電阻式存儲(chǔ)器裝置和列解碼器的制造方法
【專利說明】電阻式存儲(chǔ)器裝置和列解碼器
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年12月16日提交到韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2014-0181614號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的權(quán)益，該韓國(guó)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用全部包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開涉及一種電阻式存儲(chǔ)器裝置，更具體地說，涉及一種包括列解碼器的電阻式存儲(chǔ)器裝置和一種操作該電阻式存儲(chǔ)器裝置的方法，所述列解碼器能夠執(zhí)行雙向驅(qū)動(dòng)操作。
【背景技術(shù)】
[0003]根據(jù)對(duì)具有大容量和低功耗的存儲(chǔ)器裝置的要求，正在對(duì)非易失性的且不需要刷新操作的下一代存儲(chǔ)器裝置進(jìn)行研究。下一代存儲(chǔ)器裝置需要具有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)的高集成度特性、閃存的非易失性特性和靜態(tài)RAM(SRAM)的高速度。作為下一代存儲(chǔ)器裝置，相變RAM(PRAM)、納米浮柵存儲(chǔ)器(NFGM)、聚合物RAM(PoRAM)、磁性RAM(MRAM)、鐵電RAM(FeRAM)和電阻RAM(RRAM)已經(jīng)得到重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開描述了一種能夠執(zhí)行雙向驅(qū)動(dòng)操作并且對(duì)位線提供適當(dāng)偏置的電阻式存儲(chǔ)器裝置。本公開也描述了一種操作這樣的電阻式存儲(chǔ)器裝置的方法。
[0005]根據(jù)本公開的一方面，提供了一種電阻式存儲(chǔ)器裝置，所述電阻式存儲(chǔ)器裝置包括:存儲(chǔ)器單元陣列，包括連接到多條信號(hào)線的存儲(chǔ)器單元；列解碼器，包括第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元，第一開關(guān)單元包括與所述多條信號(hào)線中的每條對(duì)應(yīng)地布置的至少一個(gè)開關(guān)對(duì)，第二開關(guān)單元包括與第一開關(guān)單元的所述至少一個(gè)開關(guān)對(duì)對(duì)應(yīng)地布置的一個(gè)開關(guān)對(duì)。第一開關(guān)單元包括連接到第一信號(hào)線的第一開關(guān)對(duì)，其中，第一開關(guān)對(duì)包括相同類型的第一開關(guān)和第二開關(guān)。第二開關(guān)單元包括具有連接到第一開關(guān)對(duì)的第三開關(guān)和第四開關(guān)的第二開關(guān)對(duì)。選擇電壓通過經(jīng)由第一開關(guān)提供到第一信號(hào)線，抑制電壓通過選擇性地經(jīng)由第一開關(guān)或第二開關(guān)被提供到第一信號(hào)線。
[0006]根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種電阻式存儲(chǔ)器裝置，所述電阻式存儲(chǔ)器裝置包括:存儲(chǔ)器單元陣列，包括連接到多條信號(hào)線的存儲(chǔ)器單元；列解碼器，包括第一開關(guān)單元和第二開關(guān)單元，其中，第一開關(guān)單元包括與所述多條信號(hào)線中的每條對(duì)應(yīng)地布置的開關(guān)以驅(qū)動(dòng)所述多條信號(hào)線，第二開關(guān)單元包括調(diào)節(jié)電壓傳輸路徑的開關(guān)以雙向驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器單元；寫入/讀取電路，通過列解碼器對(duì)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行寫入操作和讀取操作。第二開關(guān)單元還包括偏置開關(guān)單元，無論對(duì)于所述多條信號(hào)線的雙向驅(qū)動(dòng)如何，偏置開關(guān)單元控制抑制電壓以通過附加的電壓傳輸路徑將抑制電壓提供到所述多條信號(hào)線中的至少一條。
[0007]根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種用于驅(qū)動(dòng)多條信號(hào)線的列解碼器，所述列解碼器包括:第一 NMOS晶體管，連接在第一信號(hào)線與第一線之間；第二 NMOS晶體管，連接在第一信號(hào)線與傳輸抑制電壓的第二線之間；第三NMOS晶體管，連接在第一線與傳輸選擇電壓的第三線之間；第四NMOS晶體管，連接在第二線與第三線之間。第一線根據(jù)第三NMOS晶體管和第四NMOS晶體管的開關(guān)狀態(tài)來選擇性地傳輸選擇電壓或抑制電壓。當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)線被選擇時(shí)，通過包括第三NMOS晶體管、第一線和第一NMOS晶體管的路徑來將選擇電壓提供到第一信號(hào)線。
