專利名稱：存儲器單元、存儲器單元編程方法、存儲器單元讀取方法、存儲器單元操作方法及存儲器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所揭示實施例涉及存儲器單元、存儲器單元編程方法、存儲器單元讀取方法、 存儲器單元操作方法及存儲器裝置。
背景技術(shù)：
電阻式隨機存取存儲器可使用能夠配置于兩種不同電阻狀態(tài)中的一者中的材料 來存儲信息。當(dāng)配置于所述電阻狀態(tài)中的一者中時，所述材料可對電流具有高電阻。相反， 當(dāng)配置于另一電阻狀態(tài)中時，所述材料可對電流具有低電阻?？墒褂秒娦盘杹砀淖兯霾?料被配置于其中的電阻狀態(tài)。舉例來說，如果所述材料處于高電阻狀態(tài)中，那么可通過跨越 所述材料施加電壓將所述材料配置于低電阻狀態(tài)中。所述電阻狀態(tài)可以是持久的。舉例來說，一旦配置于電阻狀態(tài)中，所述材料則可保 持所述電阻狀態(tài)，即使無電流或電壓施加到所述材料。此外，對所述材料的配置可重復(fù)地從 高電阻狀態(tài)改變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)或從低電阻狀態(tài)改變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)。


圖1是圖解說明電壓/電流關(guān)系的曲線圖。圖2是圖解說明其它電壓/電流關(guān)系的曲線圖。圖3是存儲器單元的示意圖。圖4是存儲器裝置的示意圖。圖5是存儲器裝置的示意圖，其圖解說明電流。圖6是存儲器裝置的示意圖，其圖解說明另一電流。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涵蓋存儲器單元操作方法、存儲器單元編程方法、存儲器單元讀 取方法、存儲器單元及存儲器裝置。將參照圖1到6描述此類方法、存儲器單元及存儲器裝 置的實例性實施例。隨機存取存儲器可使用存儲器元件的電阻狀態(tài)來存儲一個或一個以上信息位。舉 例來說，通過使位值“1”與低電阻狀態(tài)及位值“0”與高電阻狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，能夠配置于高電阻 狀態(tài)或低電阻狀態(tài)中的存儲器元件可存儲一個信息位。另一選擇為，可使位值“1”與高電 阻相關(guān)聯(lián)且可使位值“0”與低電阻狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。所述存儲器元件可包含雙極存儲器材料?？缭剿鲭p極存儲器材料施加的正電壓 可將所述雙極存儲器材料的配置從高電阻狀態(tài)改變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)。此外，跨越所述雙極存 儲器材料施加的負(fù)電壓可將所述雙極存儲器材料的配置從低電阻狀態(tài)改變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)。另一選擇為，跨越所述雙極存儲器材料施加的負(fù)電壓可將所述雙極存儲器材料的 配置從高電阻狀態(tài)改變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)且跨越所述雙極存儲器材料施加的正電壓可將所述雙極存儲器材料的配置從低電阻狀態(tài)改變?yōu)楦唠娮?。因此，可使用具有第一極性的電壓將 雙極存儲器材料配置于第一電阻狀態(tài)中且可使用其極性與所述第一極性相反的電壓將其 配置于第二電阻狀態(tài)中。雙極存儲器材料的實例包含離子導(dǎo)電型硫族化合物、二元金屬氧化物、鈣鈦礦氧 化物、巨磁阻物及聚合物?？捎米麟p極存儲器材料的實例性離子導(dǎo)電型硫族化合物包含 GeS, GeSe以及經(jīng)摻雜Ag或Cu的GeS及GeSe。可用作雙極存儲器材料的實例性二元金屬 氧化物包含HfOx、Nb205、A1203、WOx、Ta2O5, TiOx, ZrOx, CuxO及Nix0?？捎米麟p極存儲器材料 的實例性離子型鈣鈦礦氧化物包含經(jīng)摻雜或未經(jīng)摻雜的SrTi03、SrZrO3^BaTiO30可用作雙極存儲器材料的實例性巨磁阻物包含PivxCaxMnO3(PCMO)、 La1^xCaxMnO3(LCMO)及Bai_xSrxTi03?？捎米麟p極存儲器材料的實例性聚合物包含Bengala Rose,AlQ3Ag,Cu-TCNQ,DDQ,ΤΑΡΑ及基于螢光物的聚合物。當(dāng)然，其它材料也可用作雙極存 儲器材料。上文所列出材料僅以舉例方式提供而非作為雙極存儲器材料的窮盡列表。