專利名稱：：用于非易失性存儲(chǔ)器的短脈沖復(fù)位的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：各種材料示出可逆電阻切換行為。這些材料包括硫化物、碳聚合物、鈣鈦礦以及特定的金屬氧化物和氮化物。具體地，有僅包括一種金屬并呈現(xiàn)可靠的電阻切換行為的金屬氧化物和氮化物。該組包括例如NiO,Nb2O5,TiO2,HfO2,A1203、MgOx、CrO2,W、BN和AlN,如由Pagnia和Sotnick在Phys.Stat.Sol.(A)108，11-65(1988)的“BistableSwitchinginElectroformedMetal-Insulator-MetalDevice”中所描述的。這些材料的一種的層可以在初始狀態(tài)例如相對(duì)低的電阻狀態(tài)下被形成。在施加足夠的電壓時(shí)，該材料切換至穩(wěn)定的高電阻狀態(tài)。該電阻切換是可逆的，使得隨后施加合適的電流或者電壓可以用于將該電阻切換材料恢復(fù)至穩(wěn)定的低電阻狀態(tài)。該轉(zhuǎn)換可以重復(fù)多次。對(duì)于一些材料，初始狀態(tài)是高電阻，而不是低電阻。這些可逆電阻切換材料用在非易失性存儲(chǔ)器陣列中是有利的。例如，一種電阻狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”，而另一種電阻狀態(tài)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)“1”。這些材料中的一些具有多于兩種的穩(wěn)定的電阻狀態(tài)。已知由可逆電阻切換元件形成的非易失性存儲(chǔ)器。例如，通過(guò)引用完全并入本文的于2005年5月9日遞交的標(biāo)題為“REWRITEABLEMEMORYCELLCOMPRISINGADIODEANDARESISTANCE-SWITCHINGMATERIAL”的美國(guó)專利申請(qǐng)公布2006/0250836描述了一種可再寫(xiě)的非易失性存儲(chǔ)器單元，該存儲(chǔ)器單元包括與可逆電阻切換材料(例如金屬氧化物或者金屬氮化物)串聯(lián)耦合的二極管。然而，操作采用可逆電阻切換材料的存儲(chǔ)器裝置是困難的。
發(fā)明內(nèi)容描述了一種存儲(chǔ)系統(tǒng)，該存儲(chǔ)系統(tǒng)使用可逆電阻切換元件。公開(kāi)了各種用于控制設(shè)置和復(fù)位可逆電阻切換元件的電阻的電路和方法。一個(gè)實(shí)施方式包括基底、在基底上的控制電路、包括多個(gè)具有可逆電阻切換元件的存儲(chǔ)器單元的三維存儲(chǔ)器陣列(在基底之上)以及用于設(shè)置和復(fù)位電阻切換元件的電路。用于復(fù)位電阻切換元件的電路給存儲(chǔ)器單元提供脈沖，該脈沖的幅度大小足以設(shè)置和復(fù)位存儲(chǔ)器單元，且長(zhǎng)度足以可能復(fù)位存儲(chǔ)器單元但不足以設(shè)置存儲(chǔ)器單元。一個(gè)實(shí)施方式包括通過(guò)在第一時(shí)間段(例如脈沖的持續(xù)時(shí)間)內(nèi)施加設(shè)計(jì)電壓而將非易失性存儲(chǔ)元件從第一預(yù)定電阻狀態(tài)設(shè)計(jì)成第二預(yù)定電阻狀態(tài)。所述非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第一電壓幅度而從第一預(yù)定電阻狀態(tài)改變成第二預(yù)定電阻狀態(tài)。所述非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第二電壓幅度而從第二預(yù)定電阻狀態(tài)改變成第一預(yù)定電阻狀態(tài)。設(shè)計(jì)電壓至少與第二電壓幅度一樣大。第一時(shí)間段短于響應(yīng)于設(shè)計(jì)電壓而將非易失性存儲(chǔ)元件改變成第一預(yù)定電阻狀態(tài)所需的時(shí)間。非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式包括非易失性存儲(chǔ)元件；電壓提供電路，該電壓提供電路選擇性地提供設(shè)計(jì)電壓；以及選擇電路，該選擇電路在第一時(shí)間段內(nèi)選擇性地將非易失性存儲(chǔ)元件連接到電壓提供電路。非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第一電壓幅度而從第一預(yù)定電阻狀態(tài)改變成第二預(yù)定電阻狀態(tài)。非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第二電壓幅度而從第二預(yù)定電阻狀態(tài)改變成第一預(yù)定電阻狀態(tài)。設(shè)計(jì)電壓至少與第二電壓幅度一樣大。第一時(shí)間段短于響應(yīng)于設(shè)計(jì)電壓而將非易失性存儲(chǔ)元件改變成第一預(yù)定電阻狀態(tài)所需的時(shí)間。非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式包括非易失性存儲(chǔ)元件和與非易失性存儲(chǔ)元件連通的電路。所述電路通過(guò)在第一時(shí)間段內(nèi)施加設(shè)計(jì)電壓而將非易失性存儲(chǔ)元件從第一預(yù)定電阻狀態(tài)設(shè)計(jì)成第二預(yù)定電阻狀態(tài)。非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第一電壓幅度而從第一預(yù)定電阻狀態(tài)改變成第二預(yù)定電阻狀態(tài)。非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第二電壓幅度而從第二預(yù)定電阻狀態(tài)改變成第一預(yù)定電阻狀態(tài)。設(shè)計(jì)電壓至少與第二電壓幅度一樣大。第一時(shí)間段短于響應(yīng)于設(shè)計(jì)電壓而將非易失性存儲(chǔ)元件改變成第一預(yù)定電阻狀態(tài)所需的時(shí)間。在一些實(shí)施中，第二電壓幅度大于或者等于第一電壓幅度。在其他實(shí)施中，第一電壓幅度大于或者等于第二電壓幅度。圖1為具有可逆電阻切換元件的存儲(chǔ)器單元的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化立體圖；圖2為由多個(gè)圖1所示的存儲(chǔ)器單元形成的第一存儲(chǔ)器級(jí)的一部分的簡(jiǎn)化立體圖；圖3為三維存儲(chǔ)器陣列的一部分的簡(jiǎn)化立體圖；圖4為三維存儲(chǔ)器陣列的一部分的簡(jiǎn)化立體圖；圖5為具有可逆電阻切換元件的存儲(chǔ)器單元的另一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化立體圖；圖6為存儲(chǔ)器系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的框圖；圖7為示出可逆電阻切換元件的I-V特性的曲線圖；圖7A示出可以讀取存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)的電路；圖8為示出對(duì)數(shù)標(biāo)尺下的二極管的I-V特性的曲線圖；圖9為示出可逆電阻切換元件和二極管的I-V特性的曲線圖；圖10為可以設(shè)置(SET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖；圖11為描述用于操作圖10所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖；圖12為可以設(shè)置(SET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖；圖13為可以設(shè)置(SET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖；圖14為描述用于操作圖13所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖；圖15為描述用于重復(fù)施加設(shè)置(SET)電壓以設(shè)置(SET)存儲(chǔ)器單元的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖；圖16為可以設(shè)置(SET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖；圖17為描述用于操作圖16所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的時(shí)序圖；圖18為可以設(shè)置(SET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖18A為描述用于操作圖18所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖；圖19為可以復(fù)位(RESET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖；圖20為描述用于操作圖19所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖；圖21為可以復(fù)位(RESET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖；圖21A為描述用于操作圖21所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖；圖22示出為了設(shè)置(SET)可逆電阻切換元件而施加到可逆電阻切換元件的電壓脈沖；圖22k為可以設(shè)置(SET)存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖；圖23為可以檢測(cè)設(shè)置(SET)操作和復(fù)位(RESET)操作的電路的示意圖；圖24A和圖24B為描述用于操作圖23所示的電路的過(guò)程的實(shí)施方式的流程圖。具體實(shí)施例方式提供了一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，該存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括具有可逆電阻率切換元件的存儲(chǔ)器單元。公開(kāi)了用于控制設(shè)置和復(fù)位可逆電阻切換元件的電阻的各種電路和方法。存儲(chǔ)器單元和系統(tǒng)圖1為存儲(chǔ)器單元200的一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)化立體圖，該存儲(chǔ)器單元200包括在第一導(dǎo)體206與第二導(dǎo)體208之間與轉(zhuǎn)向元件204串聯(lián)耦合的可逆電阻切換元件202。可逆電阻切換元件202包括可逆電阻率切換材料230，該可逆電阻率切換材料230具有可在兩個(gè)或者更多個(gè)狀態(tài)之間可逆地切換的電阻率。例如，可逆電阻率切換材料在出廠時(shí)可以處于初始高電阻率狀態(tài)，而在施加第一電壓和/或電流時(shí)可切換至低電阻率狀態(tài)。施加第二電壓和/或電流可將可逆電阻率切換材料恢復(fù)至高電阻率狀態(tài)?？商孢x地，可逆電阻切換元件在出廠時(shí)可以處于初始低電阻狀態(tài)，而在施加合適的電壓和/或電流時(shí)可以可逆地切換至高電阻狀態(tài)。當(dāng)用在存儲(chǔ)器單元中時(shí)，一種電阻狀態(tài)可以表示二進(jìn)制的“0”，而另一種電阻狀態(tài)可以表示二進(jìn)制的“1”。然而，可使用多于兩種的數(shù)據(jù)/電阻狀態(tài)。例如在之前并入的美國(guó)專利申請(qǐng)公布2006/0250836中描述了數(shù)種可逆電阻率切換材料和采用可逆電阻切換材料的存儲(chǔ)器單元的操作。在一個(gè)實(shí)施方式中，將電阻從高電阻率狀態(tài)切換至低電阻率狀態(tài)的過(guò)程被稱為設(shè)置(SETTING)可逆電阻切換元件202。