[0008]根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種識(shí)別非易失性存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器單元的地址線的地址解碼器，其中，將把數(shù)據(jù)編程到非易失性存儲(chǔ)器裝置或者將從非易失性存儲(chǔ)器裝置取回?cái)?shù)據(jù)。地址解碼器包括地址線，地址線結(jié)合一條或更多條附加地址線來對(duì)存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編址。在第一開關(guān)閉合時(shí)第一開關(guān)使地址線與局部選擇信號(hào)線電連接，在第一開關(guān)斷開時(shí)第一開關(guān)使地址線與局部選擇信號(hào)線電分離。在第二開關(guān)閉合時(shí)第二開關(guān)使地址線與程序抑制信號(hào)線電連接，在第二開關(guān)斷開時(shí)第二開關(guān)使地址線與程序抑制信號(hào)線電分離。在第三開關(guān)閉合時(shí)第三開關(guān)使程序抑制信號(hào)線與局部選擇信號(hào)線電連接，在第三開關(guān)斷開時(shí)第三開關(guān)使程序抑制信號(hào)線與局部選擇信號(hào)線電分離。在第四開關(guān)閉合時(shí)第四開關(guān)使局部選擇信號(hào)線與全局選擇信號(hào)線電連接，在第四開關(guān)斷開時(shí)第四開關(guān)使局部選擇信號(hào)線與全局選擇信號(hào)線電分離。
[0009]根據(jù)本公開的一方面，提供了一種識(shí)別非易失性存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器單元的地址線的地址解碼器，其中，將把數(shù)據(jù)編程到非易失性存儲(chǔ)器裝置或者將從非易失性存儲(chǔ)器裝置取回?cái)?shù)據(jù)。地址解碼器包括地址線，其中，地址線結(jié)合一條或更多條附加地址線來對(duì)存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編址。在第一開關(guān)閉合時(shí)第一開關(guān)使地址線與第一局部選擇信號(hào)線電連接，在第一開關(guān)斷開時(shí)第一開關(guān)使地址線與第一局部選擇信號(hào)線電分離。在第二開關(guān)閉合時(shí)第二開關(guān)使地址線與第二局部選擇信號(hào)線電連接，在第二開關(guān)斷開時(shí)第二開關(guān)使地址線與第二局部選擇信號(hào)線電分離。在第三開關(guān)閉合時(shí)第三開關(guān)使第一局部選擇信號(hào)線與全局選擇信號(hào)線電連接，在第三開關(guān)斷開時(shí)第三開關(guān)使第一局部選擇信號(hào)線與全局選擇信號(hào)線電分離。在第四開關(guān)閉合時(shí)第四開關(guān)使第一局部選擇信號(hào)線與程序抑制信號(hào)線電連接，在第四開關(guān)斷開時(shí)第四開關(guān)使第一局部選擇信號(hào)線與程序抑制信號(hào)線電分離。
【附圖說明】
[0010]通過結(jié)合附圖進(jìn)行的下面的詳細(xì)描述，將更清楚地理解本公開的示例性實(shí)施例，在附圖中:
[0011]圖1是示出包括根據(jù)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖；
[0012]圖2是示出圖1的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0013]圖3是示出圖2的列解碼器的框圖；
[0014]圖4是示出圖2的存儲(chǔ)器單元陣列的電路圖；
[0015]圖5A至圖5C是示出圖4的存儲(chǔ)器單元的修改示例的電路圖；
[0016]圖6是示出圖2的存儲(chǔ)器單元陣列的結(jié)構(gòu)和行解碼器/列解碼器的布置的框圖；
[0017]圖7至圖9是示出電阻式存儲(chǔ)器裝置的各種存儲(chǔ)器操作的電路圖；
[0018]圖10是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的列解碼器的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0019]圖11是示出圖10的列解碼器的操作的示例的電路圖；
[0020]圖12是示出圖10的列解碼器的操作的另一個(gè)示例的電路圖；
[0021]圖13A和圖13B是示出圖10的列解碼器的操作的另一個(gè)示例的電路圖；
[0022]圖14和圖15分別是示出根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的列解碼器的結(jié)構(gòu)的框圖和電路圖；
[0023]圖16是示出根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的列解碼器的結(jié)構(gòu)的框圖；圖17和圖18是示出根據(jù)該另一個(gè)示例性實(shí)施例的列解碼器的結(jié)構(gòu)的電路圖；