參照圖1，曲線圖100描繪施加到最初呈高電阻狀態(tài)的存儲器元件的電壓與由所 述電壓產(chǎn)生穿過所述存儲器元件的電流之間的關(guān)系102的一個實例。所述存儲器元件可包 括上述雙極存儲器材料中的一者或一者以上。曲線圖100圖解說明，當(dāng)施加到所述存儲器 元件的電壓從-0. 6V增加到0. 2V時，無電流或可忽略不計的電流量(舉例來說，小于1微 安)流過所述存儲器元件。然而，在大致等于接通電壓104的電壓下，所述存儲器元件開始 傳導(dǎo)電流。當(dāng)跨越所述存儲器元件的電壓增加到超過接通電壓104時，由所述存儲器元件 傳導(dǎo)的電流量在無電流箝位情況下隨所述電壓增加。圖1中所描繪的電流與電壓的整平由 測量電路的電流箝位產(chǎn)生。因此，曲線圖100圖解說明所述存儲器元件的電阻狀態(tài)的改變。最初，所述存儲器 元件處于高電阻狀態(tài)中，此可由以下事實證明當(dāng)將小于接通電壓的電壓施加到所述存儲 器元件時，所述存儲器元件不傳導(dǎo)電流或傳導(dǎo)可忽略不計的電流量。在此高電阻狀態(tài)下，所 述存儲器元件可具有約為或高于IO9歐姆的電阻。然而，一旦將大于或等于接通電壓104的 電壓施加到所述存儲器元件，所述存儲器元件本身則配置于低電阻狀態(tài)中，此可由以下事 實證明所述存儲器元件開始傳導(dǎo)電流。在此低電阻狀態(tài)下，所述存儲器元件可以是高導(dǎo)電 性且具有約為幾千歐姆的電阻。參照圖2，曲線圖200描繪施加到最初呈上述低電阻狀態(tài)的存儲器元件的電壓與 由所述電壓產(chǎn)生流過所述存儲器元件的電流之間的關(guān)系202的一個實例。曲線圖200圖解 說明，由大于約0. 25V的電壓產(chǎn)生的電流大致相同，此由測量電路的電流箝位產(chǎn)生。在無電 流箝位的情況下，所述電流隨電壓增加。當(dāng)所述電壓減小到低于約0. 25V時，穿過所述存儲 器元件的電流相應(yīng)地減小。當(dāng)跨越所述存儲器元件施加的電壓變?yōu)樨?fù)時，穿過所述存儲器 元件的電流也是負(fù)的。然而，當(dāng)跨越所述存儲器元件施加的電壓大致等于接通電壓204時， 穿過所述存儲器元件的電流量大致為零。當(dāng)所述電壓進一步減小到低于所述接通電壓時， 穿過所述存儲器元件的電流大致保持為零。因此，曲線圖200圖解說明所述存儲器元件的電阻狀態(tài)的改變。最初，所述存儲器 元件處于低電阻狀態(tài)中，此可由以下事實證明當(dāng)將大于接通電壓204的電壓施加到所述 存儲器元件時，所述存儲器元件傳導(dǎo)電流。然而，一旦將小于或等于接通電壓204的電壓施 加到所述存儲器元件，所述存儲器元件本身則配置于上述高電阻狀態(tài)中，此可由以下事實證明所述存儲器元件停止傳導(dǎo)電流或僅傳導(dǎo)可忽略不計的電流量。在一些情況中，一旦配置于高電阻狀態(tài)中，所述存儲器元件則可保持所述高電阻 狀態(tài)，只要不將大于或等于接通電壓104的電壓施加到所述存儲器元件即可。即使無電壓 施加到所述存儲器元件，所述存儲器元件也可保持所述高電阻狀態(tài)。因此，可將所述存儲器 元件的高電阻狀態(tài)描述為非易失性，因為只要不將大于或等于接通電壓104的電壓施加到 所述存儲器元件，所述高電阻狀態(tài)則可不隨時間改變。類似地，在一些情況中，一旦配置于低電阻狀態(tài)中，所述存儲器元件則可保持所述 低電阻狀態(tài)，只要不將小于或等于接通電壓204的電壓施加到所述存儲器元件即可。實際 上，即使無電壓施加到存儲器元件，所述存儲器元件也可保持所述低電阻狀態(tài)。因此，也可 將所述存儲器元件的低電阻狀態(tài)描述為非易失性，因為只要不將小于或等于接通電壓204 的電壓施加到所述存儲器元件，所述低電阻狀態(tài)則可不隨時間改變。由于所述高電阻狀態(tài)及所述低電阻狀態(tài)可以是非易失性，因此可使用所述存儲器 元件來存儲一個位信息。舉例來說，存儲器元件可在配置于高電阻狀態(tài)中時表示位值“0” 且可在配置于低電阻狀態(tài)中時表示位值“ 1”。此外，所述存儲器元件的電阻狀態(tài)可隨時間重 復(fù)改變。因此，所述存儲器元件可在一個時刻時處于表示位值“0”的高電阻狀態(tài)中且所述 存儲器元件可在另一時刻時處于表示位值“1”的低電阻狀態(tài)中。類似地，以電阻狀態(tài)來表 示位值可與上述方式相反。參照圖3，圖中圖解說明存儲器單元300。存儲器單元300包含具有電極306與 304的存儲器元件302。存儲器元件302可包括雙極存儲器材料，例如上述雙極存儲器材料 中的一者或一者以上。存儲器單元300還包含字線308及兩個位線314與316。存儲器元 件302的電極304連接到字線308。位線314可選擇性地電連接到存儲器元件302。舉例來說，二極管310可連接到位 線314且連接到電極306。