[发明专利]偏压发生器及产生用于半导体存储器件的偏压的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年12月28日递交的韩国专利申请10-2006-0136115 和于2007年1月11日递交的韩国专利申请10-2007-0003123的权益，在这里 通过引用合并其共同的主题。

技术领域

本发明涉及偏压发生器及产生用于半导体存储器件的偏压的方法。更加 特别地，本发明涉及已经增加了读出容限(sensing margin)和并提高了电阻 分散曲线(resistance dispersion curve)的分辨率的偏压发生器，以及在半导 体存储器件内产生偏压的相关的方法。

背景技术

理想的半导体存储器件将具有高的数据存储容量但是在低功耗下运行。 因此，已经花费相当多研制和开发努力来研发高密度集成式非易失性存储器 件。这种存储器件的突出的例子包括相变随机存取存储器(PRAM)、电阻式 随机存取存储器(RRAM)以及磁性随机存取存储器(MRAM)。

该PRAM使用一种或多种相变材料以与材料相态相关联地存储数据。当 前的相变材料包括硫族化物，该硫族化物具有随着相态而变化的电阻，该相 态可以通过施加热能而改变。这样的一种材料是GexSbyTez(在下文中，称 作“GST”)，其是锗(Ge)、锑(Sb)和碲(Te)的合金。

能够并入在PRAM内的相变材料必须能够非常迅速而稳定地改变相态 (例如，在晶态和非晶态之间)。在传统的PRAM器件中，该相变材料在非 晶态下具有高电阻，而在晶态下具有低电阻。像在半导体存储器件中的普遍 使用的那样，该相变材料的该非晶态可以被限定为‘RESET’状态或数据值‘1’， 并且该晶态可以被限定为‘SET’状态或数据值‘0’，反之亦然。

在PRAM内的普通存储单元类型包括晶体管结构或二极管结构。具有晶 体管结构的存储单元包括串联连接的相变材料和存取晶体管。具有二极管结 构的存储单元包括串联连接的相变材料和二极管。

与具有晶体管结构的PRAM存储单元相比，具有二极管结构的PRAM存 储单元能够施加相对大的写入电流，该写入电流随着所施加的电压按指数规 律增加。这个较大的写入电流能力允许在PRAM存储单元的阵列的实现中使 用相对小的二极管，从而减小构成存储器件的总体尺寸。因此，期望的是具 有二极管结构的PRAM存储单元在需要高集成度、高操作速度以及低功率消 耗的存储器件中将被越来越多地使用。

图1图解具有二极管结构的PRAM存储单元50。如图1所示，PRAM存 储单元50包含二极管D和可变电阻器R。使用一种或多种相变材料实现该可 变电阻器。

形成存储单元50的二极管D连接在字线WL和可变电阻器R之间。即， 二极管D的阴极端连接到该字线WL，并且阳极端连接到该可变电阻器R的 一端。该可变电阻器R的另一端连接到位线。

在合并有类似于存储单元50的存储单元的阵列的半导体存储器件中，使 用可变电阻器R的可逆特性执行数据写入操作。即，在施加到存储单元50 的写入操作期间，通过该位线BL和该字线WL转换将电流提供给低电压电 平或地电平。然后，向二极管D施加正向偏压，以致在该位线BL和该字线 WL之间形成电流通路。然后，相对于正被施加的电流和该电流的施加时间 改变可变电阻器R的相位。通过低电阻状态表示的‘SET数据’或通过高电阻 状态表示的‘RESET数据’中的任一个可以被存储在存储单元50中。在工作例 子中，该SET数据可以与数据值‘0’相关联并且该RESET数据可以与数据值‘1’ 相关联，反之亦然。

读取操作可以通过区别存储单元50的状态用来确定所存储的数据值。 即，流过存储单元50的电流的总值与其电阻状态有关。当RESET数据被存 储在存储单元50中时，存储单元50具有高电阻值并且通过存储单元50的电 流相对较小。然而，当SET数据被存储在存储单元50中时，存储单元50具 有低电阻值并且通过存储单元50的电流相对较大。因此，可以根据通过存储 单元50的电流的电平或根据与通过存储单元50的电流的电平相关联的电压 电平改变读出数据。

将参照用于如图2所示的PRAM器件的示范性数据读取电路在一些补充 细节上描述存储在PRAM存储单元中的读出数据的功能。

在图2中，用于PRAM器件的数据读取电路包含：读出放大器S/A、电 流源20、箝位单元10、列选择单元40以及单元阵列块30。