將電阻從低電阻率狀態(tài)切換至高電阻率狀態(tài)的過(guò)程被稱為復(fù)位(RESETTING)可逆電阻切換元件202。高電阻率狀態(tài)與二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”關(guān)聯(lián)，而低電阻率狀態(tài)與二進(jìn)制數(shù)據(jù)“1”關(guān)聯(lián)。在其他實(shí)施方式中，設(shè)置和復(fù)位和/或數(shù)據(jù)編碼可以顛倒。在一些實(shí)施方式中，可逆電阻切換材料230可以由金屬氧化物形成?？梢允褂酶鞣N不同的金屬氧化物。在一個(gè)示例中，使用氧化鎳。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)使用選擇性沉積工藝，可在不刻蝕氧化鎳層的情況下將氧化鎳層用在可逆電阻切換材料中。例如，可以通過(guò)采用例如電鍍、化學(xué)鍍等沉積工藝以僅在形成于基底上的導(dǎo)電表面上選擇性地沉積含鎳層來(lái)形成可逆電阻切換元件。通過(guò)該方式，僅圖案化和/或蝕刻基底上的導(dǎo)電表面(在沉積含鎳層之前)，而不圖案化和/或蝕刻含鎳層。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，可逆電阻切換材料230包括通過(guò)選擇性地沉積鎳且然后氧化該鎳層而形成的氧化鎳層的至少一部分。例如，可以使用化學(xué)鍍、電鍍或類似的選擇性工藝來(lái)選擇性地沉積Ni、NixPy或另一類似形式的鎳，然后進(jìn)行氧化以形成氧化鎳(例如，使用快速熱氧化或另一氧化工藝)。在其他實(shí)施方式中，可以選擇性地沉積氧化鎳本身。例如，可以使用選擇性沉積工藝在轉(zhuǎn)向元件204上選擇性地沉積含NiO、NiOx或者NiOxPy層，然后進(jìn)行退火和/或氧化(若需要)。根據(jù)本發(fā)明，可以選擇性地沉積其他材料，然后若需要?jiǎng)t進(jìn)行退火和/或氧化，以形成用于在存儲(chǔ)器單元中使用的可逆電阻率切換材料。例如，可以例如通過(guò)電鍍來(lái)選擇性地沉積Nb、Ta、V、Al、Ti、Co、鈷-鎳合金等層，并進(jìn)行氧化，以形成可逆電阻率切換材料。更多關(guān)于制造使用可逆電阻切換材料的存儲(chǔ)器單元的信息可以在2007年6月29H31^"MemoryCellThatEmploysASelectivelyDepositedReversibleResistanceSwitchingElementandMethodsofFormingTheSame”的美國(guó)專禾丨J申請(qǐng)11/772，084中找到，該文獻(xiàn)通過(guò)引用完全并入本文?？赡骐娮枨袚Q元件202包括電極232和234。電極232位于金屬氧化物可逆電阻率切換材料230與導(dǎo)體208之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，電極232由鉬制成。電極234位于金屬氧化物可逆電阻率切換材料230與二極管204之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，電極234由氮化鈦制成，且用作勢(shì)壘層。轉(zhuǎn)向元件204可以是二極管，或者通過(guò)選擇性地限制可逆電阻切換元件202兩端的電壓和/或流過(guò)可逆電阻切換元件202的電流而顯示非歐姆導(dǎo)電性的其他合適的轉(zhuǎn)向元件。通過(guò)該方式，存儲(chǔ)器單元200可以用作二維或三維存儲(chǔ)器陣列的一部分，且數(shù)據(jù)可以被寫(xiě)入存儲(chǔ)器單元200和/或可以從存儲(chǔ)器單元200中讀取數(shù)據(jù)，而不影響陣列中其他存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)。二極管204可以包括任何合適的二極管，例如豎直多晶p-n二極管或者p-i-n二極管，不管是二極管的η區(qū)域在ρ區(qū)域之上的向上指向，還是二極管的ρ區(qū)域在η區(qū)域之上的向下指向。在一些實(shí)施方式中，二極管204可以由多晶半導(dǎo)體材料形成，例如多晶硅、多晶硅-鍺合金、多晶鍺(polygermanium)或者任何其他合適的材料。例如，二極管204可包括重?fù)诫sη+多晶硅區(qū)域Μ2，在η+多晶硅區(qū)域242之上的輕摻雜或者本征(非故意摻雜)多晶硅區(qū)域?qū)?，以及在本征區(qū)域244之上的重?fù)诫sρ+多晶硅區(qū)域Μ6。在一些實(shí)施方式中，薄(例如，幾百?；蛘吒?的鍺和/或硅-鍺合金層(當(dāng)使用硅-鍺合金層時(shí)具有約10%或更多的鍺)(未示出)可形成在η+多晶硅區(qū)域242上，以防止和/或減少?gòu)摩?多晶硅區(qū)域242到本征區(qū)域Μ4中的摻雜劑遷移，例如，如在2005年12月9日遞交的標(biāo)題為“DEP0SITEDSEMIC0NDUCT0RSTRUCTURETOMINIMINEN-TYPEDOPANTDIFFUSIONANDMETHODOFMAKING”的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2006/0087005中所描述的，該文獻(xiàn)通過(guò)引用完全并入本文。能夠理解，η+區(qū)域和ρ+區(qū)域的位置可以顛倒。當(dāng)二極管204由沉積的硅(例如，無(wú)定形的或多晶的)制造時(shí)，硅化物層可以形成在二極管上，以在制造時(shí)將沉積的硅置于低電阻率狀態(tài)。這樣的低電阻率狀態(tài)允許更容易對(duì)存儲(chǔ)器單元編程，因?yàn)椴恍枰箅妷簛?lái)將沉積的硅切換到低電阻率狀態(tài)。如名禾爾為“MemoryCellComprisingaSemiconductorJunctionDiodeCrystallizedAdjacenttoaSilicide”的美國(guó)專利No.7，176，064(該文獻(xiàn)通過(guò)引用完全并入本文)中所描述的，硅化物形成材料例如鈦和/或鈷在退火期間與沉積的硅反應(yīng)，以形成硅化物層。硅化鈦和硅化鈷的點(diǎn)陣間隔接近于硅的點(diǎn)陣間隔，看來(lái)這樣的硅化物層可以在沉積的硅結(jié)晶時(shí)用作鄰近的沉積的硅的“結(jié)晶化樣板”或者“種子”(例如，硅化物層在退火期間增強(qiáng)硅二極管的結(jié)晶結(jié)構(gòu))。由此提供更低電阻率的硅。對(duì)于硅-鍺合金二極管和/或鍺二極管可以獲得類似的結(jié)果。導(dǎo)體206和208包括任何合適的導(dǎo)電材料，例如鎢、任何合適的金屬、重?fù)诫s半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電的硅化物、導(dǎo)電的硅化物-鍺化物、導(dǎo)電的鍺化物等。在圖1所示的實(shí)施方式中，導(dǎo)體206和208是軌道形狀的，且在不同的方向上延伸(例如，大體上相互垂直)?？梢允褂闷渌麑?dǎo)體形狀和/或配置。在一些實(shí)施方式中，可以與導(dǎo)體206和208—起使用勢(shì)壘層、粘合層、抗反射涂層和/或類似的層(未示出)，以改善裝置性能和/或有助于裝置制造。盡管在圖1中示出可逆電阻切換元件202位于轉(zhuǎn)向元件204之上，但是能夠理解，在可替選的實(shí)施方式中，可逆電阻切換元件202可以位于轉(zhuǎn)向元件204之下。圖2為由多個(gè)圖1所示的存儲(chǔ)器單元200形成的第一存儲(chǔ)器級(jí)214的一部分的簡(jiǎn)化立體圖。為了簡(jiǎn)化，未分別示出可逆電阻切換元件202、二極管204和勢(shì)壘層213。存儲(chǔ)器陣列214為“交叉點(diǎn)”陣列，包括多個(gè)位線(第二導(dǎo)體208)和字線(第一導(dǎo)體206)，多個(gè)存儲(chǔ)器單元耦合到所述位線和字線(如圖所示)?？梢允褂闷渌鎯?chǔ)器陣列配置，如存儲(chǔ)器的多個(gè)級(jí)那樣。圖3為單片式三維陣列216的一部分的簡(jiǎn)化立體圖，該單片式三維陣列216包括位于第二存儲(chǔ)器級(jí)220之下的第一存儲(chǔ)器級(jí)218。在圖3所示的實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器級(jí)218和220分別包括在交叉點(diǎn)陣列中的多個(gè)存儲(chǔ)器單元200。能夠理解，在第一存儲(chǔ)器級(jí)218與第二存儲(chǔ)器級(jí)220之間可以存在額外的層(例如，中間級(jí)電介質(zhì))，但為了簡(jiǎn)化而未在圖3中示出?？梢允褂闷渌鎯?chǔ)器陣列配置，如存儲(chǔ)器的額外級(jí)那樣。在圖3所示的實(shí)施方式中，所有二極管可以“指向”同一方向，例如取決于采用P摻雜區(qū)域在二極管的底部還是頂部的p-i-n二極管而向上或者向下，從而簡(jiǎn)化二極管制造。在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器級(jí)可以如名稱為“High-DensityThree-DimensionalMemoryCell”的美國(guó)專利No.6，952，030中所描述的那樣形成，該文獻(xiàn)通過(guò)引用完全并入本文。例如，如圖4所示，第一存儲(chǔ)器級(jí)的上導(dǎo)體可以用作第二存儲(chǔ)器級(jí)的下導(dǎo)體，其中，第二存儲(chǔ)器級(jí)位于第一存儲(chǔ)器級(jí)之上。在這樣的實(shí)施方式中，在鄰近的存儲(chǔ)器級(jí)上的二極管優(yōu)選指向相反的方向，如在2007年3月27日遞交的標(biāo)題為“LargeArrayOfUpwardPointingP-I-NDiodesHavingLargeAndUniformCurrent，，的串請(qǐng)序列號(hào)為11/692，151的美國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的那樣，該文獻(xiàn)通過(guò)引用完全并入本文。例如，第一存儲(chǔ)器級(jí)218的二極管可以是向上指向的二極管，如箭頭A1所示(例如，ρ區(qū)域在二極管的底部)，而第二存儲(chǔ)器級(jí)220的二極管可以是向下指向的二極管，如箭頭A2所示(例如，η區(qū)域在二極管的底部)，或者反之亦然。單片式三維存儲(chǔ)器陣列是在不具有中介基底的單一基底(例如，晶片)上形成多個(gè)存儲(chǔ)器級(jí)的存儲(chǔ)器陣列。形成一個(gè)存儲(chǔ)器級(jí)的層直接沉積或者生長(zhǎng)在存在的級(jí)的層上。相反地，通過(guò)在分開(kāi)的基底上形成存儲(chǔ)器級(jí)并將存儲(chǔ)器級(jí)相互堆疊地粘結(jié)而構(gòu)造堆棧式存儲(chǔ)器，如在Leedy的名稱為“ThreeDimensionalStructureMemory”的美國(guó)專利No.5，915，167中那樣?；卓梢栽谡辰Y(jié)之前被薄化或者從存儲(chǔ)器級(jí)移除，但是由于存儲(chǔ)器級(jí)初始形成在分開(kāi)的基底上，所以這樣的存儲(chǔ)器不是真正的單片式三維存儲(chǔ)器陣列。圖5示出存儲(chǔ)器單元250，該存儲(chǔ)器單元250是圖1所示的存儲(chǔ)器單元200的變型。存儲(chǔ)器單元250不同于圖1所示的存儲(chǔ)器單元200，因?yàn)榻粨Q了電極232和234的位置。即，鉬電極232位于金屬氧化物可逆電阻率切換材料230與二極管204之間，而氮化鈦電極234位于金屬氧化物可逆電阻率切換材料230與導(dǎo)體208之間。該存儲(chǔ)器單元250還不同于圖1所示的存儲(chǔ)器單元200，因?yàn)轭嵉沽甩?區(qū)域242和ρ+區(qū)域246的位置。重?fù)诫sη+多晶硅區(qū)域242在本征區(qū)域244之上，而重?fù)诫sρ+多晶硅區(qū)域246在本征區(qū)域244之下。該布置有利于在二極管204反向偏壓時(shí)設(shè)置可逆電阻切換元件，如在下文中更詳細(xì)解釋的。圖1至圖5示出根據(jù)所公開(kāi)的布置的圓柱形形狀的存儲(chǔ)器單元和軌道形狀的導(dǎo)體。