當(dāng)二極管310受到正向偏置時(例如，受到超過二極管310的 開啟電壓的正向偏置)，二極管310可從位線314向存儲器元件302傳導(dǎo)電流，由此將位線 314電連接到存儲器元件302。相反，當(dāng)二極管310未受到正向偏置時(例如，當(dāng)二極管310 受到反向偏置時)，二極管310可阻止電流從存儲器元件302流到位線314或從位線314流 到存儲器元件302，使得存儲器元件302不電連接到位線314。類似地，位線316可選擇性地電連接到存儲器元件302。舉例來說，二極管312可 連接到位線316且連接到電極306。當(dāng)二極管312受到正向偏置時(例如，受到超過二極管 312的開啟電壓的正向偏置)，二極管312可從存儲器元件302向位線316傳導(dǎo)電流，由此 將存儲器元件302電連接到位線316。相反，當(dāng)二極管312未受到正向偏置時(例如，當(dāng)二 極管312受到反向偏置時)，二極管312可阻止電流從位線316流到存儲器元件302或從存 儲器元件302流到位線316，使得存儲器元件302不電連接到位線316。在一些配置中，替代二極管，存儲器單元可包括選擇性地將存儲器元件電連接到 第一位線及/或第二位線的一個或一個以上裝置。舉例來說，在一個配置中，存儲器元件 300可使用第一晶體管來替換二極管310且使用第二晶體管來替換二極管312。當(dāng)接通時， 所述第一晶體管可允許電流在位線314與存儲器元件302之間流動以電連接位線314與存 儲器元件302。當(dāng)關(guān)斷時，所述第一晶體管可阻止電流在位線314與存儲器元件302之間流 動，由此將位線314與存儲器元件302切斷電連接。
類似地，所述第二晶體管可選擇性地將存儲器元件302電連接到位線316?？商?代地使用除二極管或晶體管以外的裝置來選擇性地將存儲器元件302電連接到位線314與 316。存儲器單元300可經(jīng)由存儲器元件302的電阻狀態(tài)存儲信息位。在一個配置中， 所述位可具有值“0”或值“1”。舉例來說，根據(jù)一個慣例，如果存儲器元件302處于高電阻 狀態(tài)中，由存儲器單元300存儲的位的值可為“0”而如果存儲器元件302處于低電阻狀態(tài) 中，由存儲器單元300存儲的位的值可為“1”。當(dāng)然，可替代地使用高電阻狀態(tài)表示位值“1” 且低電阻狀態(tài)表示位值“0”的慣例。可使用讀取操作來確定由存儲器單元300存儲的位的值。根據(jù)一個讀取操作，可 在字線308與位線316之間施加第一正電壓以使得字線308較位線316處于較高電位且使 得二極管312受到正向偏置。所述第一正電壓可大于二極管312的開啟電壓但小于二極管 312的開啟電壓與存儲器元件302的關(guān)斷電壓(上文已結(jié)合圖2描述所述關(guān)斷電壓)的總 和以使得存儲器元件302的電阻狀態(tài)不受改動?？赏瑫r在字線308與位線314之間施加第 二正電壓以使得字線308較位線314處于較高電位且使得二極管310受到反向偏置。所述 第二電壓可低于二極管310的擊穿電壓。在一些情況中，所述第一電壓與所述第二電壓可 以是大致相同的電壓。如果存儲器元件302配置于低電阻狀態(tài)中，那么電流可從字線308穿過存儲器元 件302及受到正向偏置的二極管312流到位線316。基于所述電流，包括存儲器單元300的 存儲器裝置可確定存儲器元件302處于低電阻狀態(tài)中且因此由存儲器單元300存儲的值為 “1”。舉例來說，所述存儲器裝置可將位線316上的電流與參考電流相比較或所述存儲器裝 置可使用位線316上的電流來產(chǎn)生電壓且隨后可將所述電壓與參考電壓相比較。相反，如果存儲器元件302配置于高電阻狀態(tài)中，那么存儲器元件302可阻止電流 從字線308穿過存儲器元件302及受到正向偏置的二極管312流到位線316。另一選擇為， 存儲器元件302可將從字線308穿過存儲器元件302及受到正向偏置的二極管312流到位 線316的電流量限制于可忽略不計的電流量內(nèi)，其可明顯不同于存儲器元件302處于低電 阻狀態(tài)中時所允許流動的電流量?；谌狈﹄娏骰蚍浅Ｐ〉碾娏髁浚ù鎯ζ鲉卧?00 的存儲器裝置可確定存儲器元件302處于高電阻狀態(tài)中且因此由存儲器單元300存儲的值 為 “0”?？商娲厥褂昧硪环N讀取存儲器單元300的方法。根據(jù)此方法，可在位線314與 字線308之間施加第一正電壓以使得位線314較字線308處于較高電位且使得二極管310 受到正向偏置。所述第一正電壓可大于二極管310的開啟電壓但小于二極管310的開啟電 壓與存儲器元件302的接通電壓(上文已結(jié)合圖1描述所述接通電壓)的總和以使得存儲 器元件302的電阻狀態(tài)不受改動?？