相变化存储器及其读取方法技术

本发明专利技术公开了一种相变化存储器及其读取方法，该相变化存储器包括：一相变化存储单元；一参考电路，产生一参考电压与一钳位电压；以及一电流供应电路，接收该钳位电压以形成一单元电流流经该相变化存储单元以形成一单元电压，该单元电压用以配合该参考电压来判断该相变化存储器的储存信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是相关于一种相变化存储器(Phase Change Memory, PCM)及其读取方法。
技术介绍
相变化存储器(PCM)是一种非易失性存储器，且包括安排于成列的字线(WordLine)与成行的位线(Bit Line)交点上的多个PCM单元的一阵列，个别的存储器单元(Memory Cell)具有一相变化材料所制成的活化区(Activation Region),能够在透过加热存储器单元结晶(Crystalline)或非结晶(Amorphous)状态间切换,通常非结晶与结晶状态分别具有不同的可侦测特性，例如电阻值或是电阻率(Electrical Resistivity),以提供两状态之间的可区别尺度(Scale)以储存二进制数据至个别的PCM单元中。图1呈现相变化存储器单元的一般行为，其中每一条线代表电流特性对上电阻值，图中显示相变化存储器单元若具有较高的电阻值，则该单元亦相应具有较高的阈值电压(Threshold Voltage, Vths)。欲复位(Reset)该相变化存储器单元时，必须提供一高于该阈值电压的高电压，这样的步骤通常称为使该单元崩溃(Break Down),接着会造成一高电流通过该相变化存储器的路径以产生高温来融化该相变化存储器的材质。然而，不论何时，若突然施加一接近阈值电压的电压值至相变化存储器的位线(Bit Line，BL)，则该单元的功能可能受到妨碍，是故，进行感测(Sensing)的传统方式通常是施加一相对低电压至该位线。这种低感测电压在不考虑多层式单元(Mult1-Level Cell)或边界确认(MarginCheck)的状况下可以顺利运作，如图2所示，其中实线曲线与虚线曲线分别代表了施加于位线的电压分别在高阻值相变化存储器与低阻值相变化存储器所产生的电流值，其中在施加电压大到一定程度时，虚线曲线表现出的反折即系前述的崩溃，在此状况下其曲线所表现的特性由高电阻值转变为低电阻值。由图中可以看出，当施加一电压至位线时，在高阻值相变化存储器与低阻值相变化存储器所产生的电流值之间的间隙(Window)较大，而能够将用以区隔两电流值的参考电流值设置于该间隙之间的任意点。图3说明了用于多层式单元或边界确认时，高阻抗的存储器单元要进行数据读取时所遭遇的困难。举例来说，如果相变化存储器具有2.1百万欧姆(Mega-Ohm)电阻值、参考电阻为2百万欧姆(Mega-Ohm)，同时假设读取位线的电压为0.4伏特(Voltage)，则所获得的单元电流为190纳安培(nA)，而参考电流为200纳安培，在这样的条件下，要区隔两者间的差异相当困难。职是之故， 申请人:鉴于已知技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终构思出本案「相变化存储器」，能够克服上述缺点，以下为本专利技术的简要说明。
技术实现思路
本专利技术透过增加单元电流的方式，来增进当相变化存储器为高电阻值范围时的感测间隙(Sensing Window) ?根据本专利技术的第一构想，提供一种相变化存储器，包括:一相变化存储单元；一参考电路，产生一参考电压与一钳位电压；以及一电流供应电路，接收该钳位电压以成形成一单元电流流经该相变化存储单元以形成一单元电压，该单元电压用以配合该参考电压来判断该相变化存储器的储存信息。