[发明专利]电阻式存储器件、其操作方法以及具有该电阻式存储器件的系统

说明书

一种电阻式存储器件，包括：存储器单元阵列，包括多个电阻式存储器单元；地址解码器，适于对地址信号进行解码并且选择电阻式存储器单元；读/写控制电路，适于将数据编程至存储器单元阵列或从存储器单元阵列读取数据；电压发生器，适于产生操作电压并且将操作电压提供至地址解码器；以及控制器，适于响应于写入命令和多个写入数据而控制地址解码器、读/写控制电路和电压发生器以执行写入操作。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2013年10月23日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2013-0126635的韩国专利申请优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的各种实施例涉及一种半导体装置(更确切地，一种电阻式存储装置)、其操作方法以及一种具有该半导体装置的系统。

背景技术

针对具有非易失性而重复执行读取/写入操作的存储器件已经存在日益增长的需求，并且已经针对所述存储器件进行了持续地研究。

作为研究的结果，出现了电阻式存储器件。

在各种电阻式存储器件之中，相变存储器件包括用于储存数据的电阻元件和访问元件。当通过字线驱动访问元件来写入数据时，可以从位线向电阻元件施加写入电流来将电阻元件的电阻状态改变为结晶状态(低电阻状态)或非晶状态(高电阻状态)。

形成电阻元件的相变材料的电阻由于各种原因而增大。这被称为电阻漂移。

更具体地，尽管在电阻状态的目标范围内对存储器单元进行编程，但是由于电阻漂移而导致了存储器单元的电阻值随时间而逐渐增大。然后，在经过一定时间之后，存储器单元的电阻值可以超过目标电阻范围而到达另一状态的电阻范围。这时，存储器单元会丢失其中所存储的数据，并且存储器单元可以保留数据的时间长度被称作为保留时间。当保留时间过短时，不能保证存储器件的稳定操作。

图1是用于解释电阻式存储器单元随时间的电阻漂移的示图。

通常，电阻式存储器件通过编程与验证操作在存储器单元中写入所需要的数据。编程与验证操作指将数据编程至存储器单元并且验证编程数据的操作，重复所述操作直到存储器单元的电阻值落入电阻状态的目标范围内。

图1示出了其中存储器单元被编程以具有电阻状态R1或R2以及在约125ns之后执行验证读取操作的情形。参照图1，可以看出在电阻状态R1或R2的目标范围内的存储器单元的电阻随时间增大。特别地，在被编程为具有高电阻状态R2的存储器单元中明显地出现电阻漂移。

随着时间的推移，被编程以具有电阻状态R1的存储器单元的电阻持续地增大。当存储器单元的电阻超过参考电阻Ref时，即使存储器单元的数据随电阻状态R1被写入，该数据也不能被参考电阻Ref所区分开。

图2A和2B是用于解释电阻式存储器单元的电阻漂移的示图。

图2A示出了电阻随着时间推移而变化，以及图2B示出了电压随着时间推移而变化。

参照图2A和图2B，可以看出数据随电阻状态R1或R2被写入存储器单元之后电阻立即明显地改变。照此，可以知道：如以下的方程1所表达的，由电阻漂移引起的电阻变化与时间成指数式正比。

[方程1]

R(t)＝R(t₀)(t/t₀)^v

在本文中，t₀表示从写入操作的完成至初始读取操作所经历的时间量，R(t₀)表示初始电阻值，v表示漂移系数，以及t表示在时刻t₀之后直到电阻元件的电阻值被读取的时间间隔。