赏瑫r在位線316與字線308之間施加第二正電壓以使 得位線316較字線308處于較高電位且使得二極管312受到反向偏置。所述第二電壓可低 于二極管312的擊穿電壓。在一些情況中，所述第一電壓與所述第二電壓可以是大致相同 的電壓。如果存儲器元件302配置于低電阻狀態(tài)中，那么電流可從位線314穿過受到正向 偏置的二極管310及存儲器元件302流到字線308?；谧志€308上的電流，包括存儲器單 元300的存儲器裝置可確定存儲器元件302處于低電阻狀態(tài)中且因此由存儲器單元300存儲的值為“1”。相反，如果存儲器元件302配置于高電阻狀態(tài)中，那么存儲器元件302可阻止電流 從位線314穿過受到正向偏置的二極管310及存儲器元件302流到字線308。另一選擇為， 存儲器元件302可將從位線314穿過受到正向偏置的二極管310及存儲器元件302流到字 線308的電流量限制于可忽略不計的量內(nèi)，其可明顯不同于存儲器元件302處于低電阻狀 態(tài)中時所允許流動的電流量。基于缺乏電流或非常小的電流量，包括存儲器單元300的存 儲器裝置可確定存儲器元件302處于高電阻狀態(tài)中且因此由存儲器單元300存儲的值為 “0”。除了從存儲器單元300讀取位值以外，還可將位值寫入到存儲器單元300。為將位 值“1”寫入到存儲器單元300，可在位線314與字線308之間施加第一正電壓以使得位線 314較字線308處于較高電位且使得二極管310受到正向偏置。所述第一正電壓可大于二 極管310的開啟電壓與存儲器元件302的接通電壓的總和。如果存儲器元件302處于高電 阻狀態(tài)中，那么所述第一電壓(或由所述第一電壓產(chǎn)生的電流)可將存儲器元件302重新 配置于低電阻狀態(tài)中。如果存儲器元件302已處于低電阻狀態(tài)中，那么存儲器元件302可 保持所述低電阻狀態(tài)。因此，由于所述第一電壓，存儲器元件302可配置于與位值“1”對應(yīng) 的低電阻狀態(tài)中。第二正電壓可與所述第一電壓同時施加?？稍谖痪€316與字線308之間施加所述 第二正電壓以使得位線316較字線308處于較高電位且使得二極管312受到反向偏置。所 述第二電壓可阻止電流從位線314流到位線316。所述第二電壓可低于二極管312的擊穿 電壓。所述第一電壓可由第一電壓脈沖產(chǎn)生而所述第二電壓可由第二電壓脈沖產(chǎn)生。在 一些情況中，所述第一電壓與所述第二電壓可以是大致相同的電壓。另一選擇為，可將位值“0”寫入到存儲器單元300。為將位值“0”寫入到存儲器單 元300，可在字線308與位線316之間施加第一正電壓以使得字線308較位線316處于較高 電位且使得二極管312受到正向偏置。所述第一正電壓可大于二極管312的開啟電壓與存 儲器元件302的關(guān)斷電壓的總和。如果存儲器元件302處于低電阻狀態(tài)中，那么所述第一 電壓(或由所述第一電壓產(chǎn)生的電流)可將存儲器元件302重新配置于高電阻狀態(tài)中。如 果存儲器元件302已處于高電阻狀態(tài)中，那么存儲器元件302可保持所述高電阻狀態(tài)。因 此，由于所述第一電壓，存儲器元件302可配置于與位值“0”對應(yīng)的高電阻狀態(tài)中。第二正電壓可與所述第一電壓同時施加。可在字線308與位線314之間施加所述 第二正電壓以使得字線308較位線314處于較高電位且使得二極管310受到反向偏置。所 述第二電壓可阻止電流從位線314流到位線316。所述第二電壓可低于二極管310的擊穿 電壓。所述第一電壓可由第一電壓脈沖產(chǎn)生而所述第二電壓可由第二電壓脈沖產(chǎn)生。在 一些情況中，所述第一電壓與所述第二電壓可以是大致相同的電壓?？芍貜?fù)使用將“0”寫入到存儲器單元300及將“1”寫入到存儲器單元300的方法 以使得存儲器單元300隨時間存儲不同的位值。在一些情況中，可在不損壞存儲器元件302 的情況下數(shù)百萬次地使用這些方法來覆寫存儲器元件302。由于如上文已結(jié)合圖1所論述， 存儲器元件302可在無需將電壓或電流施加到存儲器元件302的情況下保持電阻狀態(tài)，因此可稱存儲器元件302以非易失性方式保存位值。因此，存儲器單元300可在無需被頻繁 刷新的情況下存儲信息位或存儲器單元300可以低于用來刷新易失性存儲器單元的速率 的速率被刷新。參照圖4，圖中圖解說明存儲器裝置的一部分的示意圖400。所述存儲器裝置包含 存儲器單元300以及額外存儲器單元402、404、406、408、410、412、414及416。所述存儲器 裝置可存儲多個位。舉例來說，所述存儲器裝置可在所述存儲器裝置的每一存儲器單元中 存儲一個位。所述存儲器裝置的存儲器單元可經(jīng)布置以共享位線及字線。在圖400中，存儲器 單元402、408及412共享字線418 ；存儲器單元404、300及414共享字線308 ；且存儲器單 元406、410及416共享字線420。