然而，在此描述的技術(shù)不限于用于存儲(chǔ)器單元的任何一個(gè)具體結(jié)構(gòu)。其他結(jié)構(gòu)也可以用于形成包括可逆電阻率切換材料的存儲(chǔ)器單元。例如，以下專利提供可以用于使用可逆電阻率切換材料的存儲(chǔ)器單元的結(jié)構(gòu)的示例美國(guó)專利6，952，043；美國(guó)專利6，951，780；美國(guó)專利6，034,882；美國(guó)專利6，420，215；美國(guó)專利6，525，953；以及美國(guó)專利7，081，377。圖6為示出可以實(shí)施在此描述的技術(shù)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)300的一個(gè)示例的框圖。存儲(chǔ)器系統(tǒng)300包括存儲(chǔ)器陣列302，該存儲(chǔ)器陣列302可以是如上所述的二維或三維存儲(chǔ)器單元陣列。在一個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器陣列302是單片式三維存儲(chǔ)器陣列。存儲(chǔ)器陣列302的陣列界線包括組織成行的字線的各種層，以及組織成列的位線的各種層。然而，也可以實(shí)現(xiàn)其他定向。存儲(chǔ)器系統(tǒng)300包括行控制電路320，其輸出308連接到存儲(chǔ)器陣列302的各字線。行控制電路320接收來(lái)自系統(tǒng)控制邏輯電路330的一組M行地址信號(hào)和一種或者更多種控制信號(hào)，且通常可包括用于讀取操作和編程(例如，設(shè)置和復(fù)位)操作的諸如行譯碼器322、陣列終端驅(qū)動(dòng)器324以及塊選擇電路3的電路。存儲(chǔ)器系統(tǒng)300還包括列控制電路310，其輸入/輸出306連接到存儲(chǔ)器陣列302的各位線。列控制電路306接收來(lái)自系統(tǒng)控制邏輯330的一組N列地址信號(hào)和一種或者更多種控制信號(hào)，且通?？砂ㄖT如列譯碼器312、陣列終端接收器或驅(qū)動(dòng)器314、塊選擇電路316、以及讀/寫(xiě)電路和I/O多路復(fù)用器的電路。系統(tǒng)控制邏輯330接收來(lái)自主機(jī)的數(shù)據(jù)和命令，且提供輸出數(shù)據(jù)給主機(jī)。在其他實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制邏輯330接收來(lái)自單獨(dú)的控制器電路的數(shù)據(jù)和命令，且提供輸出數(shù)據(jù)給該控制器電路，其中，該控制器電路與主機(jī)連通。系統(tǒng)控制邏輯330可以包括用于控制存儲(chǔ)器系統(tǒng)300的操作的一個(gè)或者更多個(gè)狀態(tài)機(jī)、寄存器和其他控制邏輯。在一個(gè)實(shí)施方式中，圖6所示的所有部件都被布置在單一集成電路上。例如，系統(tǒng)控制邏輯330、列控制電路310和行控制電路320形成在基底的表面上，而存儲(chǔ)器陣列302是形成在該基底上(且因此，在系統(tǒng)控制邏輯330、列控制電路310和行控制電路320上)的單片式三維存儲(chǔ)器陣列。在一些情況下，控制電路的一部分可以形成在與存儲(chǔ)器陣列的某部分相同的層上。并入存儲(chǔ)器陣列的集成電路通常將所述陣列再分成多個(gè)子陣列或者塊。塊可以進(jìn)一步聚集成隔間，所述隔間包含例如16個(gè)、32個(gè)或者不同數(shù)目的塊。如經(jīng)常使用的那樣，子陣列是具有通常不被譯碼器、驅(qū)動(dòng)器、讀出放大器和輸入/輸出電路中斷的連續(xù)的字線和位線的存儲(chǔ)器單元的連續(xù)組。這樣做是由于種種原因。例如，由字線和位線的電阻和電容引起的向下穿越字線和位線的信號(hào)延遲(即，RC延遲)在大的陣列中可以是非常重要的?？梢酝ㄟ^(guò)將較大的陣列再分成一組較小的子陣列使得每個(gè)字線和/或每個(gè)位線的長(zhǎng)度減小而減小這些RC延遲。作為另一個(gè)示例，與訪問(wèn)一組存儲(chǔ)器單元關(guān)聯(lián)的功率可以決定在給定的存儲(chǔ)器周期中可以同時(shí)訪問(wèn)的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目的上限。因此，較大的存儲(chǔ)器陣列經(jīng)常被再分成較小的子陣列，以減少同時(shí)訪問(wèn)的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目。盡管如此，為了簡(jiǎn)化描述，陣列也可以與子陣列同義地使用，以指具有通常不被譯碼器、驅(qū)動(dòng)器、讀出放大器和輸入/輸出電路中斷的連續(xù)字線和位線的存儲(chǔ)器單元的連續(xù)組。集成電路可包括一個(gè)或者多于一個(gè)的存儲(chǔ)器陣列。以電流限制設(shè)置如上所述，可逆電阻切換元件202可在兩個(gè)或者更多個(gè)狀態(tài)之間可逆地切換。例如，可逆電阻率切換材料可以在出廠時(shí)處于初始的、高電阻率狀態(tài)，在施加第一電壓和/或電流時(shí)可切換至低電阻率狀態(tài)。施加第二電壓和/或電流可以使可逆電阻率切換材料恢復(fù)至高電阻率狀態(tài)。圖7為金屬氧化物可逆電阻切換元件的一個(gè)示例性實(shí)施方式的電壓對(duì)電流的曲線圖。線400表示可逆電阻切換元件處于高電阻率狀態(tài)(Rtw)時(shí)的I-V特性。線402表示可逆電阻切換元件處于低電阻率狀態(tài)(RJ時(shí)的I-V特性。為了確定可逆電阻切換元件處于哪種狀態(tài)，施加電壓并測(cè)量產(chǎn)生的電流。測(cè)得的電流較高(參見(jiàn)線402)表明可逆電阻切換元件處于低電阻率狀態(tài)。測(cè)得的電流較低(參見(jiàn)線400)表明可逆電阻切換元件處于高電阻率狀態(tài)。注意，也可以與這里公開(kāi)的技術(shù)一起使用具有不同的I-V特性的可逆電阻切換元件的其他變型。圖7A示出圖示用于讀取存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)的一個(gè)實(shí)施方式的電路。圖7A示出包括存儲(chǔ)器單元450、452、妨4和456的存儲(chǔ)器陣列的一部分，所有這些存儲(chǔ)器單元都基于圖1至圖5所示的實(shí)施方式。示出了許多位線中的兩個(gè)和許多字線中的兩個(gè)。示出了用于位線中的一個(gè)的讀取電路通過(guò)晶體管458連接到位線，該晶體管458由列譯碼器312提供的柵電壓控制，以選擇或者不選擇相應(yīng)的位線。晶體管458將位線連接到數(shù)據(jù)總線。寫(xiě)入電路460(該電路是系統(tǒng)控制邏輯330的一部分)連接到數(shù)據(jù)總線。晶體管462連接到數(shù)據(jù)總線，且操作作為由箝位控制電路464(該電路是系統(tǒng)控制邏輯330的一部分)控制的箝位裝置。晶體管462還連接到比較器466和參考電流源Iref。比較器466的輸出連接到數(shù)據(jù)輸出端子(到系統(tǒng)控制邏輯330、控制器和/或主機(jī))以及到數(shù)據(jù)鎖存器468。寫(xiě)入電路460也連接到數(shù)據(jù)鎖存器468。當(dāng)試圖讀取可逆電阻切換元件的狀態(tài)時(shí)，所有字線首先被偏壓在Vread(例如，大致為2伏特)，而所有位線接地。然后所選擇的字線接地。為了示例性目的，本討論假設(shè)選擇存儲(chǔ)器單元450用于讀取。一個(gè)或者更多個(gè)所選擇的位線通過(guò)數(shù)據(jù)總線(通過(guò)開(kāi)啟晶體管458)和箝位裝置(晶體管462，該晶體管462接收2伏特+Vt)被拉到Vread。箝位裝置的柵極在Vread之上，但被控制以保持位線接近Vread。所選擇的存儲(chǔ)器單元通過(guò)晶體管462從Vsense節(jié)點(diǎn)拉來(lái)電流。Vsense節(jié)點(diǎn)還接收在高電阻率狀態(tài)電流與低電阻率狀態(tài)電流之間的參考電流Iref。Vsense節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于單元電流與參考電流Iref之間的電流差而移動(dòng)。比較器466通過(guò)比較Vsense電壓與Vref-read電壓而產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。若存儲(chǔ)器單元電流大于Iref，則存儲(chǔ)器單元處于低電阻率狀態(tài)，且在Vsense的電壓低于Vref。若存儲(chǔ)器單元電流小于Iref，則存儲(chǔ)器單元處于高電阻率狀態(tài)，且在Vsense的電壓高于Vref。來(lái)自比較器466的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)被鎖存在數(shù)據(jù)鎖存器468中。看回圖7，盡管處于高電阻率狀態(tài)(參見(jiàn)線400)，若施加電壓VSET和足夠的電流，可逆電阻切換元件可被設(shè)置成低電阻率狀態(tài)。線404示出施加VSET時(shí)的行為。電壓保持一定程度的恒定，而電流朝向Iset_limit增大。在某種程度上，可逆電阻切換元件可被設(shè)置，且裝置行為可基于線402。注意，第一次設(shè)置可逆電阻切換元件，需要Vf(形成電壓)來(lái)設(shè)置裝置。此后，可以使用VSET。形成電壓Vf可以大于VSET。盡管處于低電阻率狀態(tài)(參見(jiàn)線402)，若施加電壓VRESET和足夠的電流(Ireset)，可逆電阻切換元件可被復(fù)位成高電阻率狀態(tài)。線406示出施加VRESET時(shí)的行為。在某種程度上，可逆電阻切換元件可被復(fù)位，且裝置行為可基于線400。在一個(gè)實(shí)施方式中，Vset為大致5伏特，Vreset為大致3伏特，Iset_limit為大致5μA，Ireset電流可以高達(dá)30μA。若電流在設(shè)置操作期間太高，則可能設(shè)置可逆電阻切換元件，然后由于高電流而立即復(fù)位可逆電阻切換元件。在一些情況下，可逆電阻切換元件可在設(shè)置與復(fù)位之間振蕩。也可能發(fā)生其他不可預(yù)測(cè)的行為。為了防止這樣的情況，在此提出用于在設(shè)置操作期間以下述方式限制電流的技術(shù)電流可以高達(dá)Iset_limit，但未高到足以造成立即復(fù)位或者振蕩。用于在設(shè)置操作期間限制電流的一個(gè)提議為通過(guò)反向偏壓的二極管設(shè)置可逆電阻切換元件。例如，參看圖5，提出二極管204在設(shè)置操作期間反向偏壓。這意味著較高的電壓可被施加到導(dǎo)體208，然后施加到導(dǎo)體206，以在ρ+區(qū)域242與氮化鈦電極234之間產(chǎn)生反向偏壓。因?yàn)槎O管被反向偏壓，所以限制了通過(guò)二極管的電流，并因此限制了通過(guò)可逆電阻切換元件的電流。在該實(shí)施方式中，當(dāng)可逆電阻切換元件被復(fù)位時(shí)，二極管被正向偏壓。該設(shè)置操作也可以通過(guò)在導(dǎo)體處施加電壓極性來(lái)用于圖1所示的存儲(chǔ)器單元200以及其他單元結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)體在二極管和可逆電阻切換元件上實(shí)現(xiàn)相同的極性。圖8示出二極管204的I-V特性(在對(duì)數(shù)標(biāo)尺上)。在正電壓范圍內(nèi)(正向偏壓)，由曲線的右側(cè)表示，電流隨著電壓增大而快速增大。在負(fù)電壓范圍內(nèi)(反向偏壓)，電流增大很緩慢，直至擊穿。在反向偏壓處的大電流可以損壞二極管。反向偏壓通過(guò)電流限制電路施加，該電流限制電路限制電流以防止損壞二極管。相同的電流限制提供期望用于格式化或者設(shè)置操作的前述Iset_limit。在一個(gè)實(shí)施方式中，二極管被設(shè)計(jì)成具有低的反向軟擊穿電壓。這樣的設(shè)計(jì)可以通過(guò)限制η+區(qū)域與P+區(qū)域之間的區(qū)域厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖9為金屬氧化物可逆電阻切換元件和二極管的電壓對(duì)電流的曲線圖。