用于可编程电阻存储器单元的读取的电流源的制作方法

背景技术：

1、存储器广泛用于各种电子设备，诸如蜂窝电话、数字相机、个人数字助理、医疗电子器件、移动计算设备、非移动计算设备和数据服务器。存储器可包括非易失性存储器或易失性存储器。即使当非易失性存储器未连接至电源(例如，电池)时，非易失性存储器也允许存储和保留信息。

2、存储器单元可以驻留在交叉点存储器阵列中。在具有交叉点型架构的存储器阵列中，一组导电线跨衬底的表面延伸，并且另一组导电线形成于前一组导电线上方，在衬底上方沿垂直于前一组导电线的方向延伸。存储器单元位于这两组导电线的交叉点结处。

3、可编程电阻存储器单元由具有可编程电阻的材料形成。在二进制方法中，可编程电阻存储器单元可编程到两个电阻状态中的一个电阻状态：高电阻状态(hrs)和低电阻状态(lrs)。在一些方法中，可以使用超过两种电阻状态。一种类型的可编程电阻存储器单元是磁阻式随机存取存储器(mram)单元。mram单元使用磁化来表示所存储的数据，这与使用电荷来存储数据的某些其他存储器技术相反。通过改变mram单元内的磁性元件(“自由层”)的磁化方向将数据位写入mram单元，并且通过测量mram单元的电阻来读取位。

4、在交叉点存储器阵列中，每个存储器单元可以包含与具有可编程电阻的材料串联的阈值开关选择器。阈值开关选择器具有高电阻(处于断开或非导电状态)，直到其被偏置到高于其阈值电压(vt)的电压或高于其阈值电流的电流为止，并且直到其电压偏置降到低于vhold(“voffset”)或电流低于保持电流ihold为止。在超过vt之后并且在超过阈值开关选择器两端的vhold时，阈值开关选择器具有低电阻(处于接通或导电状态)。阈值开关选择器维持接通，直到其电流降低到保持电流ihold以下，或者电压降低到保持电压vhold以下。当发生这种情况时，阈值开关选择器返回断开(较高)电阻状态。为了读取存储器单元，在可以确定该存储器单元的电阻状态之前，通过接通来激活阈值开关选择器。阈值开关选择器的一个示例是双向阈值开关(ots)。

5、在用于读取交叉点阵列中的可编程电阻存储器单元的强制电流技术中，将电流驱动到选定以供读取的存储器单元(“所选择的存储器单元”)。电流将对所选择的存储器单元上的电压进行充电，直到阈值开关选择器接通为止。接着，当驱动读取电流通过所选择的存储器单元的可编程电阻存储器元件时，感测所选择的单元上的电压。

6、用于读取可编程电阻存储器单元的一种技术可称为全局参考读取。全局参考读取有时称为中点读取或中点参考读取。全局参考读取可使用处于较低电阻状态(lrs)与较高电阻状态(hrs)之间的参考电压。这里，lrs和hrs是指响应于读取电流而出现在单元上的电压。例如，中点参考可以是处于对应于感测具有lrs或hrs的单元的两个电压中间的参考电压。在强制电流方法中，基于所感测电压是高于还是低于参考电压中点来确定存储器单元的状态。

7、用于读取可编程电阻存储器单元的另一技术通常称为破坏性自参考读取(srr)。在srr中，基于感测单元本身来生成参考，而非使用独立于单元状态的中点参考。在破坏性srr中，有可能因srr的写入操作而改变(例如，破坏)存储器单元的状态。一种srr技术包括第一次读取(read1)、对已知状态(例如，hrs)的破坏性写入和第二次读取(read2)。比较两次读取的结果以确定单元的原始状态。用于第一次读取的一种技术是在存储器单元中施加读取电流，从而在该单元上产生具有表示存储器单元的电阻的量值的电压。该电压被存储并且可被调整(例如，升高或降低150mv)以便与来自第二次读取的电压样本进行比较。电压调整可为每一状态的mram上的信号差的大约一半。例如，如果mram低电阻状态(lrs)为25千欧姆，高电阻状态为50千欧姆，并且读取电流为15ua，则状态改变的差为375mv，因此可从srr的read1存储电压进行约180mv的调整。存储器单元的原始状态的确定取决于第一调整读取电压与第二读取电压之间的差异。例如，如果上调来自srr的read1的第一取样电压并且写入到hrs，那么如果该单元最初处于hrs，则来自read2的第二取样电压应与read1大致相同并且因此低于第一上调电压。然而，如果该单元最初处于lrs，则归因于hrs的较高read2电压，来自read2的第二取样电压应高于来自read1的上调电压。

8、对于中点读取和srr两者，读取的准确性取决于所感测电压的准确性。如所述，读取电流应具有预定量值。然而，由于电流源中的限制，读取电流的量值可能取决于存储器单元上的电压而变化。即使读取电流中百分之几的小变化也可显著减小读取裕度。

技术实现思路

技术特征：

1.一种装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个控制电路被进一步配置为：

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述一个或多个控制电路被进一步配置为：

4.根据权利要求1所述的装置，其中：

5.根据权利要求1所述的装置，其中：

6.根据权利要求1所述的装置，其中：

7.根据权利要求6所述的装置，其中：

8.根据权利要求1所述的装置，其中：

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置还包括所述存储器阵列，每个存储器单元的所述存储器元件包括可编程电阻存储器元件。

10.根据权利要求9所述的装置，其中每个存储器单元的所述阈值开关选择器包括双向阈值开关(ots)。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述所选择的存储器单元是第一存储器单元，其中所述一个或多个控制电路被进一步配置为：

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述所选择的存储器单元是第一存储器单元，其中所述一个或多个控制电路被进一步配置为：

13.一种用于操作存储器的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求1 3所述的方法，其中：

15.根据权利要求1 3所述的方法，其中：

16.根据权利要求1 3所述的方法，其中：

17.根据权利要求13所述的方法，还包括：

18.一种存储器系统，包括：

19.根据权利要求1 8所述的存储器系统，其中：

20.根据权利要求1 8所述的存储器系统，其中：

技术总结
本发明的标题为“用于可编程电阻存储器单元的读取的电流源”。公开了用于读取具有阈值开关选择器的存储器单元的电流源的技术。该电流源可在接通该阈值开关选择器时以第一模式操作，并在感测该存储器单元上的电压时以第二模式操作。该第一模式可允许使用电源电压的全范围，其在存储器单元上提供足够的电压以接通该阈值开关选择器。在该第二模式中，该读取电流的量值较少取决于该存储器单元上的该电压。因此，该第二模式提供对该存储器单元的准确感测。当写入该存储器单元时也可使用该第一模式，其在该存储器单元上提供足够的电压以写入该存储器单元。

技术研发人员：C·J·派蒂,W·帕金森,T·特伦特,J·奥图尔
受保护的技术使用者：闪迪技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5