[发明专利]可编程导体随机存取存储器以及用于检测它的方法

说明书

本分案申请的母案申请的国家申请号是03808768.5，母案申请的国际申请日为2003年2月10日，母案申请的国际申请号为PCT/US03/03674。

发明背景

1.发明领域：

本发明涉及集成的存储电路。更具体地说，它涉及一种用于读出可编程导体随机存取存储器(PCRAM)单元的内容的方法。

2.现有技术说明：

DRAM集成电路阵列已经存在了三十多年了，并且它们在存储容量方面的惊人的增加通过半导体制造技术以及电路设计工艺方面的进展而得以实现。这两个技术方面的惊人发展，也进一步获得了越来越高的集成度，在增强了处理能力的同时，极大地降低了存储器的阵列大小和成本。

DRAM存储器单元通常包括，作为基本部件的存取晶体管(开关)以及电容器，所述电容器以电荷的形式存储二进制数据位。通常，将一个极性的电荷存储在所述电容器上以表示逻辑高(例如二进制“1”)，而存储的相反极性的电荷表示逻辑低(例如二进制“0”)。DRAM的基本缺陷在于：电容器上的电荷会最终泄漏，因此必须定期的“刷新”电容器电荷，否则存储器单元存储的数据位会丢失。

另一方面，常规的SRAM存储器单元包括存取晶体管，或者多个晶体管和以两个或更多集成电路设备互联作为双稳锁存器形式的存储器元件作为基本部件。这种双稳锁存器的例子可以是诸如：交叉耦合反相器。在DRAM存储器单元的情况下，双稳锁存器不需要“刷新”，并且将长时间可靠地存储数据位，只要它们能连续接收电源电压。

人们一直在努力去发现其他形式的非易失性或者半易失性存储器元件。最近的研究已经集中在这样一种电阻材料上，所述材料可以被编程以表现出或高或低的稳定电阻状态。这种材料的可编程电阻元件可以被编程(设置)为高阻状态，以便存储例如二进制“1”的数据位，或者被编程为低阻状态，以便存储二进制“0”的数据位。存取设备因此能通过检测接通电阻存储器元件的读出电流的数值来检索所存储的数据位，由此来揭示其预先编程的稳定的电阻状态。

最新的可编程导体存储器元件已经设计出来。例如，已经研究出将具有可转换的电阻状态的硫族化物玻璃作为数据存储器单元以供存储器件之用，诸如DRAM存储器件。美国专利5,761,115、5,896,312、5,914,893和6,084,796均描述了这种技术，在此一并引用，以供参考。诸如上述的硫族化物玻璃形式的可编程导体存储器元件的特性之一在于：它通常包括这样一种硫族化物玻璃，其被掺杂金属离子，并且阴极和阳极被隔开，分布在一个或多个玻璃表面上。掺杂玻璃具有正常和稳定的高阻状态。在阴极和阳极两端施加的电压在玻璃中产生了稳定的低电阻通路。由此，可以使用稳定的低阻和高阻状态来存储二进制数据。

由掺杂硫族化物玻璃材料形成的可编程导体存储器元件通常具有稳定的高阻状态，可以通过把电压加到存储器元件两端来将其编程为低阻状态。为了将所述存储器单元恢复为高阻状态，通常人们需要利用负电压或反相电压来编程所述存储器单元，其中所述电压等于或者大于用于将所述存储器元件编程为低阻状态的电压。一种特别有前景的可编程导体硫族化物玻璃含有Ge:Se玻璃成分，并且掺杂了银。

而用于从可编程导体存储器元件阵列读出数据的适当的电路还没有完全开发出来。据此，为了实现功能性的可编程导体存储器，需要适当的读取电路来非破坏性地读出存储在所述阵列的存储器元件中的数据。

发明概述

提供了一种用于读取可编程导体随机存取存储器(PCRAM)单元的电阻水平的电路。通过根据上升行线电压激活存取晶体管、将电势差引入PCRAM单元两端。将数字线和数字互补基准线预先充电到最初的预定电压。被读出的单元具有预充电电压，所述预充电电压经由PCRAM单元的可编程导体存储器元件的电阻而放电。对数字线处读取的电压和在基准导体处读取的电压进行比较。如果数字线处的电压大于所述基准电压，那么将所述单元作为高电阻值(例如逻辑高)读出；然而，如果测量于数字线的电压低于基准电压，那么将所述单元作为低电阻值(例如逻辑低)读出。依照本发明的另一方面，为了将逻辑“HIGH(高)”重写回单元中，在读出所述单元之后，可以将与被读出单元相关联的行线提升为高压。

附图简述

本发明的上述及其他优势和特征，通过结合附图对本发明的优选实施例的详细说明而变得更为明朗，其中：

图1描述了依照本发明示范性实施例、均采用多个PCRAM存储器单元的两个存储器阵列；

图2(a)-2(d)均描述了图1的PCRAM存储器单元；