線400-406是如上所討論的。線420表示二極管在反向偏壓期間的I-V特性。線422示出二極管在擊穿電壓Vbd下的I-V特性。因?yàn)槎O管和可逆電阻切換元件串聯(lián)連接，因此它們可經(jīng)歷相同的電流。具有最低電流的裝置可限制另一裝置的電流。因此，在正向偏壓期間，包括二極管和可逆電阻切換元件的存儲(chǔ)器單元可基于線400、402和406操作。當(dāng)處于低電阻率狀態(tài)時(shí)，復(fù)位可通過(guò)施加VRESET實(shí)現(xiàn)。當(dāng)期望設(shè)置存儲(chǔ)器單元時(shí)，存儲(chǔ)器單元可被反向偏壓，且存儲(chǔ)器單元可基于線420和線422操作。當(dāng)在可逆電阻切換元件兩端施加Vset的電勢(shì)(例如，-Vset)時(shí)，電流會(huì)試圖升高。隨著電流增大，可設(shè)置可逆電阻切換元件。由于二極管被反向偏壓，因此電流增大會(huì)被軟擊穿中的二極管反向電流限制，由此防止立即復(fù)位或者設(shè)置與復(fù)位之間的振蕩。圖10為用于設(shè)置存儲(chǔ)器單元的電路的示意圖。圖10示出四個(gè)存儲(chǔ)器單元500、502、504和506，每個(gè)存儲(chǔ)器單元包括二極管和可逆電阻切換元件。在整個(gè)陣列中，可存在遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于四個(gè)的存儲(chǔ)器單元。在一個(gè)實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器單元基于圖5所示的實(shí)施方式。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用圖1所示的存儲(chǔ)器單元。不管怎樣，可是使用圖2、圖3或者圖4所示的結(jié)構(gòu)。選擇圖10所示的存儲(chǔ)器單元500用于設(shè)置，因?yàn)槠湓谒x擇的字線和所選擇的位線的交叉點(diǎn)處。每個(gè)字線可具有驅(qū)動(dòng)器電路，由連接在VPP與72VPP之間的晶體管510和512表示。在一個(gè)實(shí)施方式中，VPP(大致為6-10伏特)是在集成電路上可用的最高電壓。通過(guò)施加0伏特到晶體管510和512的柵極，可在所選擇的字線上驅(qū)動(dòng)VPP。通過(guò)施加VPP到晶體管510和512的柵極，可在未選擇的字線上驅(qū)動(dòng)72VPP。若將接近接地的偏壓施加到所選擇的位線，并將VPP施加到所選擇的字線，則存儲(chǔ)器單元500的二極管會(huì)被反向偏壓超過(guò)二極管的反向擊穿電壓，且可設(shè)置所選擇的單元。若將接近接地的偏壓施加到所選擇的位線，并將72VPP施加到字線，則不會(huì)存在足以設(shè)置存儲(chǔ)器單元的電壓差。位線(BL)選擇電路包括所連接的晶體管520和522。針對(duì)每個(gè)位線可存在一個(gè)BL選擇電路，或者存在可以可切換地連接到位線的不同子組的一組BL選擇電路。若0伏特被施加到晶體管520和522的柵極，則在未選擇的位線上驅(qū)動(dòng)72VPP。針對(duì)所選擇的位線，V2VPP被施加到晶體管520和522的柵極，使得位線通過(guò)節(jié)點(diǎn)521被拉到接近接地的偏壓，且電流(表示通過(guò)所選擇的存儲(chǔ)器單元的電流)通到節(jié)點(diǎn)521。節(jié)點(diǎn)521連接到電流鏡，該電流鏡包括在其柵極處連接的晶體管5M和526。另一個(gè)電路(未在圖10中示出)提供參考電流IUMKEF。在一個(gè)實(shí)施方式中，Iumkef等于Iset_limit。在另一個(gè)實(shí)施方式中，Iumeef代表Iset_limit。流過(guò)晶體管526的電流Iset會(huì)鏡像IUMrEF。若節(jié)點(diǎn)521處的電流接近Iset，則節(jié)點(diǎn)521處的電壓(標(biāo)記為VSENSE)將增大。電壓VSENSE被提供給比較器530，該比較器530比較VSENSE與Vkef。當(dāng)VSENSE等于Vkef時(shí)，比較器530的輸出可表明已檢測(cè)到設(shè)置操作。設(shè)置參考電壓Vkef，使得該參考電壓Vkef表示對(duì)應(yīng)于通過(guò)裝置522的等于(或者略大于)Iset_limit的存儲(chǔ)器單元電流的VSENSE的值。該電路假設(shè)當(dāng)存儲(chǔ)器單元設(shè)置時(shí)電流會(huì)接近Iset_limit；因此，通過(guò)比較器530檢測(cè)該條件。比較器530的輸出用于禁止產(chǎn)生Iumkef的電路并且通過(guò)提供信號(hào)給晶體管533的柵極以迫使72vpp到位線上而不選擇該位線。圖11為描述在設(shè)置操作期間圖10所示的電路的行為的流程圖。在步驟550中，所有字線和所有位線被偏壓在72VPP。在步驟552中，所選擇的字線被偏壓在VPP，例如，通過(guò)將0伏特施加到晶體管510和512的柵極。電壓VPP足以造成通過(guò)二極管的反向電流為ΙμΑ或者更大，且電阻器材料兩端的電壓仍然幾乎為2伏特。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所選擇的字線被偏壓到比未選擇的字線上的電壓高至少二極管電壓降的電壓。在步驟5Μ中，BL選擇電路將所選擇的BL以到接地的路徑連接到電流限制器電路(電流鏡和比較器530)。因此，所選擇的位線充分降低電壓，以提供足以設(shè)置所選擇的存儲(chǔ)器單元的可逆電阻切換元件的電壓差。在步驟556中，由于電流限制電路，當(dāng)設(shè)置發(fā)生時(shí)位線電壓升高。在步驟558中，比較器530檢測(cè)到VSENSE已升高至Vref，由此檢測(cè)到設(shè)置操作。在步驟560中，比較器530的輸出用于禁止產(chǎn)生Iumeef,以及用于將72VPP的“保存”電壓提供給位線，以防止存儲(chǔ)器單元被過(guò)設(shè)置(例如，造成立即復(fù)位或者復(fù)位與設(shè)置之間的振蕩)。圖11所示的過(guò)程可以針對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行或者并行針對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行。另一個(gè)實(shí)施方式包括執(zhí)行所選擇的字線接地且所選擇的BL具有到至少二極管電壓降大于72VPP的電壓的路徑。圖12為用于設(shè)置存儲(chǔ)器單元的電路的第二實(shí)施方式的示意圖。圖12和圖10所示的電路之間的不同之處在于，圖12所示的電路使用三勢(shì)阱技術(shù)。即，通過(guò)將nmos晶體管置于P勢(shì)阱(其中，P勢(shì)阱在η勢(shì)阱中，η勢(shì)阱在ρ基底中)中，可以使用負(fù)電壓。使用負(fù)電壓允許所有電壓降低72VPP。該布置節(jié)省功率，且在電路上造成較小的應(yīng)力。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以在執(zhí)行設(shè)置操作之前讀取存儲(chǔ)器單元。然后，僅那些料想被設(shè)置且處于高電阻率狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元會(huì)被設(shè)置。料想被設(shè)置但處于低電阻率狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元不需要被設(shè)置。圖12示出四個(gè)存儲(chǔ)器單元570、572、574和576，每個(gè)存儲(chǔ)器單元包括二極管和可逆電阻切換元件。存儲(chǔ)器單元570被選擇用于設(shè)置，因?yàn)榇鎯?chǔ)器單元570在所選擇的字線與所選擇的位線之間的交叉點(diǎn)處。每個(gè)字線可具有驅(qū)動(dòng)器電路，由在72VPP與接地之間連接的晶體管580和582表示。通過(guò)將0伏特施加到晶體管510和512的柵極，可在所選擇的字線上驅(qū)動(dòng)72VPP。通過(guò)將72VPP施加到晶體管580和582的柵極，可在未選擇的字線上驅(qū)動(dòng)0伏特。若接近-72VPP伏特的偏壓被施加到所選擇的位線，且72VPP被施加到所選擇的字線，則存儲(chǔ)器單元570的二極管可被反向偏壓超過(guò)其反向擊穿電壓，且單元570可被設(shè)置。若接近_72VPP伏特的偏壓被施加到所選擇的位線，且0伏特被施加到字線，則不存在足以設(shè)置存儲(chǔ)器單元的電壓差。BL選擇電路包括所連接的晶體管584和586。針對(duì)每個(gè)位線可存在一個(gè)BL選擇電路，或者存在可以可切換地連接到位線的不同子組的一組BL選擇電路。若_72VPP被施加到晶體管584和586的柵極，則在未選擇的位線上驅(qū)動(dòng)0伏特。針對(duì)所選擇的位線，0伏特被施加到晶體管584和586的柵極，使得位線通過(guò)裝置590被拉到接近_72VPP的偏壓，且電流(表示通過(guò)所選擇的存儲(chǔ)器單元的電流)通到電流限制電路。晶體管586連接到電流鏡，該電流鏡包括在其柵極處連接的晶體管588和590。另一個(gè)電路(未在圖12中示出)提供參考電流IUMKEF。若流出晶體管586的電流接近Iset，則節(jié)點(diǎn)521處的電壓(標(biāo)記為VSENSE)將增大。電壓VSENSE被提供給比較器594，該比較器594比較VSENSE與VKEF。當(dāng)VSENSE等于Vkef時(shí)，比較器594的輸出可表明已檢測(cè)到設(shè)置操作，將禁止產(chǎn)生參考電流Iumeef，且位線會(huì)被拉到接地。圖12所示的電路操作類似于圖10所示的電路，但使用不同的電壓電平(如上所述)。因此，圖11所示的流程圖適用于圖12所示的電路，在電壓方面有些變化。例如，在步驟550中，字線和位線被偏壓在0伏特。在步驟552中，所選擇的字線被偏壓在72VPP。在步驟5M中，位線以到-72VPP的路徑連接到電流限制器電路。所選擇的存儲(chǔ)器單元兩端的電壓為vpp(-V2VPP至+72vpp)。使用電容放電設(shè)置在一些實(shí)施方式中，提供、控制和/或限制通過(guò)存儲(chǔ)器單元的電流的電路可以遠(yuǎn)離存儲(chǔ)器單元。該距離對(duì)于單片式三維存儲(chǔ)器陣列可以更大程度上是個(gè)問(wèn)題，單片式三維存儲(chǔ)器陣列中，控制電路在基底表面上，且存儲(chǔ)器單元在三維存儲(chǔ)器陣列的上層上(如上所述)。因?yàn)樵摼嚯x，導(dǎo)電路徑可以很長(zhǎng)，這導(dǎo)致線的電容相對(duì)大。在一些情況下，在存儲(chǔ)器單元被設(shè)置之后，線上的電容電荷可隨后通過(guò)存儲(chǔ)器單元消散，這可導(dǎo)致額外電流通過(guò)可逆電阻切換元件。該額外電流可造成可逆電阻切換元件設(shè)置成低電阻值，使得復(fù)位該元件很困難或者不可能。所提出的一種方案為，在設(shè)置操作期間使位線和數(shù)據(jù)總線放電，使得在實(shí)現(xiàn)設(shè)置之后沒(méi)有不期望的電流隨后被驅(qū)動(dòng)通過(guò)存儲(chǔ)器單元。在該實(shí)施方式中，在設(shè)置操作期間二極管將被正向偏壓，且Vset被作為脈沖施加。Vset脈沖可短于設(shè)置可逆電阻切換元件所需要的時(shí)間，使得需要來(lái)自位線和數(shù)據(jù)總線的電荷，以提供Vset脈沖不提供的額外電荷。在一些實(shí)施中，核對(duì)操作可以跟隨設(shè)置操作，以查看設(shè)置操作是否成功。若沒(méi)有成功，則重試設(shè)置操作。圖13為可以用于使用上述的電容放電來(lái)設(shè)置存儲(chǔ)器單元的電路的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。在一些實(shí)施方式中，可針對(duì)每個(gè)位線存在一個(gè)這樣的電路，或者存在可以選擇性地連接到位線的不同組的一組這樣的電路。