专利名称：补偿电路与具有该补偿电路的存储器的制作方法
技术领域：
本发明为一种补偿电路，特别是一种电流补偿电路以及具有该补偿电路 的存储器。
背景技术：
随着可携式应用产品的成长，使得非易失性存储器的需求有日渐增加的 趋势，相变化存储器技术由于具有速度、功率、容量、可靠度、工艺整合度、 以及成本等具竟争力的特性，已被视为下一世代最具有潜力的非易失性存储 器技术。相变化存储器的操作主要是藉由两种不同大小的电流脉冲施加在相 变化存储器之上，使得相变化存储器由于欧姆加热的效应，导致局部区域因
不同的温度改变而引发相变化材并牛的非晶态(amorphous state)与结晶态 (crystalline state)的可逆相转变，并藉由此两相所呈现的不同电阻值来 达到储存数据的目的。
相变化存储器包含多个写入路径，其中每一写入路径包含多个相变化存 储单元(PCM cell)(或称做GST装置)，以形成矩阵式的存储阵列。当要 对相变化存储器写入数据时，通过驱动电路输出写入定电流至被选择的写入 路径，再通过选择单元将写入定电流导入欲写入的相变化存储单元。然，写 入定电流在流经写入路径时，会因流经的距离不同而有不同的电压产生，而 可能造成在离驱动电路较近的相变化存储单元可以通过写入定电流正常写 入，但在离驱动电路较远的相变化存储单元便可能因为写入定电流不足，而 产生部份结晶化或结晶不完全的情形。
请参考图1。图1为一现有的相变化存储器中的一写入路径示意图。写 入驱动电路11接收控制信号，并输出写入定电流至该写入路径，在通过选择 器12 —1、 12_2、 12_3……以及12—n与选择信号Gl、 G2……以及Gn，将写入 定电流导入对应的GST装置，如GST装置13 —1、 13_2……或13—n。在写入路 径上会因为写入路径的长短而有不同的等效电阻产生，如R1、 R2…或Rn，导 致不需要的电压产生，而可能使较远的相变化存储单元，如GST装置13一n，便可能因为写入定电流不足，而产生部份结晶化或结晶不完全的情形。
传统上欲改善这样的问题都是加大写入定电流，以避免同 一写入路径上 较远的相变化存储单元接收到不足的电流，但这种方式可能让同 一写入路径
上较近的相变化存储单元，如GST装置13 —1,接收到过大的写入定电流，而 造成过度非结晶化(over-reset)，使得下一次存储单元在进行结晶化时， 无法完全结晶或是要增加临界电压才有办法SET,这使得相变化存储单元， GST装置13-1,的结晶化(SET)电阻有逐渐增加的趋势，因而导致感测裕度 (sensing margin)的范围变小且不稳定。
发明内容
本发明提供一种补偿电路，包括写入驱动电路、距离检测电路、操作组 件以及辅助驱动电路。该写入驱动电路，提供写入电流至写入路径。该距离 检测电路，耦接该写入路径，检测该写入电流流经的路径长度，并输出控制 信号。该4喿作组件，耦接该写入路径。该辅助驱动电路，根据该控制信号， 用以提供辅助电流至该写入路径。
本发明更提供一种具有补偿电路的存储器，包括多个写入路径、写入驱 动电路、多个第一选择器、距离检测电路以及辅助驱动电路。每一该写入路 径更耦接多个存储单元。该写入驱动电路，提供写入电流至第一写入路径。 所述个第一选择器，耦接所述写入路径，根据第一控制信号决定该写入电流 是否流经所述写入路径中的一个。该距离检测电路，耦接该第一写入路径， 检测该写入电流流经的路径长度，并输出电流补偿信号。该辅助驱动电路， 根据该电流补偿信号，用以提供辅助电流至该第一写入路径。
图1为一现有的相变化存储器中的一写入路径示意图。
图2为根据本发明的一具有电流补偿电路的写入路径的一实施例的示意图。
