[发明专利]选通管复用结构的电阻存储器、阵列及其读操作方法

说明书

技术领域

本发明属存储器技术领域，具体涉及一种电阻存储器及其电阻存储器存储器阵列，尤其涉及一种高读取可靠性的选通管复用结构的电阻存储器、阵列及其读操作方法。

背景技术

存储器在半导体市场中占有重要的地位，由于便携式电子设备的不断普及，不挥发存储器在整个存储器市场中的份额也越来越大，其中90％以上的份额被FLASH占据。但是由于存储电荷的要求，FLASH不能随技术代发展无限制拓展，有报道预测FLASH技术的极限在32nm左右，这就迫使人们寻找性能更为优越的下一代不挥发存储器。最近电阻转换存储器(resistiveswitching memory)因为其高密度、低成本、可突破技术代发展限制的特点引起高度关注，所使用的材料有相变材料、掺杂的SrZrO₃、铁电材料PbZrTiO₃、铁磁材料Pr_1-xCa_xMnO₃、二元金属氧化物材料、有机材料等。二元金属氧化物(如Nb₂O₅，Al₂O₃，Ta₂O₅，Ti_xO，Ni_xO，CuxO等)的电阻存储器由于存储电阻材料在组份方面精确控制、与集成电路工艺兼容性及成本方面的潜在优势而格外受关注。

现有技术的电阻存储中，习知根据电阻存储器单元结构的选通管特点，可以分为1T1R结构和1TxR结构(x大于或等于2)，其中，1TxR结构是一种复用选通管结构的电阻存储器，通过多个存储电阻R公用一个选通管，减少了选通MOS管的数量而降低了每个存储电阻平均对应的芯片布图面积，能大大提高电阻器的密度。

现有技术公开了1TxR电阻存储器阵列结构示意图(图1)。如图1所示，该电阻存储器的特点是4个存储电阻公用一个选通MOS管，只是示意性地给出了4行2列存储器阵列结构，阵列中一共包括8个1TxR电阻存储器；包括4条相互平行的字线(横向)和8条相互平行的位线(纵向)，字线(WL)和位线(BL)相互垂直；每条位线上还包括一个位线选通管，其中102、103、104、105分别为存储电阻110、111、112、113所连接位线上的位线选通管；字线与选通管MOS器件的栅极连接；其中电阻存储器140、150、160、170为第一列的电阻存储器。如图示中1TxR电阻存储器140为例，1TxR电阻存储器140包括存储电阻110、111、112、113，还包括选通管100。其中，存储电阻110、111、112、113的一端都与选通管100的漏端连接，另一端分别连接不同的位线，因此实现存储电阻110、111、112、113可以公用一个选通管。选通管100的源端连接与阵列中的源线。每条字线与每条位线交叉对应一个存储电阻，从而可以实现对某个存储电阻的单独读取操作。

继续如图1所示，当对存储电阻110进行读操作时，选通器件100在行译码驱动输出信号的控制之下导通，位线译码器进行译码，其输出使位线选通管102打开，位线选通管件103、104、105均关断，读到的电流送到敏感放大器与参考电流进行比较得到结果。然而读到的电流并不只是通过存储电阻110的电流，在这样结构的存储器阵列中，存在漏电流(sneakingcurrent)。现有技术还公开了图1中读存储电阻110时实际的等效电路图(图2)。电流首先通过选通器件102，一路流过需要被操作的存储电阻110，另一路先流过所选中列未选中行的存储电阻，然后分成三路流过未选中行未选中列的存储电阻，然后再流过选中行未选中列的存储电阻，最后与流过需要被操作的存储电阻110的电流一同流过选通管。图2中箭头所示的电流是研究者所希望在存储单元块流过的电流，而其它流过除存储电阻110以外的电流则是漏电流(sneaking current)。因此实际读到的电流包括两部分，即通过存储电阻的电流和漏电流，如果存储阵列较大，那么漏电流就将占据读出电流的大部分，这样有可能造成误读的情况。因此现有技术所公开的结构电阻存储器(图1)的主要缺点是：读取可靠性低，其存储阵列做得越大，读操作时漏电流占据的比例越大，误读操作的可能性越大，因此其限制了向大容量高密度方向发展。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在的问题，提高复用选通管结构的电阻存储器的读操作可靠性。