圖13所示的電路包括存儲(chǔ)器單元602，該存儲(chǔ)器單元602包括可逆電阻切換元件和二極管，如以上參考圖1至圖5所描述的。存儲(chǔ)器單元602連接到具有電容器604的位線BL。在一個(gè)實(shí)施方式中，電容器604為大約Ipf。該位線BL通過(guò)BL選擇電路連接到數(shù)據(jù)總線。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)位線具有其自己的BL選擇電路，且每個(gè)位線具有其自己的數(shù)據(jù)總線。用于存儲(chǔ)器系統(tǒng)的控制電路將列選擇信號(hào)CSG<15:0>和)(CQ<3:0>發(fā)送到各BL選擇電路，以確定哪個(gè)位線應(yīng)連接到數(shù)據(jù)總線。信號(hào)CSG<15:0>中合適的一個(gè)被提供給反相器614的輸入端，且信號(hào))(CQ<3:0>中合適的一個(gè)被提供給反相器614的電源接腳，使得當(dāng)選擇所關(guān)聯(lián)的位線BL時(shí)，反相器614的輸出XCSEL為0伏特；否則，反相器614的XCSEL為VPP。信號(hào)XCSEL被提供給晶體管610和612的柵極。當(dāng)反相器614的)(CSEL為VPP時(shí)，0.7伏特(大致為一個(gè)二極管電壓降)的未選擇的位線電壓UBL通過(guò)晶體管612被提供給位線。當(dāng)反相器614的)(CSEL為0伏特時(shí)，數(shù)據(jù)總線通過(guò)晶體管610連接到位線。包括寄生電容608的數(shù)據(jù)總線連接到晶體管606。晶體管606的柵極接收脈沖。數(shù)據(jù)總線在脈沖之間浮動(dòng)。在脈沖期間(負(fù)脈沖)，VPP被提供給數(shù)據(jù)總線(通過(guò)晶體管606)，以對(duì)數(shù)據(jù)總線寄生電容608充電。當(dāng)選擇BL選擇電路時(shí)，來(lái)自數(shù)據(jù)總線的電荷對(duì)位線BL和其電容604充電。當(dāng)切斷到VPP的路徑時(shí)，位線浮動(dòng)，且位線BL(和電容器604)上的電荷通過(guò)存儲(chǔ)器單元602放電。在一個(gè)實(shí)施方式中，二極管被正向偏壓，且僅使用正電壓。圖14為用于操作圖13所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。圖14所示的過(guò)程可以在一個(gè)存儲(chǔ)器單元上執(zhí)行或者在多個(gè)存儲(chǔ)器單元上同時(shí)執(zhí)行。在步驟630中，所選擇的字線被拉到接地。未選擇的字線為VPP-0.7v。在步驟632中，所選擇的位線被拉到VPP。這可以通過(guò)將所示的脈沖(XSA_ENABLE)施加到晶體管606的柵極和施加合適的選擇信號(hào)CSG<15:0>和)(CQ<3:0>而在幾十納秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)。未選擇的位線為0.7伏特。在步驟634中，由于脈沖(XSA_ENABLE)結(jié)束，所以到VPP的路徑被切斷。因此，數(shù)據(jù)總線和位線浮動(dòng)。盡管在步驟634中位線為VPP，但是存儲(chǔ)器單元的可逆電阻切換元件接收足以執(zhí)行設(shè)置操作的電壓。然而，施加VPP的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度不足以導(dǎo)致設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施方式中，可逆電阻切換元件需要幾百納秒來(lái)設(shè)置；然而，僅提供VPP幾十納秒。因?yàn)榈絍PP的路徑被切斷，因此在步驟636中，位線電容(且在一些實(shí)施方式中，取決于選擇信號(hào)的操作，為數(shù)據(jù)總線電容)通過(guò)包括可逆電阻切換元件的存儲(chǔ)器單元來(lái)消散。來(lái)自消散電容電荷的額外電荷可足以完成設(shè)置操作。在一些實(shí)施方式中，來(lái)自消散電容電荷的額外電荷可能不足以完成設(shè)置操作。因此，在一些實(shí)施中，圖15所示的過(guò)程用于執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)器單元的設(shè)置。在圖15所示的步驟650中，執(zhí)行圖14所示的過(guò)程。在步驟652中，執(zhí)行核對(duì)操作，以查看存儲(chǔ)器單元是否被設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施方式中，施加讀取電壓(小于Vreset)。基于通過(guò)存儲(chǔ)器單元感測(cè)的電流，控制電路確定可逆電阻切換元件處于高電阻率狀態(tài)還是低電阻率狀態(tài)。若核對(duì)出存儲(chǔ)器單元處于低電阻率狀態(tài)(參見(jiàn)步驟654)，則在步驟656中，存儲(chǔ)器單元不從設(shè)置過(guò)程中被選擇。若核對(duì)出存儲(chǔ)器單元不處于低電阻率狀態(tài)(參見(jiàn)步驟654)，則該過(guò)程返回至步驟650并重復(fù)。注意，圖15所示的過(guò)程可與在此所描述的設(shè)置或者復(fù)位存儲(chǔ)器單元的其他程序一起使用。上述電容放電方法限制了在設(shè)置操作中流過(guò)存儲(chǔ)器單元的最大電荷。在設(shè)置中的最大電荷取決于在設(shè)置之前施加在位線上的電壓和在位線(且任選地為連接到位線的數(shù)據(jù)總線)上的電容。最大電荷不受存儲(chǔ)器單元中的二極管的電阻的影響。這導(dǎo)致在設(shè)置操作之后較高的Ron。較高的Ron導(dǎo)致較低的復(fù)位可逆電阻切換元件所需的電流Ireset。二極管可以提供該Ireset，因?yàn)槲痪€在復(fù)位操作期間被保持在足夠的電壓。如上所述，所選擇的位線通過(guò)開(kāi)啟和關(guān)閉連接到數(shù)據(jù)總線并由此連接到所選擇的位線的預(yù)充電裝置(晶體管606)而被充電和被隔離。對(duì)圖14所示的方法的另一改進(jìn)為，當(dāng)存儲(chǔ)器單元設(shè)置時(shí)檢測(cè)通過(guò)存儲(chǔ)器單元的電流的增大，并使用該檢測(cè)取消選擇位線。列譯碼器電路于是大大快于通過(guò)存儲(chǔ)器單元的放電地將位線下拉到取消選擇的電平，從而進(jìn)一步減少電流流過(guò)存儲(chǔ)器單元的時(shí)間。圖16為可以用于使用上述電容放電來(lái)設(shè)置存儲(chǔ)器單元的電路的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。在一些實(shí)施方式中，針對(duì)每個(gè)位線可存在一個(gè)這樣的電路，或者存在可以選擇性地連接到位線的不同組的一組這樣的電路。在一些實(shí)施方式中，期望首先選擇字線，因?yàn)樵谝恍﹩纹饺S存儲(chǔ)器陣列中，字線選擇比較慢。可以通過(guò)如圖16所示的電荷共享來(lái)非?？焖俚貙㈦姾芍糜谖痪€電容上。在預(yù)充電時(shí)間期間，額外的電容器被充電至電路中可用的最高電壓。然后，選擇位線，并且啟動(dòng)電荷共享裝置710，以將該電容器連接到該位線。所連接的電容器迅速達(dá)到由電容比所確定的設(shè)置操作所期望的電壓，然后切斷電荷共享裝置。在位線接收電荷轉(zhuǎn)移之后發(fā)生設(shè)置操作，因?yàn)樵O(shè)置可逆電阻切換元件所用的時(shí)間比轉(zhuǎn)移電荷所用的時(shí)間長(zhǎng)。圖16所示的電路包括存儲(chǔ)器單元702，該存儲(chǔ)器單元702包括可逆電阻切換元件和二極管，如以上參考圖1至圖5所描述的。存儲(chǔ)器單元702連接到具有電容704的位線BL。在一個(gè)實(shí)施方式中，電容704為lpf。位線BL通過(guò)BL選擇電路連接到數(shù)據(jù)總線。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)位線具有其自己的BL選擇電路，且很多位線可以連接到多線數(shù)據(jù)總線。圖16所示的BL選擇電路與圖13所示的位線選擇電路相同。數(shù)據(jù)總線通過(guò)晶體管610連接到位線。包括電容712(例如，2pf)的數(shù)據(jù)總線連接到控制電荷共享的晶體管710。晶體管710的柵極接收脈沖(XPG_PULSE)。在脈沖之間，數(shù)據(jù)總線(節(jié)點(diǎn)SELB)浮動(dòng)，且與節(jié)點(diǎn)GSELB隔離。在脈沖(負(fù)脈沖)期間，數(shù)據(jù)總線(節(jié)點(diǎn)SELB)連接到GSELB。電容器708(例如，0.5pf)從GSELB連接到接地。連接到VPP和GSELB的晶體管706接收脈沖(XSA_ENABLE)。在脈沖之間，GSELB浮動(dòng)。在負(fù)脈沖期間，VPP用于對(duì)GSELB充電，而沒(méi)有電流限制。當(dāng)晶體管710在其柵極接收脈沖時(shí)，在GSELB處的電荷用于將SELB充電至(VPP)χ(數(shù)據(jù)總線的電容)/(數(shù)據(jù)總線的電容+GSELB的電容)。在SELB處的電荷于是被轉(zhuǎn)移到位線，類似于針對(duì)圖13所描述的。圖16所示的電路還包括比較器720，該比較器720比較GSELB處的電壓與參考電壓Vref。當(dāng)比較器感測(cè)出數(shù)據(jù)總線和位線的放電時(shí)，該比較器推斷出設(shè)置已經(jīng)成功發(fā)生，并輸出表明存儲(chǔ)器單元已被設(shè)置的設(shè)置檢測(cè)信號(hào)。比較器720的輸出被提供給用于存儲(chǔ)器系統(tǒng)的控制邏輯。圖17為解釋用于操作圖16所示的電路的各種實(shí)施方式的時(shí)序圖。在tl與t2之間，脈沖通過(guò)信號(hào)XSA_ENABLE施加到晶體管706。如所示出的，這給GSELB充電，而沒(méi)有電流限制。在t3與t4之間，脈沖通過(guò)信號(hào)XPG_PULSE施加到晶體管710。這導(dǎo)致與SELB共享電荷。BL控制電路允許與位線共享電荷，如圖17所示。在一些情況下，這一次重復(fù)會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)器單元被設(shè)置。在其他實(shí)施方式中，兩個(gè)脈沖的多次重復(fù)(給GSELB充電和電荷共享)可用于增加位線上的電荷，直至存儲(chǔ)器單元被設(shè)置(參見(jiàn)t5)。圖18為可以用于使用如上所述的電容放電來(lái)設(shè)置存儲(chǔ)器單元的電路的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。在一些實(shí)施方式中，針對(duì)每個(gè)位線可存在一個(gè)這樣的電路，或者存在可以選擇性地連接到位線的不同組的一組這樣的電路。在圖18所示的電路中，位線選擇裝置在存儲(chǔ)器單元被切換到新的狀態(tài)之前被關(guān)閉。圖18所示的電路包括存儲(chǔ)器單元750，該存儲(chǔ)器單元750包括可逆電阻切換元件和二極管，如參考圖1至圖5所描述的。存儲(chǔ)器單元750連接到具有電容752的位線BL。位線BL通過(guò)BL選擇電路連接到數(shù)據(jù)總線。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)位線具有其自己的BL選擇電路，且很多位線可以連接到多線數(shù)據(jù)總線。包括電容766的數(shù)據(jù)總線通過(guò)晶體管764連接到節(jié)點(diǎn)GSB，該晶體管764的柵極接地。節(jié)點(diǎn)GSB連接到比較器780，該比較器780像圖16所示的比較器720—樣地操作。比較器780的輸出被提供給用于存儲(chǔ)器系統(tǒng)的控制邏輯。連接到VPP和GSB的晶體管760接收脈沖(PG脈沖)。在脈沖期間，GSB浮動(dòng)。在脈沖之間，VPP用于對(duì)GSB充電，GSB對(duì)數(shù)據(jù)總線充電?