[0024]圖19是示出根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的構(gòu)造和操作的框圖；
[0025]圖20是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的操作存儲(chǔ)器裝置的方法的流程圖；
[0026]圖21是示出根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置的框圖；
[0027]圖22是示出應(yīng)用于根據(jù)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)卡系統(tǒng)的框圖；
[0028]圖23是示出應(yīng)用于固態(tài)盤/驅(qū)動(dòng)器(SSD)系統(tǒng)的根據(jù)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖；以及
[0029]圖24是示出包括根據(jù)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本公開，在附圖中示出了本公開的示例性實(shí)施例。然而，本公開可以以許多不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為受限于這里闡述的實(shí)施例。因此，本公開可以包括涉及本公開內(nèi)容的構(gòu)思和技術(shù)范圍中所包括的所有修改、等同或替換。在附圖中同樣的附圖標(biāo)記指示同樣的元件。在附圖中，為了清晰可見會(huì)夸大結(jié)構(gòu)的尺寸。
[0031]此外，這里列舉的所有示例和條件語言將被解釋為不受限于這些特定列舉的示例和條件。在整個(gè)說明書中，除非有與之相反的具體的描述，否則單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式。此外，使用諸如“包含”或“包括”的術(shù)語來說明列舉形式、數(shù)量、過程、操作、組件和/或它們的組合的存在，但并不排除存在一個(gè)或更多個(gè)其它的列舉形式、一個(gè)或更多個(gè)其它的數(shù)量、一個(gè)或更多個(gè)其它的過程、一個(gè)或更多個(gè)其它的操作、一個(gè)或更多個(gè)其它的組件和/或它們的組合。
[0032]雖然使用術(shù)語“第一”和“第二”來描述各種組件，但是清楚的是這些組件不受限于術(shù)語“第一”和“第二”。術(shù)語“第一”和“第二”僅用在每個(gè)組件之間進(jìn)行區(qū)分。例如，在不與本公開沖突的情況下，第一組件可以指示第二組件或者第二組件可以指示第一組件。
[0033]除非另外明確地描述，否則這里使用的所有術(shù)語(包括描述性或技術(shù)性術(shù)語)應(yīng)該被解釋為具有對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的意思。此外，在通用的字典中定義并且在下面的描述中使用的術(shù)語應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)描述中使用的意思相同的意思，并且除非這里另外明確描述，否則這些術(shù)語不應(yīng)該被解釋為理想的或過于形式化的。
[0034]如在這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任何和所有組合。當(dāng)諸如“……中的至少一個(gè)(種)(者)”的表達(dá)出現(xiàn)在一列元件之后時(shí)，修飾整列元件而不修飾這列元件的個(gè)別元件。
[0035]圖1是示出包括根據(jù)示例性實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置100的存儲(chǔ)器系統(tǒng)10的框圖。根據(jù)本示例性實(shí)施例，因?yàn)榇鎯?chǔ)器系統(tǒng)10包括電阻式存儲(chǔ)器單元，所以存儲(chǔ)器裝置100可以被稱作電阻式存儲(chǔ)器裝置?？蛇x擇地，存儲(chǔ)器裝置100可以包括各種類型的存儲(chǔ)器單元。例如，當(dāng)存儲(chǔ)器單元設(shè)置在多條第一信號(hào)線和多條第二信號(hào)線相互交叉的區(qū)域上時(shí)，存儲(chǔ)器裝置100可以被稱作交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置。以下，存儲(chǔ)器裝置100被假定為電阻式存儲(chǔ)器駐習(xí)
目.0
[0036]參照?qǐng)D1，存儲(chǔ)器系統(tǒng)10可以包括存儲(chǔ)器裝置100和存儲(chǔ)器控制器200。存儲(chǔ)器裝置100可以包括存儲(chǔ)器單元陣列110、行解碼器120、列解碼器130和控制邏輯140。當(dāng)存儲(chǔ)器單元陣列110包括電阻式存儲(chǔ)器單元時(shí)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)10可以被稱作電阻式存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