较佳地，该相变化存储器更包括:一第一供电参考电压；一第二供电参考电压；其中该电流供应电路包括:一第一电流源，具有一第一端与一第二端；一第一场效应晶体管，具有一第一端、一第二端与一栅极，其中该第一场效应晶体管的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第一电流源的该第二端耦接至该第一场效应晶体管的该第一端，该第一场效应晶体管的该第二端耦接至该相变化存储单元，其中该单元电压是在该第一电流源的该第二端与该第一场效应晶体管的该第一端耦接处获得。较佳地，该相变化存储器更包括:一第一预先充电电路，具有一第一输出端耦接至该第一电流源的该第二端或 该第一场效应晶体管的该第一端其中之一。较佳地，其中该参考电路更产生一参考电流，并包括一第二、一第三与一第四电流源、一第一与一第二寄生电阻、一第一与一第二参考电阻、一第二与一第三场效应晶体管、一第二预先充电电路，其中该第二、该第三、该第四电流源、该第一与该第二寄生电阻、该第一与该第二参考电阻分别具有一第一与一第二端，该第二与该第三场效应晶体管分别具有一第一、一第二端与一栅极，其中该第二电流源的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第二电流源的该第二端耦接至该第一寄生电阻的该第一端与该第二场效应晶体管的该栅极，该第一寄生电阻的该第二端偶接至该第一参考电阻的该第一端，该第一参考电阻的该第二端偶接至该第二供电参考电压，该第三电流源的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第三电流源的该第二端耦接至该第二场效应晶体管的该第一端与该第三场效晶体管的该栅极，该第二场效应晶体管的该第二端偶接至该第二供电参考电压，该第四电流源的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第四电流源的该第二端耦接至该第三场效应晶体管的该第一端，该第三场效应晶体管的该第二端耦接至该第二寄生电阻的该第一端，该第二寄生电阻的该第二端偶接至该第二参考电阻的该第一端，该第二参考电阻的该第二端偶接至该第二供电参考电压，该第二预先充电电路，具有一第一输出端耦接至该第四电流源的该第二端或该第三场效应晶体管的该第一端其中之一，其中该第二、该第三、该第四电流源各自供应该参考电流，该第四电流源的该第二端或该第三场效应晶体管的该第一端其中之一供应该参考电压，该第三电流源的该第二端或该第二场效应晶体管的该第一端其中之一供应该钳位电压。较佳地，其中该钳位电压被供应至该第一场效应晶体管的该栅极。较佳地，其中是以一电流镜来实现该第一、第二、第三、第四电流源。较佳地，其中该第一预先充电电路包括一第四场效应晶体管，该第四场效应晶体管具有一第一端、一第二端与一栅极，该第四场效应晶体管的该第一端偶接至该第一供电参考电压，该第四场效应晶体管的该第二端为该该第四场效应晶体管的第一输出端，该第四场效应晶体管的该栅极接收一预先充电信号。较佳地，其中该第二预先充电电路包括一第五场效应晶体管，该第五场效应晶体管具有一第一端、一第二端与一栅极，该第五场效应晶体管的该第一端偶接至该第一供电参考电压，该第五场效应晶体管的该第二端为该该第五场效应晶体管的第一输出端，该第五场效应晶体管的该栅极接收该预先充电信号。较佳地，该相变化存储器，更包括一感测放大器，该感测放大器接收该单元电压与该参考电压以判断该相变化存储器的储存信息。较佳地，该相变化存储器，在应用于MLC相变化存储器的状况下，更包括一第二参考电路，产生一第二参考电流、一第二参考电压与一第二钳位电压，其中该钳位电压与该第二钳位电压透过一第一多工复用器被供应至该电流供应电路，以成形成一第二单元电流流经与该相变化存储单元以形成一第二单元电压，该参考电压或该第二参考电压透过一第二多工复用器被供应至该感测放大器，以分别与该单元电压或该第二单元电压比较，来判断该相变化存储器的储存信息。根据本专利技术的第二构想，提供一种相变化存储器读取方法，包括:提供一相变化存储单元；产生一参考电压与一钳位电压；以及基于该钳位电压形成一单元电流至该相变化存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变化存储器，包括：一相变化存储单元；一参考电路，产生一参考电压与一钳位电压；以及一电流供应电路，接收该钳位电压以形成一单元电流流经该相变化存储单元以形成一单元电压，该单元电压用以配合该参考电压来判断该相变化存储器的储存信息。