；谶x擇信號(hào))(CQ<3:0>和“譯碼器輸出”，BL選擇電路與所選擇的位線共享數(shù)據(jù)總線上的電荷，以如上所討論的那樣設(shè)置存儲(chǔ)器單元750。圖18所示的BL選擇電路包括晶體管768、晶體管770、反相器772、通過(guò)門(mén)774和通過(guò)門(mén)776。圓圈778提供通過(guò)門(mén)774和通過(guò)門(mén)776的細(xì)節(jié)(四個(gè)內(nèi)部晶體管和反相器)。通過(guò)門(mén)具有輸入端(i)、輸出端(ο)、頂部節(jié)點(diǎn)(t)和底部節(jié)點(diǎn)(b)。若輸入端(i)為正電壓，則輸出端(ο)接收底部節(jié)點(diǎn)(b)處的信號(hào)。若輸入端(i)是負(fù)電壓或者零伏電壓，則輸出端(ο)接收頂部節(jié)點(diǎn)(t)處的信號(hào)。通過(guò)門(mén)776接收PG脈沖(與晶體管760所接收的脈沖相同)。在脈沖期間(正電壓)，XCQ<3:0>中的在通過(guò)門(mén)776的底部節(jié)點(diǎn)處輸入的合適的一個(gè)被提供在通過(guò)門(mén)776的輸出端處且若“譯碼器輸出”也選擇具有正電壓的位線則被轉(zhuǎn)移到通過(guò)門(mén)774的輸出端。)(CQ<3:0>中合適的一個(gè)針對(duì)所選擇的位線可在Vpg(用于設(shè)置的電壓)，而針對(duì)未選擇的位線可在VPP。當(dāng)晶體管768的柵極接收VPP時(shí)，其從數(shù)據(jù)總線切斷位線。當(dāng)晶體管768的柵極接收Vpg時(shí)，其與位線共享數(shù)據(jù)總線上的電荷。注意，晶體管768的柵極電壓(Vpg)可以確信設(shè)置以通過(guò)修整選項(xiàng)控制瞬變電流。在輸入到通過(guò)門(mén)776的脈沖之間，VPP可被轉(zhuǎn)移到通過(guò)門(mén)776的輸出端和通過(guò)門(mén)774的輸出端，然后VPP被提供給晶體管768的柵極，以從數(shù)據(jù)總線切斷位線。若)(CQ<3:0>或“譯碼器輸出”也選擇位線，則VPP可被轉(zhuǎn)移到晶體管768的柵極，以從數(shù)據(jù)總線切斷位線。圖18A為描述圖18所示的電路的操作的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。在步驟788中，所選擇的字線被拉到接地。在步驟790中，如上所述，通過(guò)在PG脈沖之間將VPP轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)GSB來(lái)給節(jié)點(diǎn)GSB和數(shù)據(jù)總線充電。在步驟792中，如上所述，通過(guò)使用BL選擇電路將位線連接到數(shù)據(jù)總線，來(lái)與位線共享數(shù)據(jù)總線上的電荷。在步驟794中，從數(shù)據(jù)總線切斷位線，由此位線浮動(dòng)。結(jié)果，在步驟796中位線通過(guò)存儲(chǔ)器單元750放電。在一些實(shí)施方式中，圖18A所示的過(guò)程的一次重復(fù)足以設(shè)置存儲(chǔ)器單元。在其他實(shí)施方式中，需要多次重復(fù)來(lái)設(shè)置存儲(chǔ)器單元(例如，參見(jiàn)圖17或者圖15所示的過(guò)程)。圖13、圖16和圖18所示的電路限制在設(shè)置操作中的電荷，而不限制設(shè)置電流。脈沖復(fù)位在之前的實(shí)施方式中，通過(guò)施加Vreset和提供通過(guò)可逆電阻切換元件的大電流而復(fù)位可逆電阻切換元件。在使用二極管作為轉(zhuǎn)向元件的存儲(chǔ)器單元中，可能在這樣的復(fù)位操作期間經(jīng)歷設(shè)置與復(fù)位之間的振蕩或者不能夠提供足夠大的電流。在此提出的一個(gè)方案是，通過(guò)在短的脈沖時(shí)間內(nèi)提供等于或者大于設(shè)置電壓的電壓(在幾十納秒的量級(jí)上)來(lái)執(zhí)行復(fù)位。該脈沖短于設(shè)置操作所需要的脈沖，但長(zhǎng)度足以用于復(fù)位操作或者分成多個(gè)脈沖的復(fù)位操作。這確保了不發(fā)生設(shè)置操作，且因此沒(méi)有設(shè)置與復(fù)位之間的振蕩。在施加短脈沖之后，存儲(chǔ)器單元可以被核對(duì)，以查看其是否已經(jīng)被復(fù)位。若沒(méi)有，則可以施加另一脈沖。該過(guò)程可以重復(fù)，直至存儲(chǔ)器單元被復(fù)位。在一個(gè)實(shí)施方式中，二極管在復(fù)位期間被正向偏壓，且僅使用正電壓。在一些實(shí)施方式中，設(shè)置電壓大于或者等于復(fù)位電壓。在其他實(shí)施方式中，復(fù)位電壓大于或者等于設(shè)置電壓。圖19提供了可以使用上述短脈沖執(zhí)行復(fù)位的電路的一個(gè)實(shí)施方式。圖19所示的電路包括存儲(chǔ)器單元800，該存儲(chǔ)器單元800包括可逆電阻切換元件和二極管，如以上參照?qǐng)D1至圖5所描述的。存儲(chǔ)器單元800連接到具有電容802的位線BL。在一個(gè)實(shí)施方式中，電容802為lpf。該位線BL通過(guò)BL選擇電路連接到數(shù)據(jù)總線。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)位線具有其自己的BL選擇電路，且很多位線可以連接到多線數(shù)據(jù)總線。圖19所示的BL選擇電路包括晶體管810、晶體管816和反相器814。反相器814在其輸入端接收選擇信號(hào)CSG<15:0>中合適的一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施方式中，CSG<15:0>是來(lái)自譯碼器的16位總線。反相器814的頂部功率輸入端從存儲(chǔ)器系統(tǒng)控制電路接收短脈沖P。該脈沖調(diào)節(jié)并導(dǎo)致上述的短復(fù)位脈沖。在該脈沖P期間，選擇信號(hào)CSG<15:0>中合適的一個(gè)的反相值在反相器814的輸出端O(CSEL)處被提供并被提供給晶體管810和816的柵極。因此，若選擇位線，則在脈沖P期間0伏特被施加到晶體管810和816的柵極。若沒(méi)有選擇位線，則在脈沖P期間VPP被施加到晶體管810和816的柵極。在脈沖之間，VPP被提供給晶體管810和816的柵極。當(dāng)0伏特被施加到晶體管810的柵極時(shí)，位線可通過(guò)晶體管810與數(shù)據(jù)總線連通。當(dāng)VPP被施加到晶體管810和816的柵極時(shí)，未選擇的位線電壓UBL可通過(guò)晶體管816被施加到位線。在一個(gè)實(shí)施方式中，UBL接地。數(shù)據(jù)總線連接到電容806和晶體管804。當(dāng)施加到晶體管804的柵極的Data_bit_ENABLE信號(hào)為低的(激活的)時(shí)，通過(guò)晶體管804將VPP提供給數(shù)據(jù)總線。因此，當(dāng)晶體管810允許數(shù)據(jù)總線與位線連通時(shí)，位線會(huì)在VPP。當(dāng)晶體管810將位線從數(shù)據(jù)總線切斷時(shí)，位線會(huì)被裝置816拉到0伏特。因此，位線將看到短脈沖在持續(xù)時(shí)間內(nèi)與脈沖P相等、但極性相反。控制電路可提供脈沖P，使得該脈沖P太短以至于不能導(dǎo)致設(shè)置。一個(gè)或者更多個(gè)脈沖應(yīng)導(dǎo)致復(fù)位。圖20為描述用于操作圖19所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。在步驟830中，所選擇的字線被拉到接地。未選擇的字線被保持在Vpp減去0.7伏特。在步驟832中，數(shù)據(jù)總線被選擇，且通過(guò)適當(dāng)?shù)鼐S持Data_bit_Enable而被拉到VPP。位線都保持在低電壓(例如，0伏特)。在步驟834中，如上所述，在通過(guò)BL選擇電路施加的短脈沖內(nèi)位線連接到數(shù)據(jù)總線。該短脈沖可以導(dǎo)致復(fù)位，但不會(huì)導(dǎo)致設(shè)置。在步驟836中，執(zhí)行檢測(cè)操作，感測(cè)存儲(chǔ)器單元的電阻，以檢測(cè)是否發(fā)生了復(fù)位。例如，施加小于Vreset的電壓，并測(cè)量通過(guò)存儲(chǔ)器單元的電流，以確定存儲(chǔ)器單元處于高電阻率狀態(tài)還是低電阻率狀態(tài)。若存儲(chǔ)器單元還未處于復(fù)位狀態(tài)(步驟838)，則過(guò)程返回到步驟834并施加另一脈沖。若核對(duì)出存儲(chǔ)器單元已經(jīng)被復(fù)位，則在步驟840中不選擇位線，使得存儲(chǔ)器單元850不會(huì)經(jīng)受另一次復(fù)位操作。圖20所示的過(guò)程在脈沖之間使用核對(duì)步驟。該核對(duì)步驟減緩了復(fù)位過(guò)程。圖21為使用短脈沖但不使用單獨(dú)的核對(duì)步驟來(lái)執(zhí)行復(fù)位過(guò)程的電路的示意圖；因此，提高了復(fù)位過(guò)程的速度。圖21所示的電路包括存儲(chǔ)器單元850，該存儲(chǔ)器單元850包括可逆電阻切換元件和二極管，如以上參考圖1至圖5所述的。存儲(chǔ)器單元850連接到具有電容852的位線BL。在一個(gè)實(shí)施方式中，電容852為Ipf。位線BL通過(guò)BL選擇電路連接到數(shù)據(jù)總線。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)位線具有其自己的BL選擇電路，很多位線可以連接到多線數(shù)據(jù)總線。圖21所示的BL選擇電路與圖19所示的位線選擇電路相同。數(shù)據(jù)總線包括電容858(例如，2pf)。數(shù)據(jù)總線連接到晶體管856。晶體管856的柵極被偏壓在Vread-Vth(大致為3伏特)，使得電流在數(shù)據(jù)總線與節(jié)點(diǎn)A之間流動(dòng)。晶體管邪4操作類似于圖19所示的晶體管804。晶體管邪4在其柵極處接收信號(hào)SA_ENABLE，且響應(yīng)于信號(hào)SA_ENABLE將Vread(大致為4伏特)提供給節(jié)點(diǎn)A。在位線上的脈沖期間，存儲(chǔ)器單元經(jīng)歷Vread。若存儲(chǔ)器單元導(dǎo)電，則該存儲(chǔ)器單元處于低電阻率狀態(tài)，且數(shù)據(jù)總線上的電壓和節(jié)點(diǎn)A處的電壓下降。該電壓下降可被比較器860檢測(cè)到，該比較器860將節(jié)點(diǎn)A處的電壓與參考電壓Vref進(jìn)行比較。當(dāng)存儲(chǔ)器單元復(fù)位到高電阻率狀態(tài)時(shí)，存儲(chǔ)器單元會(huì)停止導(dǎo)電，且電壓會(huì)升高。該電壓升高可被比較器860檢測(cè)到。由此，比較器860的輸出提供存儲(chǔ)器單元在脈沖期間的狀態(tài)。用于存儲(chǔ)器系統(tǒng)的控制邏輯可以追蹤記錄哪些并行復(fù)位的存儲(chǔ)器單元已經(jīng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，然后不選擇它們。因此，不需要單獨(dú)的核對(duì)步驟。圖21A為描述用于操作圖21所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。在步驟870中，所選擇的字線被拉到接地。在步驟872中，數(shù)據(jù)總線被選擇并通過(guò)適當(dāng)?shù)鼐S持Data_bit_Enable而被拉到Vread。位線都保持在低電壓(例如，0伏特)。在步驟874中，如上所述，在通過(guò)BL選擇電路施加的短脈沖內(nèi)所選擇的位線連接到數(shù)據(jù)總線。該短脈沖可以導(dǎo)致復(fù)位，但不會(huì)導(dǎo)致設(shè)置。在步驟874的短脈沖期間，感測(cè)通過(guò)存儲(chǔ)器單元的電流，且該感測(cè)的指示被提供給用于存儲(chǔ)器系統(tǒng)的控制邏輯。若在脈沖期間的感測(cè)檢測(cè)到發(fā)生了復(fù)位，則控制邏輯不選擇位線，使得存儲(chǔ)器單元850不會(huì)經(jīng)受另一次復(fù)位操作(步驟878)。