[发明专利]用于感测及确定边限存储单元的存储器装置及其操作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于可编程电阻存储器装置，其包含相变存储器装置，且本发明是有关于与维护储存于此类装置中的数据值相关联的更新(refresh)技术。

背景技术

可通过施加处于适合在集成电路中实施的电平的电流来致使基于相变的存储材料(如基于硫族化合物的材料及类似材料)在存储元件的主动区中在非晶相与结晶相之间变相。非晶相的特征在于电阻率高于结晶相，且可容易地感测电阻差异以指示数据。

为了达成高密度存储器，需要较小的存储单元结构。然而，减小相变材料元件及/或电极的尺寸的尝试可能会引起数据保留问题。举例而言，在被编程至在存储元件的主动区中具有非晶相材料的高电阻状态的存储单元中，环境条件可能因主动区的较小部分的重新结晶而引起电阻漂移。当电阻的漂移超出为经编程的数据值指定的感测边限(sensing margin)时，则数据遗失。在其它类型的可编程电阻存储材料中可能出现类似问题。

因此，人们已研究出基于更新操作(如动态随机存取存储器中所遇到的更新操作)来改良相变存储器装置的数据保留的方法。见Fuji的美国专利申请公开案第US 2006/0158948 A1号。

然而，仍然需要高效的技术来侦测需要更新的存储单元(本文中称之为边限存储单元(margin cell))，并以正确的数据值来更新此类存储单元。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于用边限存储单元侦测及更新程序来操作存储器装置的方法，其中所述存储器装置包含可编程电阻存储单元(诸如具有相变存储元件的存储单元)阵列，以及耦接至所述阵列的一组感测放大器，感测放大器感测位线上的电压或电流变化，其中位线耦接至选定存储单元。用于边限存储单元侦测及更新的方法包括：读取选定存储单元；测量在读取期间与选定存储单元的电阻相关的时间间隔；以及在测得时间落入预定范围内的情况下致能更新程序。更新程序包含：判定储存于选定存储单元中的数据值；以及更新选定存储单元中的数据值。可通过在位线上的电压或电流跨越临界值的转变的感测间隔内，侦测时序(timing)，以测量所述时间间隔。侦测时序是由感测放大器来操作。

可通过以下方式来判定储存于选定存储单元中的数据值：储存第一参数，此第一参数指示针对选定存储单元测量出的时间间隔的长度；将参考数据值写入至选定存储单元；测量，此第二时间间隔在写入参考数据值之后与选定存储单元的电阻相关；储存第二参数，此第二参数指示第二时间间隔的长度；以及将第一参数与第二参数进行比较。

在可编程电阻存储单元包含具有对应于第一数据值的设定状态及对应于第二数据值的复位状态的相变存储元件的实施例中，参考数据值可为第一数据值或第二数据值。在使用第一数据值(设定状态)的情况下，若第一参数比第二参数大预定量以上，则所述程序指示选定存储单元的数据值是第二数据值(复位状态)，否则指示选定存储单元的数据值是第一数据值。若选定存储单元的数据值被指示为第二数据值，则执行将第二数据值写入至选定存储单元的程序。在将第二数据值(复位状态)用作所述参考数据值的情况下，若第一参数比第二参数小预定量以上，则所述程序指示选定存储单元的数据值是第一数据值(设定状态)。若选定存储单元的数据值被指示为第一数据值，则执行将第一数据值写入至选定存储单元的程序。

在一些实施例(其中存储器装置包含执行用于将数据值写入阵列中的写入程序的逻辑)中，写入程序包含将第一数据值(设定状态)储存于选定存储单元中的设定程序，以及将第二数据值(复位状态)储存于选定存储单元中的复位程序。用于正常写入操作的设定程序及复位程序的特征在于设定偏压配置及复位偏压配置。更新选定存储单元中的第一数据值的更新设定程序可包含施加更新设定偏压配置，其不同于正常写入模式下所施加的设定偏压配置。同样，更新选定存储单元中的第二数据值的更新复位程序可包含施加更新复位偏压配置，其不同于正常写入模式下所施加的复位偏压配置。可施加用于更新复位及设定的不同偏压配置，其具有较高的功率或较长的脉冲，以便致能对使用正常写入模式偏压配置难以编程的存储单元的复位或设定。

在本文所描述的一个实施例中，控制器通过执行包含以下步骤的程序来判定储存于选定存储单元中的数据值：储存边限存储单元的初始电阻；将选定存储单元设定为设定状态；测量设定状态电阻；将选定存储单元复位为复位状态；测量复位状态电阻；以及在初始电阻较接近于设定状态电阻而非较接近复位状态电阻的情况下，则指示选定存储单元的数据值是第一数据值，否则指示选定存储单元的数据值是第二数据值。设定步骤及复位步骤可以任一次序执行。