此外，在圖400中，存儲器單元402、404及406共享位線 424及426 ；存儲器單元408、300及410共享位線314及316 ；且存儲器單元412、414及416 共享位線428及430。參照圖5，圖中圖解說明示意圖500，其圖解說明圖4的存儲器裝置的配置?？墒褂?所述配置將位值“1”寫入到存儲器單元300或從存儲器單元300讀取信息位。根據(jù)所述配 置，跨越位線314與字線308施加第一正電壓?？缭轿痪€316與字線308施加第二正電壓。 因此，如箭頭502所圖解說明且如上文已結(jié)合圖3所描述，電流可從位線314穿過存儲器單 元300流到字線308。如果所述第一電壓大于二極管310的開啟電壓與存儲器元件302的 接通電壓的總和，那么如上文已結(jié)合圖3所描述，可將“1”寫入到存儲器單元300。另一選擇為，如果所述第一電壓大于二極管310的開啟電壓但小于所述二極管的 開啟電壓與存儲器元件302的接通電壓的總和，那么如上文已結(jié)合圖3所描述，所述存儲器 裝置可基于從位線314流到字線308的電流確定由存儲器單元300存儲的位的值?？赡芷谕_保由存儲器單元402、404、406、408、410、412、414及416存儲的值在寫 入或讀取存儲器單元300時不受干擾。為避免干擾，可以特定電壓來配置所述存儲器裝置 的位線及字線。舉例來說，當(dāng)將“1”寫入到存儲器單元300中時，位線314及316可較字線308處 于較高電位。由于存儲器單元408與410也連接到位線314與316，因此字線418與420可 經(jīng)配置以與位線314及316處于大致相同的電位來阻止電流從位線314及/或位線316流 到字線418及/或字線420。此外，可能期望阻止電流從存儲器單元404及414流到字線308上以使得字線308 上電流可正確地被認(rèn)為是由存儲器單元300造成的。為此，位線424及428可經(jīng)配置以與 字線308處于大致相同的電位來阻止電流從位線424經(jīng)由存儲器單元404流到字線308且 阻止電流從位線428經(jīng)由存儲器單元414流到字線308。另外，位線426及430可經(jīng)配置以 較字線308處于較高電位以便阻止電流從位線426穿過存儲器單元404流到字線308及從 位線430穿過存儲器單元414流到字線308。未連接到字線308或位線314及316的其它存儲器單元(S卩，存儲器單元402、406、 412及416)可經(jīng)配置以阻止電流消耗。舉例來說，可以致使存儲器單元402及406的二極 管受到反向偏置的電壓來配置位線424及426與字線418及420。類似地，可以致使存儲器 單元412及416的二極管受到反向偏置的電壓來配置位線428及430與字線418及420。參照圖6，圖中圖解說明示意圖600，其圖解說明圖4的存儲器裝置的配置?？墒褂盟雠渲脤⑽恢怠?”寫入到存儲器單元300或從存儲器單元300讀取信息位。根據(jù)所述 配置，跨越字線308與位線316施加第一正電壓?？缭阶志€308與位線314施加第二正電 壓。因此，如箭頭602所指示且如上文已結(jié)合圖3所描述，電流可從字線308穿過存儲器單 元300流到位線316。如果所述第一電壓大于二極管312的開啟電壓與存儲器元件302的 關(guān)斷電壓的總和，那么如上文已結(jié)合圖3所描述，可將“0”寫入到存儲器單元300。另一選擇為，如果所述第一電壓大于二極管312的開啟電壓但小于二極管的開啟 電壓與存儲器元件302的關(guān)斷電壓的總和，那么如上文已結(jié)合圖3所描述，所述存儲器裝置 可基于從字線308流到位線316的電流確定由存儲器單元300存儲的位的值?？赡芷谕_保由存儲器單元402、404、406、408、410、412、414及416存儲的值在寫 入或讀取存儲器單元300時不受干擾。為避免干擾，可以特定電壓來配置所述存儲器裝置 的位線及字線。舉例來說，當(dāng)將“0”寫入到存儲器單元300中時，位線314及316可較字線308處 于較低電位。由于存儲器單元408及410也連接到位線314及316，因此字線418與420可 經(jīng)配置以與位線314及316處于大致相同的電位來阻止電流從字線418及/或字線420流 到位線314及/或位線316。此外，可能期望阻止電流從字線308流到存儲器單元404及414中。為此，位線 426及430可經(jīng)配置以與字線308處于大致相同的電位來阻止電流從字線308經(jīng)由存儲器 單元404流到位線426且阻止電流從字線308經(jīng)由存儲器單元414流到位線430。另外，位 線424及428可經(jīng)配置以較字線308處于較低電位以便阻止電流從位線424穿過存儲器單 元404流到字線308及從位線428穿過存儲器單元414流到字線308。