[0037]響應(yīng)于來自主機(jī)的寫入/讀取請(qǐng)求，存儲(chǔ)器控制器200可以讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置100中的數(shù)據(jù)或者可以控制存儲(chǔ)器裝置100來將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器裝置100。更詳細(xì)地講，存儲(chǔ)器控制器200可以向存儲(chǔ)器裝置100提供地址ADDR、命令CMD和控制信號(hào)CTRL，因此可以控制關(guān)于存儲(chǔ)器裝置100的程序(或?qū)懭?操作和讀取操作。此外，寫入目標(biāo)數(shù)據(jù)DATA和讀取數(shù)據(jù)DATA可以在存儲(chǔ)器控制器200與存儲(chǔ)器裝置100之間交換。
[0038]雖然未示出，但是存儲(chǔ)器控制器200可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、處理單元、主機(jī)接口和存儲(chǔ)器接口。RAM可以用作處理單元的操作存儲(chǔ)器。處理單元可以控制存儲(chǔ)器控制器200的操作。主機(jī)接口可以包括在主機(jī)與存儲(chǔ)器控制器200之間交換數(shù)據(jù)的協(xié)議。例如，存儲(chǔ)器控制器200可以通過利用各種接口協(xié)議中的至少一種來與外部信源(externalsource)(即，主機(jī))通信，其中，所述接口協(xié)議包括USB、MMC, PC1-E、高級(jí)技術(shù)附件(ATA)、串行ATA、并行ATA、SCS1、ESDI和電子集成驅(qū)動(dòng)器(IDE)。
[0039]存儲(chǔ)器單元陣列110可以包括分別設(shè)置在多條第一信號(hào)線和多條第二信號(hào)線相互交叉的區(qū)域上的多個(gè)存儲(chǔ)器單元(未示出)。在一些示例性實(shí)施例中，多條第一信號(hào)線可以是多條位線，多條第二信號(hào)線可以是多條字線。在其他示例性實(shí)施例中，第一信號(hào)線可以是字線，第二信號(hào)線可以是位線。根據(jù)本示例性實(shí)施例，字線和位線不需要被定義為獨(dú)立的概念。換而言之，多個(gè)存儲(chǔ)器單元中的每個(gè)可以連接在相互交叉布置的兩條信號(hào)線之間，其中，一條信號(hào)線可以是字線而另一條信號(hào)線可以是位線。此外，寫入驅(qū)動(dòng)器和感測(cè)放大器(未示出)可以布置成用于寫入/讀取操作。可以被描述為寫入驅(qū)動(dòng)器/感測(cè)放大器連接到字線的一端或位線的一端。
[0040]在本示例性實(shí)施例中，每個(gè)存儲(chǔ)器單元可以是存儲(chǔ)一比特?cái)?shù)據(jù)的單層單元(SLC)，或者可以是可以存儲(chǔ)至少兩比特?cái)?shù)據(jù)的多層單元(MLC)?？蛇x擇地，存儲(chǔ)器單元陣列110可以包括SLC和MLC兩者。當(dāng)將一比特?cái)?shù)據(jù)寫入一個(gè)存儲(chǔ)器單元時(shí)，存儲(chǔ)器單元可以根據(jù)被寫入的數(shù)據(jù)具有兩個(gè)電阻層分布?？蛇x擇地，當(dāng)將兩比特?cái)?shù)據(jù)寫入一個(gè)存儲(chǔ)器單元時(shí)，存儲(chǔ)器單元可以根據(jù)被寫入的數(shù)據(jù)具有四個(gè)電阻層分布。在其他實(shí)施例中，如果存儲(chǔ)器單元是存儲(chǔ)三比特?cái)?shù)據(jù)的三層單元(TLC)，那么存儲(chǔ)器單元可以根據(jù)被寫入的數(shù)據(jù)具有八個(gè)電阻層分布。然而，本公開的一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例不限于此，根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，每個(gè)存儲(chǔ)器單元可以存儲(chǔ)至少四比特?cái)?shù)據(jù)。
[0041]在一些示例性實(shí)施例中，存儲(chǔ)器單元陣列110可以包括具有二維水平結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器單元。在其他示例性實(shí)施例中，存儲(chǔ)器單元陣列110可以包括具有三維豎直結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器單元。
[0042]存儲(chǔ)器單元陣列110可以包括具有可變電阻器裝置(未示出)的電阻式存儲(chǔ)器單元。作為一個(gè)示例，當(dāng)由相變材料(例如，Ge-Sb-Te)形成的可變電阻器裝置的電阻根據(jù)溫度而改變時(shí)，電阻式存儲(chǔ)器裝置可以是相變RAM(PRAM)。作為另一個(gè)示例，當(dāng)包括上電極、下電極和上下電極之間的過渡金屬氧化物的可變電阻器裝置由復(fù)合金屬氧化物形成時(shí)，電阻式存儲(chǔ)器裝置可以是電阻式RAM(RRAM)。作為另一個(gè)示例，當(dāng)可變電阻器裝置由磁性材料的上電極、磁性材料