在一些實(shí)施方式中，在施加預(yù)定數(shù)目的脈沖的圖2IA所示的過(guò)程的預(yù)定數(shù)目的重復(fù)之后，若存儲(chǔ)器單元未被復(fù)位，則系統(tǒng)控制邏輯330可推斷存儲(chǔ)器單元被卡住或者有其他缺陷。在這種情況下，該存儲(chǔ)器單元被多余的存儲(chǔ)器單元所替代。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以保持有缺陷的存儲(chǔ)器單元與替代存儲(chǔ)器單元之間的相互關(guān)系。通過(guò)引用完全并入本文的美國(guó)專利6，868，022描述了用于提供和使用多余的存儲(chǔ)器單元來(lái)替代有缺陷的存儲(chǔ)器單元的一組實(shí)施方式。在一些實(shí)施方式中，在多個(gè)存儲(chǔ)器單元上并行執(zhí)行上述復(fù)位操作。例如，8個(gè)或者更多個(gè)存儲(chǔ)器單元可以同時(shí)被復(fù)位。當(dāng)特定的存儲(chǔ)器單元被檢測(cè)出已經(jīng)被正確復(fù)位時(shí)，系統(tǒng)控制邏輯330(或在復(fù)位過(guò)程中所采用的另一電路)會(huì)(在鎖存器或者其它存儲(chǔ)裝置中)存儲(chǔ)該特定的存儲(chǔ)器單元已經(jīng)被復(fù)位的指示，使得其不會(huì)遭受額外的復(fù)位操作。使用用于執(zhí)行復(fù)位的上述方案的一個(gè)實(shí)施方式可以與用于執(zhí)行設(shè)置的系統(tǒng)結(jié)合，執(zhí)行設(shè)置包括將具有升高的電壓電平的長(zhǎng)設(shè)置脈沖施加到存儲(chǔ)器單元。例如，圖22示出具有升高的電壓電平(SESVsetramp)的脈沖880。通過(guò)存儲(chǔ)器單元的電流在電壓脈沖期間被檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到設(shè)置電流時(shí)，脈沖終止。例如，點(diǎn)882表明何時(shí)存儲(chǔ)器單元被設(shè)置。在該時(shí)間，電流達(dá)到尖峰(參見(jiàn)曲線886)，表明存儲(chǔ)器單元進(jìn)入低電阻率狀態(tài)。被設(shè)置的存儲(chǔ)器單元的電壓最初下降，然后幾乎變平(同時(shí)檢測(cè)到設(shè)置)，且隨后當(dāng)脈沖(用于該存儲(chǔ)器單元)終止時(shí)降至0伏特，如曲線884所示。通過(guò)這種方式，施加用于設(shè)置的最小電壓電平。因?yàn)榇鎯?chǔ)器單元中的二極管限制電流且非常取決于設(shè)置電壓脈沖高度，因此設(shè)置期間的最小電流流過(guò)存儲(chǔ)器單元。可以與額外的部件一起使用圖21所示的電路，以實(shí)現(xiàn)參考圖22所討論的設(shè)置操作。圖22A示出圖21所示的電路的一部分(部件810、814、816、850、852、858和856)與額外的部件890、892、894和896。其柵極接地的晶體管856連接到比較器890。比較器890的另一輸入為與Vsetramp成比例傾斜的VKEF。表明是否檢測(cè)出設(shè)置的比較器890的輸出被報(bào)告給產(chǎn)生用于電流鏡的參考電流Iref的電路896。電流鏡包括pmos晶體管892和894，二者的源極連接到Vsetramp。通過(guò)晶體管892的電流鏡像Iref。在操作中，所選擇的字線WL被下拉到接地。如上所述，Vsetramp(具有升高的電壓電平的長(zhǎng)設(shè)置脈沖)被施加到電流鏡。具有升高的電壓電平的長(zhǎng)設(shè)置脈沖(Vsetramp)被從電流鏡提供給數(shù)據(jù)總線。在長(zhǎng)脈沖內(nèi)位線BL通過(guò)使用BL選擇電路連接到數(shù)據(jù)總線。在脈沖期間，電流由比較器890感測(cè)。電流尖峰886可由比較器860檢測(cè)到，并向Iref電路896和系統(tǒng)控制邏輯330發(fā)送指示。響應(yīng)于接收存儲(chǔ)器單元已經(jīng)被設(shè)置的指示，Iref電路896可停止將Iref提供給電流鏡，且代替地，可提供0安培(或者非常小的電流)，以停止向存儲(chǔ)器單元提供電壓脈沖。在一些實(shí)施方式中，響應(yīng)于存儲(chǔ)器單元已經(jīng)被設(shè)置的指示，系統(tǒng)控制邏輯330可終止脈沖(Vsetramp)。在通過(guò)參考完全并入本文的美國(guó)專利6，574，145中可以找到關(guān)于在設(shè)計(jì)電壓期間感測(cè)存儲(chǔ)器單元和在感測(cè)到狀態(tài)變化時(shí)停止設(shè)計(jì)的更多信息。設(shè)置和復(fù)位的智能檢測(cè)如上所述，在設(shè)置期間，可逆電阻切換元件可能被過(guò)設(shè)置，使得可逆電阻切換元件于是復(fù)位或者在設(shè)置與復(fù)位之間振蕩。類似地，在復(fù)位期間，可逆電阻切換元件可能被過(guò)復(fù)位，使得可逆電阻切換元件于是設(shè)置或者在設(shè)置與復(fù)位之間振蕩。所提出的另一方案為實(shí)時(shí)檢驗(yàn)可逆電阻切換元件以復(fù)位(或者設(shè)置)，然后在相反的操作或者振蕩開(kāi)始前非常迅速地停止設(shè)計(jì)過(guò)程。圖23為提供對(duì)復(fù)位和設(shè)置操作的快速檢測(cè)的電路。該電路示出存儲(chǔ)器單元950，該存儲(chǔ)器單元950包括可逆電阻切換元件和二極管，如以上參考圖1至圖5所描述的。存儲(chǔ)器單元950連接到位線BL，該位線BL由位線驅(qū)動(dòng)器952響應(yīng)于來(lái)自列控制電路的列選擇信號(hào)而驅(qū)動(dòng)。電壓被從晶體管％4提供給驅(qū)動(dòng)器952。圖23示出將電壓VWR-Vt驅(qū)動(dòng)到位線的晶體管954，其中，VWR為寫(xiě)入電壓，Vt為晶體管954的閾值電壓。當(dāng)執(zhí)行復(fù)位操作時(shí)，VWR-Vt為復(fù)位可逆電阻切換元件的電壓，例如Vreset(參見(jiàn)圖7)。當(dāng)執(zhí)行設(shè)置操作時(shí)，VffR-Vt為設(shè)置可逆電阻切換元件的電壓，例如Vset(參見(jiàn)圖7)。圖23所示的檢測(cè)電路包括兩個(gè)電流鏡。第一電流鏡包括晶體管％4和956。節(jié)點(diǎn)X處的電流表示當(dāng)選擇位線時(shí)通過(guò)位線BL的電流。節(jié)點(diǎn)Y處的電流鏡像節(jié)點(diǎn)X處的電流。第二電流鏡包括晶體管958和晶體管960。晶體管960接收來(lái)自系統(tǒng)控制邏輯中的電路的參考電流IKEFDET。通過(guò)晶體管958的電流鏡像IKEFDET。晶體管958在標(biāo)記為Fight的節(jié)點(diǎn)處連接到晶體管956；因此，兩個(gè)電流鏡在節(jié)點(diǎn)Fight處連接。因?yàn)殡娏麋R的連接在一起的端子是鏡像端子(與被鏡像的端子相反)，因此來(lái)自這兩個(gè)電流鏡的這些連接的端子可以嘗試以不同的方式工作，且因此，連接節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記為Fight。若在節(jié)點(diǎn)X處流出第一電流鏡的電流高于1，則在節(jié)點(diǎn)Fight處的電壓變高。若在節(jié)點(diǎn)X處流出第一電流鏡的電流低于Ikefdet，則在節(jié)點(diǎn)Fight處的電壓變低。在節(jié)點(diǎn)Fight處的電壓被提供給反相器962。反相器962的輸出被提供給與門(mén)966和與門(mén)964的反相輸入端。與門(mén)966的另一輸入為來(lái)自標(biāo)記為RST_M0DE的系統(tǒng)控制邏輯的信號(hào)，該信號(hào)在圖23所示的電路試圖復(fù)位可逆電阻切換元件時(shí)被保持成高的，否則被保持成低的。與門(mén)964的另一輸入為來(lái)自標(biāo)記為SET_M0DE的系統(tǒng)控制邏輯的信號(hào)，該信號(hào)在圖23所示的電路試圖設(shè)置可逆電阻切換元件時(shí)被保持成高的，否則被保持成低的。與門(mén)964和966的輸出被提供給或門(mén)968?；蜷T(mén)968的輸出被提供給晶體管940，該晶體管940在被開(kāi)啟時(shí)通過(guò)節(jié)點(diǎn)GYSELB將位線下拉到接地。注意，圖23所示的電路用于一個(gè)位線和一個(gè)存儲(chǔ)器單元。打算使存儲(chǔ)器系統(tǒng)具有多個(gè)像圖23所示的電路一樣的電路，使得可以同時(shí)對(duì)多個(gè)位線或者多個(gè)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行設(shè)置或復(fù)位。圖24A為描述用于在復(fù)位操作期間操作圖23所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。在步驟974中，信號(hào)RST_M0DE被設(shè)置成邏輯1，且SET_M0DE被設(shè)置成邏輯0。在步驟976中，列控制電路將合適的控制信號(hào)施加到位線驅(qū)動(dòng)器952。在步驟978中，VWR被設(shè)置成復(fù)位電壓(例如，圖7所示的Vreset)。步驟974和步驟978在系統(tǒng)控制邏輯的方向上被執(zhí)行(參見(jiàn)圖6)。在步驟980中，位線為待執(zhí)行的復(fù)位操作保持充電。在復(fù)位操作成功之前，可逆電阻切換元件處于低電阻率狀態(tài)；因此，高電流流過(guò)存儲(chǔ)器單元。結(jié)果，在節(jié)點(diǎn)Y處的電流高于1，在節(jié)點(diǎn)Fight處的電壓是高的，且反相器962的輸出是低的。與門(mén)966的輸出和與門(mén)964的輸出是低的；因此，或門(mén)968的輸出是低的，且晶體管940保持關(guān)閉。在步驟982中，復(fù)位發(fā)生，且可逆電阻切換元件進(jìn)入高電阻率狀態(tài)。在步驟984中，立即停止復(fù)位操作。因?yàn)榭赡骐娮枨袚Q元件處于高電阻率狀態(tài)，通過(guò)存儲(chǔ)器單元的電流變低，這造成在節(jié)點(diǎn)Y處的電流是低的。因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)Y處的電流現(xiàn)在低于1，所以在節(jié)點(diǎn)Fight處的電壓是低的，且反相器962的輸出是高的。與門(mén)966的輸出是高的；因此，或門(mén)968的輸出變高，且晶體管940被開(kāi)啟。一旦電流可以流過(guò)晶體管960，位線就通過(guò)晶體管940消散至接地(通過(guò)GYSELB)，這會(huì)停止復(fù)位操作，因?yàn)樵诳赡骐娮枨袚Q元件兩端不存在足夠的電壓差。圖24B為描述用于在設(shè)置操作期間操作圖23所示的電路的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。在步驟988中，信號(hào)RST_M0DE被設(shè)置成邏輯0，且信號(hào)SET_M0DE被設(shè)置成邏輯1。在步驟990中，列控制電路將合適的控制信號(hào)施加到位線驅(qū)動(dòng)器952。在步驟992中，VWR被設(shè)置成設(shè)置電壓(例如，圖7所示的Vset)。步驟988和步驟992在系統(tǒng)控制邏輯330的方向上被執(zhí)行(參見(jiàn)圖6)。在步驟994中，位線為待執(zhí)行的設(shè)置操作保持充電。在設(shè)置操作成功之前，可逆電阻切換元件處于高電阻率狀態(tài)，因此，低電流流過(guò)存儲(chǔ)器單元。結(jié)果，在節(jié)點(diǎn)Y處的電流低于1，在節(jié)點(diǎn)Fight處的電壓是高的，且反相器962的輸出是高的。與門(mén)966的輸出和與門(mén)964的輸出是低的；因此，或門(mén)968的輸出是低的，且晶體管940保持關(guān)閉。在步驟996中，設(shè)置發(fā)生，且可逆電阻切換元件進(jìn)入低電阻率狀態(tài)。