如圖6中所圖解說明，未連接到字線308或位線314及316的其它存儲器單元 (即，存儲器單元402、406、412及416)可經(jīng)配置以阻止電流消耗。舉例來說，位線424及 428可經(jīng)配置以與字線418及420處于相同電位來阻止電流流過存儲器單元402、406、412 及416的左手側(cè)二極管。此外，位線426及430與字線418及420可經(jīng)配置以反向偏置存 儲器單元402、406、412及416的右手側(cè)二極管。上文論述已假設(shè)當(dāng)在電極306與304之間施加大于存儲器元件302的接通電壓 的電壓以使得電極306較電極304處于較高電位時，存儲器元件302經(jīng)配置以使得存儲器 元件302改變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)。類似地，上文論述已假設(shè)當(dāng)跨越電極304與306施加大于存 儲器元件302的關(guān)斷電壓的電壓以使得電極304較電極306處于較高電位時，存儲器元件 302改變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)。然而，可反置存儲器元件302以便當(dāng)在電極306與304之間施加大于存儲器元件 302的關(guān)斷電壓的電壓以使得電極306較電極304處于較高電位時，存儲器元件302改變?yōu)?高電阻狀態(tài)。在此配置中，當(dāng)跨越電極304與306施加大于存儲器元件302的接通電壓的 電壓以使得電極304較電極306處于較高電位時，存儲器元件302可改變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)。此外，上文論述已假設(shè)存儲器元件302的高電阻狀態(tài)對應(yīng)于位值“0”且存儲器元 件302的低電阻狀態(tài)對應(yīng)于位值“1”。然而，如上文所提及，可基于以下理解來構(gòu)造存儲器 裝置存儲器元件302的高電阻狀態(tài)對應(yīng)于位值“1”且存儲器元件302的低電阻狀態(tài)對應(yīng) 于位值“0”，此無需改變寫入及讀取存儲器單元300的原理。上文論述已論及一種具有高電阻狀態(tài)及低電阻狀態(tài)的存儲器元件。然而，在本發(fā)明的一些實施例中，存儲器元件可以是可配置于兩個以上的不同電阻狀態(tài)中。此存儲器元 件可存儲一個以上的信息位且可用于例如存儲器單元300等存儲器單元中。多個不同編程 電壓中的每一者可對應(yīng)于所述存儲器元件的多個不同電阻狀態(tài)中的不同狀態(tài)。
上述編程存儲器單元300的方法可通過將所述多個編程電壓中的一者施加到所 述存儲器元件以將所述存儲器元件配置于對應(yīng)于所述所施加編程電壓的電阻狀態(tài)中而適 于編程具有一個以上電阻狀態(tài)的存儲器元件。此外，上述讀取存儲器單元300的方法可通 過將由施加到存儲器元件的電壓產(chǎn)生的電流與多個不同參考電流相比較以確定所述存儲 器單元配置于所述多個不同電阻狀態(tài)中的哪一者中而適于讀取所述存儲器元件。
權(quán)利要求
一種存儲器單元，其包括字線；第一位線；第二位線；及存儲器元件，其電連接到所述字線且選擇性地電連接到所述第一位線且連接到所述第二位線，所述存儲器元件經(jīng)由所述存儲器元件的電阻狀態(tài)來存儲信息；其中所述存儲器單元經(jīng)配置以經(jīng)由從所述第一位線穿過所述存儲器元件流到所述字線的第一電流或從所述字線穿過所述存儲器元件流到所述第二位線的第二電流傳達所述存儲器元件的所述電阻狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述存儲器單元進一步包括第一二極管及第二二極管；所述存儲器元件包括第一電極，其經(jīng)由所述第一二極管連接到所述第一位線且經(jīng)由 所述第二二極管連接到所述第二位線；及第二電極，其連接到所述字線；且所述存儲器元件在所述第一二極管受到正向偏置時經(jīng)由所述第一二極管電連接到所 述第一位線且在所述第一二極管未受到正向偏置時與所述第一位線電斷開；且所述存儲器元件在所述第二二極管受到正向偏置時經(jīng)由所述第二二極管電連接到所 述第二位線且在所述第二二極管未受到正向偏置時與所述第二位線電斷開。
3.如權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述存儲器元件包括離子導(dǎo)電型硫族化合 物、二元金屬氧化物、鈣鈦礦氧化物、巨磁阻物或聚合物中的至少一者。
4.如權(quán)利要求1所述的存儲器單元，其中所述存儲器元件經(jīng)配置以在不存在電壓或電 流的情況下以非易失性方式存儲所述信息。
