[发明专利]可变电阻存储器设备及其驱动方法

说明书

技术领域

本公开涉及包括存储元件的可变电阻存储器设备，该存储元件的电阻由于在存储元件的相对端施加设置在不同极性的信号而改变，并且本公开涉及用于驱动该可变电阻存储器设备的方法。

背景技术

已知一种具有包括在可变电阻存储器设备的每个存储器单元内的存储元件的可变电阻存储器设备，所述存储元件充当电阻由于导电离子（conductive ions）注入绝缘膜或这样的离子从绝缘膜撤出而变化的存储元件。对于关于可变电阻存储器设备的更多信息，参见诸如K.Aratani等“A Novel Resistance Memory with High Scalability and Nanosecond Switching”，Technical Digest IEDM 2007，第783页到第786页上的文献。

存储元件具有层积结构（laminated structure），其中在两个电极之间的位置形成用于提供导电离子和绝缘膜的层。

以上提到的每个存储器单元被配置为包括在第一和第二线之间的位置彼此串联连接的存储元件和存取晶体管，所述第一和第二线可通过采用有源矩阵驱动方法来驱动。由于存储器单元具有一个存取晶体管（T）和一个如上所述具有可变电阻器（R）的存储元件，因此该存储器单元被称为1T1R存储器单元。

此外，包括这样的1T1R存储器单元的可变电阻存储器设备被称为ReRAM（电阻随机存取存储器）。

正如在诸如K.Aratani等“A Novel Resistance Memory with High Scalability and Nanosecond Switching”，Technical Digest IEDM 2007，第783页到第786页的文献中所描述的，在ReRAM中，电阻的量值与数据已经被写入存储元件的状态和数据已经从存储元件擦除的状态相关联。通过施加ns（纳秒）量级的具有短持续时间的脉冲，向存储元件中写入数据以及从存储元件中擦除数据。因此，以与RAM（随机存取存储器）相同的方式，ReRAM能够以高速执行操作，并充当NVM（非易失性存储器），这是备受关注的。

在诸如ReRAM和MRAM的可变电阻存储器设备中，高电阻状态和低电阻状态被识别为其中数据已经被写入存储元件的状态和数据已经从存储元件擦除的状态。因此需要产生在诸如日本专利特许公开No.2010-049730的文献中描述的参考电流。MRAM是自旋注入磁阻RAM。

为了有效地抑制过程变化和诸如温度特性追随影响的影响，由参考单元产生参考电流，参考单元使用同样的元件作为存储器单元，存储器单元使用参考电流作为用于识别存储的信息的电流。

此外，为了获得参考电流，通过使用两个或更多个单独的单元或者单独的单元的组合产生参考电流。两个或更多个单独的单元是处于存储器单元的高电阻状态和低电阻状态下的单独的单元。对于两种不同类型的状态，以同样的读电流方向读出数据。

发明内容

然而在可变电阻存储器设备的情况下，读电流还被作为记录电流。因此，取决于电阻状态，在一些情况下会执行不正确的写操作。

此外，通常一个参考单元被提供给许多位。因此，对参考单元的存取频率大约是对普通存储器单元的存取频率的三到五倍。因此，有必要保持更稳定的电阻状态。

然而由于对参考单元的存取频率较高，因此无意中执行的不正确的写操作的可能性不可避免地增加。

因此，期望提供一种可变电阻存储器设备，其能够通过根据参考单元的电阻状态设置读电流的配置生成具有较高的可靠性的参考电流，而不会引起由不正确的写操作造成的电阻改变。此外，期望提供一种用于驱动该可变电阻存储器设备的方法。

根据本公开的实施例的可变电阻存储器设备包括：

存储器阵列部分，包括使用存储元件的主存储器单元，所述存储元件的电阻根据施加到该存储元件的相对端的设置在不同极性的信号，以可逆的方式增大或减小；以及

参考单元部分，包括配备有存储元件的参考单元，所述存储元件的电阻根据施加到该存储元件的相对端的设置在不同极性的信号，以可逆的方式增大或减小，并且该参考单元部分生成用于识别主存储器单元的数据的参考电流。根据参考单元的电阻状态设置充当参考电流的所施加电流的方向。

一种根据本公开的另一个实施例的用于驱动可变电阻存储器设备的方法，包括：

通过向存储元件的相对端施加设置在不同极性的信号以便以可逆的方式增大或减小电阻而改变主存储器单元的存储元件的电阻，来从主存储器单元读出数据到第一位线；