在步驟998中，立即停止設(shè)置操作。因?yàn)榭赡骐娮枨袚Q元件處于低電阻率狀態(tài)，通過(guò)存儲(chǔ)器單元的電流變高，這造成在節(jié)點(diǎn)Y處的電流是高的。因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)Y處的電流現(xiàn)在高于1，所以在節(jié)點(diǎn)Fight處的電壓是高的，且反相器962的輸出是低的。與門(mén)966的輸出是高的；因此，或門(mén)968的輸出是高的，且晶體管940被開(kāi)啟。一旦電流可以流過(guò)晶體管960，位線就通過(guò)晶體管940消散至接地(通過(guò)GYSELB)，這會(huì)停止設(shè)置操作，因?yàn)樵诳赡骐娮枨袚Q元件兩端不存在足夠的電壓差。在上述的很多電路圖中，所示的電路可以由這些電路的對(duì)偶替代，其中，NMOS裝置類型和PMOS裝置類型互換，并且正電壓與負(fù)電壓互換。已經(jīng)出于說(shuō)明和描述的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的上述詳細(xì)描述。該詳細(xì)描述并非是窮舉的，或者旨在將本發(fā)明限制于所公開(kāi)的精確形式。根據(jù)上述教導(dǎo)可以有很多修改和變型。選擇所描述的實(shí)施方式，以最好地解釋本發(fā)明的原理和其實(shí)際應(yīng)用，以由此使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施方式中最好地利用本發(fā)明，各種修改適用于所設(shè)想的特殊使用。本發(fā)明的范圍意圖由所附的權(quán)利要求限定。權(quán)利要求1.一種非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括非易失性存儲(chǔ)元件；電壓提供電路，該電壓提供電路選擇性地提供設(shè)計(jì)電壓，所述非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第一電壓幅度而從第一預(yù)定電阻狀態(tài)改變成第二預(yù)定電阻狀態(tài)，所述非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第二電壓幅度而從所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)改變成所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)，所述設(shè)計(jì)電壓至少與所述第二電壓幅度一樣大；以及選擇電路，該選擇電路在第一時(shí)間段內(nèi)選擇性地將所述非易失性存儲(chǔ)元件連接到所述電壓提供電路，所述第一時(shí)間段短于響應(yīng)于所述設(shè)計(jì)電壓而將所述非易失性存儲(chǔ)元件改變成所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)所需要的時(shí)間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述電壓提供電路包括開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)在第一端子處接收所述設(shè)計(jì)電壓并且在第二端子處接收選擇信號(hào)；以及與所述選擇電路和所述開(kāi)關(guān)的第三端子連通的數(shù)據(jù)線，所述開(kāi)關(guān)響應(yīng)于所述選擇信號(hào)而選擇性地給所述數(shù)據(jù)線提供所述設(shè)計(jì)電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述選擇電路在所述第一時(shí)間段之前和之后選擇性地將所述非易失性存儲(chǔ)元件連接到未選擇的存儲(chǔ)元件電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述選擇電路包括具有數(shù)據(jù)輸入端以及功率輸入端和輸出端的反相器，該反相器在所述數(shù)據(jù)輸入端接收選擇信號(hào)并且在所述功率輸入端接收脈沖；具有與所述反相器的輸出端連通的柵極的第一開(kāi)關(guān)；具有與所述反相器的輸出端連通的柵極的第二開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)與所述電壓提供電路和用于所述非易失性存儲(chǔ)元件的控制線連通，所述第二開(kāi)關(guān)與用于所述非易失性存儲(chǔ)元件的所述控制線和未選擇的存儲(chǔ)元件電壓連通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述電壓提供電路包括第三開(kāi)關(guān)，該第三開(kāi)關(guān)在第一端子處接收所述設(shè)計(jì)電壓并且在第二端子處接收選擇信號(hào)；以及與所述第一開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)的第三端子連通的數(shù)據(jù)線，所述第三開(kāi)關(guān)響應(yīng)于所述選擇信號(hào)而選擇性地為所述數(shù)據(jù)線提供所述設(shè)計(jì)電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，還包括與所述電壓提供電路連通的感測(cè)電路，該感測(cè)電路感測(cè)在所述電壓提供電路處的特定電壓，所述特定電壓表示所述非易失性存儲(chǔ)元件從所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)改變成所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)，所述感測(cè)電路響應(yīng)于感測(cè)到所述特定電壓而輸出所述非易失性存儲(chǔ)元件從所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)改變成所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)的指示。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述電壓提供電路包括與所述選擇電路連通的數(shù)據(jù)線；所述非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)還包括與所述數(shù)據(jù)線連通的上升脈沖提供電路；以及與所述數(shù)據(jù)線和所述上升脈沖提供電路連通的轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路；所述上升脈沖提供電路提供具有上升的幅度的電壓脈沖；所述轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路檢測(cè)所述非易失性存儲(chǔ)元件中的預(yù)定電流改變，并響應(yīng)于檢測(cè)所述非易失性存儲(chǔ)元件中的預(yù)定電流改變而輸出所述非易失性存儲(chǔ)元件已改變成所述第一電阻狀態(tài)的指示；以及所述上升脈沖提供電路響應(yīng)于所述非易失性存儲(chǔ)元件已改變成所述第一電阻狀態(tài)的指示而在所述電壓脈沖完成之前終止所述電壓脈沖。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述非易失性存儲(chǔ)元件包括可逆電阻切換材料。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中所述非易失性存儲(chǔ)元件為單片式三維存儲(chǔ)器陣列的一部分。10.一種用于操作非易失性存儲(chǔ)器的方法，包括通過(guò)在第一時(shí)間段內(nèi)施加設(shè)計(jì)電壓而將非易失性存儲(chǔ)元件從第一預(yù)定電阻狀態(tài)設(shè)計(jì)成第二預(yù)定電阻狀態(tài)，所述非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第一電壓幅度而從所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)改變成所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)，所述非易失性存儲(chǔ)元件響應(yīng)于第二電壓幅度而從所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)改變成所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)，所述設(shè)計(jì)電壓至少與所述第二電壓幅度一樣大，所述第一時(shí)間段短于響應(yīng)于所述設(shè)計(jì)電壓而將所述非易失性存儲(chǔ)元件改變成所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)所需的時(shí)間。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述非易失性存儲(chǔ)元件包括可逆電阻切換材料；所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)為低電阻狀態(tài)；以及所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)為高電阻狀態(tài)。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，還包括在所述第一時(shí)間段之后核對(duì)所述非易失性存儲(chǔ)元件是否處于所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)；若所述非易失性存儲(chǔ)元件未處于所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)，則重復(fù)所述設(shè)計(jì)。13.根據(jù)權(quán)利要求10、11或12所述的方法，其中，所述將非易失性存儲(chǔ)元件從第一預(yù)定電阻狀態(tài)設(shè)計(jì)成第二預(yù)定電阻狀態(tài)包括施加電壓給數(shù)據(jù)線；以及施加電壓脈沖給選擇電路，使得所述選擇電路在所述脈沖期間將所述數(shù)據(jù)線連接到控制線，所述控制線與所述非易失性存儲(chǔ)元件連通。14.根據(jù)權(quán)利要求10、11或12所述的方法，還包括通過(guò)施加具有上升幅度的設(shè)計(jì)脈沖給與所述非易失性存儲(chǔ)元件連通的數(shù)據(jù)線而將所述非易失性存儲(chǔ)元件從所述第二預(yù)定電阻狀態(tài)設(shè)計(jì)成所述第一預(yù)定電阻狀態(tài)；在所述具有上升幅度的設(shè)計(jì)脈沖期間感測(cè)所述數(shù)據(jù)線處的特定電壓；以及響應(yīng)于感測(cè)到所述數(shù)據(jù)線處的特定電壓而終止所述具有上升幅度的設(shè)計(jì)脈沖。全文摘要一種非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括基底；在基底上的控制電路；包括多個(gè)具有可逆電阻切換元件的存儲(chǔ)器單元的三維存儲(chǔ)器陣列(在基底之上)；以及用于設(shè)置和復(fù)位電阻切換元件的電路。復(fù)位電阻切換元件的電路向存儲(chǔ)器單元提供脈沖，該脈沖的幅度大小足以設(shè)置和復(fù)位存儲(chǔ)器單元，而長(zhǎng)度足以可能復(fù)位存儲(chǔ)器單元但不足以設(shè)置存儲(chǔ)器單元。文檔編號(hào)G11C7/12GK102077295SQ200980124529公開(kāi)日2011年5月25日申請(qǐng)日期2009年6月26日優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日發(fā)明者羅伊·E·朔伊爾萊因申請(qǐng)人:桑迪士克3D公司