5. 一種存儲器單元編程方法，其包括提供包括字線、第一與第二位線及存儲器元件的存儲器單元，所述存儲器元件電連接 到所述字線且選擇性地電連接到所述第一與第二位線；使用所述存儲器元件，經(jīng)由所述存儲器元件的第一電阻狀態(tài)來存儲信息； 跨越所述字線與所述第一位線施加第一電壓以有效地將所述第一位線與所述存儲器 元件電斷開；及跨越所述字線及所述第二位線施加第二電壓以有效地將所述第二位線電連接到所述 存儲器元件且將所述存儲器元件配置于不同的第二電阻狀態(tài)中。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其進一步包括提供連接到所述存儲器元件的第一電極且連接到所述第一位線的第一二極管，所述第 一二極管由于所述第一電壓而受到反向偏置且所述第一電壓小于所述第一二極管的擊穿 電壓；及提供連接到所述存儲器元件的所述第一電極且連接到所述第二位線的第二二極管； 其中；將所述存儲器元件的第二電極連接到所述字線；當(dāng)所述存儲器元件處于所述第一電阻狀態(tài)中時，所述存儲器元件對所述第二電極與所 述第一電極之間的電流具有高傳導(dǎo)性；且當(dāng)所述存儲器元件處于所述第二電阻狀態(tài)中時，所述存儲器元件對所述第二電極與所述第一電極之間的電流具有高電阻性。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述所施加第二電壓大于所述存儲器元件的關(guān)斷電 壓與所述第二二極管的開啟電壓的總和。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述所施加第一電壓與所述所施加第二電壓大致相同。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其進一步包括在所述第一電壓的所述施加及所述第二電 壓的所述施加之后跨越所述第二位線與所述字線施加第三電壓以有效地將所述第二位線與所述存儲器 元件電斷開；及跨越所述第一位線與所述字線施加第四電壓以有效地將所述第一位線電連接到所述 存儲器元件且將所述存儲器元件配置于所述第一電阻狀態(tài)中。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述所施加第三電壓與所述所施加第四電壓大致 相同。
11.一種存儲器單元讀取方法，其包括提供包括字線、第一與第二位線及存儲器元件的存儲器單元，且所述存儲器元件電連 接到所述字線且選擇性地電連接到所述第一與第二位線，所述存儲器元件被安置成選擇性 地配置于多個不同電阻狀態(tài)中的任一者中；跨越所述字線與所述第一位線施加第一電壓以有效地將所述第一位線與所述存儲器 元件電斷開；跨越所述字線與所述第二位線施加第二電壓以有效地致使電流從所述字線穿過所述 存儲器元件流到所述第二位線；及基于所述電流，確定所述存儲器元件配置于所述多個不同電阻狀態(tài)中的特定一者中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中使所述多個不同電阻狀態(tài)中的所述特定一者與信 息位的值相關(guān)聯(lián)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中將所述存儲器元件安置成選擇性地配置于高電阻 狀態(tài)或低電阻狀態(tài)中。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其進一步包括提供連接到所述存儲器元件的第一電極且連接到所述第一位線的第一二極管；及提供連接到所述存儲器元件的所述第一電極且連接到所述第二位線的第二二極管；其中所述所施加第二電壓大于所述第二二極管的開啟電壓但小于所述第二二極管的 所述開啟電壓與所述存儲器元件的關(guān)斷電壓的總和且所述存儲器元件包括連接到所述字 線的第二電極。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述確定包括將所述電流與參考電流相比較。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述確定包括確定所述電流為非常小或不可測量 且所述存儲器元件處于高電阻狀態(tài)中。
