六晶體管322和第七晶體管323。第六晶體管322響應(yīng)于第三節(jié)點(diǎn)C的電壓電平來將電流提供至第三節(jié)點(diǎn)C，以及第七晶體管323響應(yīng)于第三節(jié)點(diǎn)C的電壓電平來將電流提供至輸出線D。初始化信號(hào)INI和INIB可以在電阻式存儲(chǔ)器件的初始化期間具有邏輯高電平和邏輯低電平，并且在其后具有低電平和高電平。初始化信號(hào)INIB是初始化信號(hào)INI的互補(bǔ)信號(hào)。
[0030]感測(cè)塊330可以基于由電流放大塊310放大的電流(其流經(jīng)輸出線D的電流)來感測(cè)數(shù)據(jù)。感測(cè)塊330可以包括第一反相器331和第二反相器332，第一反相器331和第二反相器332的輸入端子和輸出端子彼此耦接。第八晶體管341可以初始化感測(cè)塊330和第三反相器342的數(shù)據(jù)，并且將感測(cè)塊330所感測(cè)的輸出數(shù)據(jù)DATA輸出。
[0031]下面參照?qǐng)D3描述電阻式存儲(chǔ)器件的讀取操作。在電阻式存儲(chǔ)器件的初始化期間，基于初始化信號(hào)INI和INIB，第一晶體管312和第五晶體管316可以斷開，并且第三晶體管314和第八晶體管341可以接通。結(jié)果，第一節(jié)點(diǎn)A可以初始化