【技术特征摘要】
2013.02.26 US 61/769,203;2013.04.12 US 13/861,9701.一种相变化存储器，包括: 一相变化存储单元； 一参考电路，产生一参考电压与一钳位电压；以及 一电流供应电路，接收该钳位电压以形成一单元电流流经该相变化存储单元以形成一单元电压，该单元电压用以配合该参考电压来判断该相变化存储器的储存信息。2.根据权利要求1所述的相变化存储器，更包括: 一第一供电参考电压； 一第二供电参考电压； 其中该电流供应电路包括: 一第一电流源，具有一第一端与一第二端； 一第一场效应晶体管，具有一第一端、一第二端与一栅极， 其中该第一场效应晶体管的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第一电流源的该第二端耦接至该第一场效应晶体管的该第一端，该第一场效应晶体管的该第二端耦接至该相变化存储单元，其中该单元电压是在该第一电流源的该第二端与该第一场效应晶体管的该第一端耦接处获得， 该钳位电压被供应至该第一场效应晶体管的该栅极。3.根据权利要求2所述的相变化存储器，更包括: 一第一预先充电电路，具有一第一输出端稱接至该第一电流源的该第二端或该第一场效应晶体管的该第一端其中之一。4.根据权利要求2所述的相变化存储器， 其中该参考电路更产生一参考电流，并包括一第二、一第三与一第四电流源、一第一与一第二寄生电阻、一第一与一第二参考电阻、一第二与一第三场效应晶体管、一第二预先充电电路， 其中该第二、该第三、该第四电流源、该第一与该第二寄生电阻、该第一与该第二参考电阻分别具有一第一与一第二端，该第二与该第三场效应晶体管分别具有一第一、一第二端与一栅极， 其中该第二电流源的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第二电流源的该第二端耦接至该第一寄生电阻的该第一端与该第二场效应晶体管的该栅极，该第一寄生电阻的该第二端偶接至该第一参考电阻的该第一端，该第一参考电阻的该第二端偶接至该第二供电参考电压， 该第三电流源的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第三电流源的该第二端耦接至该第二场效应晶体管的该第一端与该第三场效晶体管的该栅极，该第二场效应晶体管的该第二端偶接至该第二供电参考电压， 该第四电流源的该第一端耦接至该第一供电参考电压，该第四电流源的该第二端耦接至该第三场效应晶体管的该第一端，该第三场效应晶体管的该第二端耦接至该第二寄生电阻的该第一端，该第二寄生电阻的该第二端偶接至该第二参考电阻的该第一端，该第二参考电阻的该第二端偶接至该第二供电参考电压， 该第二预先充电电路，具有一第一输出端耦接至该第四电流源的该第二端或该第三场效应晶体管的该第一端其中之一， 其中该第二、该第三、该第四电流源各自供应该参考电流，该第四电流源的该第二端或该第三场效应晶体管的该第一端其中之一供应该参考电压，该第三电流源的该第二端或该第二场效应晶体管的该第一端其中之一供应该钳位电压。5.根据权利要求1所述的相变化存储器，在应用于MLC相变化存储器的状况下，更包括一第二参考电路，产生一第二参考电流、一第二参考电压与一第二钳位电压，其中该钳位电压与该第二钳位电压透过一第一多工复用器被供应至该电流供应电路，以形成一第二单元电流流经与该相变化存储单元以形成一第二单元电压，该参考电压或该第二参考电压透过一第二多工复用器被供应至该感测放大器，以分别与该单元电压或该第二单元电压比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：王典彦，洪俊雄，陈嘉荣，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71