17.一種存儲器裝置，其包括第一位線；第二位線；存儲器元件，其經(jīng)安置以選擇性地且可逆地配置于兩個不同電阻狀態(tài)中的一者中；第一二極管，其連接于所述第一位線與所述存儲器元件的第一電極之間；第二二極管，其連接于所述第二位線與所述存儲器元件的所述第一電極之間；及字線， 其連接到所述存儲器元件的第二電極。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述第一二極管經(jīng)配置以在所述第一二極管受到 正向偏置時從所述第一位線向所述第一電極傳導(dǎo)電流且所述第二二極管經(jīng)配置以在所述 第二二極管受到正向偏置時從所述第一電極向所述第二位線傳導(dǎo)電流。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述存儲器元件包括第一存儲器元件，所述字線 包括第一字線，且所述存儲器裝置進一步包括第二存儲器元件，其經(jīng)安置以選擇性地且可逆地配置于兩個不同電阻狀態(tài)中的一者中；第二字線，其連接到所述第二存儲器元件的第二電極；第三二極管，其連接于所述第一位線與所述第二存儲器元件的第一電極之間；及第四二極管，其連接于所述第二位線與所述第二存儲器元件的所述第一電極之間。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述存儲器裝置經(jīng)配置以經(jīng)由從所述第一字線穿過所述第一存儲器元件流到所述第二位線的第一電流傳達所 述第一存儲器元件的所述電阻狀態(tài)；及當(dāng)正通過所述第一電流傳達所述第一存儲器元件的所述電阻狀態(tài)時，阻止第二電流從 所述第二字線穿過所述第二存儲器元件流到所述第二位線。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述存儲器裝置經(jīng)配置以經(jīng)由所述第一位線與所述第一字線之間的第一電壓改變所述第一存儲器元件的所述 電阻狀態(tài)；及當(dāng)在所述第一位線與所述第一字線之間正施加所述第一電壓時，阻止所述第一位線與 所述第二字線之間的第二電壓改變所述第二存儲器元件的所述電阻狀態(tài)。
22.—種存儲器單元操作方法，其包括提供包括字線、第一與第二位線、存儲器元件及第一與第二二極管的存儲器單元，所述 存儲器元件電連接到所述字線且在所述第一二極管受到正向偏置時經(jīng)由所述第一二極管 選擇性地電連接到所述第一位線且在所述第二二極管受到正向偏置時經(jīng)由所述第二二極 管選擇性地電連接到所述第二位線；跨越所述字線與所述第一位線施加第一電壓以有效地將所述第一位線與所述存儲器 元件電斷開；當(dāng)施加所述第一電壓時，跨越所述字線與所述第二位線施加第二電壓以有效地將所述 第二位線電連接到所述存儲器元件且將所述存儲器元件配置于高電阻狀態(tài)中；當(dāng)施加所述第一電壓但不施加所述第二電壓時，跨越所述字線與所述第二位線施加第 三電壓；基于缺乏從所述字線穿過所述存儲器元件及所述第二二極管流到所述第二位線的電 流，確定所述存儲器元件配置于所述高電阻狀態(tài)中；跨越所述第二位線與所述字線施加第四電壓以有效地將所述第二位線與所述存儲器 元件電斷開；當(dāng)施加所述第四電壓時，跨越所述第一位線與所述字線施加第五電壓以有效地將所述第一位線電連接到所述存儲器元件且將所述存儲器元件配置于低電阻狀態(tài)中；當(dāng)施加所述第一電壓但不施加所述第二電壓時且在所述存儲器元件配置于所述低電 阻狀態(tài)中之后，跨越所述字線與所述第二位線施加所述第三電壓以有效地致使電流從所述 字線穿過所述存儲器元件及所述第二二極管流到所述第二位線；及 基于所述電流，確定所述存儲器元件配置于所述低電阻狀態(tài)中。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述所施加第二電壓大于所述第三電壓。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述存儲器元件包括離子導(dǎo)電型硫族化合物、二 元金屬氧化物、鈣鈦礦氧化物、巨磁阻物或聚合物中的至少一者。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述所施加第三電壓大于所述第二二極管的開啟 電壓但小于所述第二二極管的所述開啟電壓與所述存儲器元件的關(guān)斷電壓的總和。
全文摘要
所揭示實施例包含存儲器單元操作方法、存儲器單元編程方法、存儲器單元讀取方法、存儲器單元及存儲器裝置。在一個實施例中，存儲器單元包含字線、第一位線、第二位線及存儲器元件。所述存儲器元件電連接到所述字線且選擇性地電連接到所述第一位線及所述第二位線。所述存儲器元件經(jīng)由所述存儲器元件的電阻狀態(tài)存儲信息。所述存儲器單元經(jīng)配置以經(jīng)由從所述第一位線穿過所述存儲器元件流到所述字線的第一電流或從所述字線穿過所述存儲器元件流到所述第二位線的第二電流傳達所述存儲器元件的所述電阻狀態(tài)。
文檔編號G11C7/22GK101911201SQ200880124714
公開日2010年12月8日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者劉峻 申請人:美光科技公司