图3为图2中的辅助驱动电路的一实施例的电路示意图。 图4为图2中的距离检测电路的一实施例的电路示意图。 图5为根据本发明的具有电流补偿电路的相变化存储器的一实施例的电路图。附图符号说明
11、 21、 32、 51-写入驱动电路
12_l-12—n、 22-选择器
13-1-13—n、 25、 57 — 1-57—m-GST装置
Gl-Gn、 Cl-Cn-控制信号
Rl-Rn、 RB S、 Reen、 RGND、 Rl-Rm—电阻
23、 33、 52-辅助驱动电路
24、 53-距离检测电路 A、 B-端点 Iref-参考电流
I、I2、 I3—电',u Id-写入电流
Sl、 S2、 S3、 SI-Sm-选择信号 Pl、 P2、 P3、 Nl、 N2、 N3-晶体管 55 —1-55—n-写入路径 54一l-54—n-第一选择器 56_1-56—m-第二选择器
具体实施例方式
图2为根据本发明的一具有补偿电路的写入路径的一实施例的示意图。 在本实施例中，补偿电路可应用在串联式操作组件，如串联式的相变化存储 单元、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode; OLED)或薄膜晶体 管液晶显示器(Thin Filra Transistor Liquid Crystal Display; TFT-LCD), 并针对检测写入电流流经的路径长度做补偿，本实施例是以相变化存储器为 例说明，并非将本发明的应用限制在相变化存储器。写入驱动电路21根据选 择信号而输出写入电流。电阻IU耦接在写入驱动电路21与选择器22之间， 用以表示总线(BUS)上线路的等效电阻。选择器22根据导通信号将写入电 流传送至GST装置25。电阻U禹接在选择器22与GST装置25之间，用以 表示由选择器22到GST装置25之间线路的等效电阻。电阻R,则表示GST 装置25至接地端之间线路的等效电阻。距离检测电路24耦接该选择器22， 用以检测该写入电流流经的路径长度，并输出控制信号。辅助驱动电路23耦接写入驱动电路21的输出端，输出辅助电流，并根据距离检测电路24输出 的控制信号来调整辅助电流的大小。在本实施例中，距离检测电路24并不限 定为检测写入电流流经选择器22后所流经的路径长度，距离检测电路24可 检测整个写入路径上的任何一点，如端点A与端点B。且辅助驱动电路23输 出的辅助电流亦可输入到整个写入路径上的任何一点，并非限于输出至写入 驱动电路21的输出端。在另一实施例中，辅助驱动电路23输出的辅助电流 可直接输入至GST装置25。
在本实施例中，距离检测电路24会根据该写入路径产生的电压来输出该 控制信号。且，当该电压大于预定值时，该辅助驱动电路23才会输出该辅助 电流至该写入路径。距离检测电路24更可根据检测到的写入路径产生的电压 大小，来查询电压电流对照表，并输出对应的该控制信号，用以控制辅助驱 动电路23输出的辅助电流的大小。在另一实施例中，距离检测电路24会根 据检测到的写入电流与参考电流比较，当该写入电流不同于该参考电流时(写 入电流可能大于或小于该参考电流)，距离检测电路24根据写入电流与参考 电流的电流差值来输出控制信号。在一实施例中，辅助驱动电路23包含电流 镜电路，根据参考电流来复制多个辅助电流，并可通过电路设计使所述辅助 电流相加或相减，以输出所需的辅助电流。申言之，辅助驱动电路可为电流 复制电路，根据参考电流与参数，例如是写入路径的寄生电阻的大小，输出 辅助电流，其中辅助电流与参考电流可具有倍数关系。
图3为图2中的写入驱动电路与辅助驱动电路的一实施例的电路示意图。 写入驱动电路32根据参考电流源31输出的参考电流:Us，来输出写入电流I。 辅助驱动电路33则利用电流镜的电流复制机制，通过调整晶体管Tl、 T2、 T3、 T4、 T5以及T6的宽长比(W/L)，来输出不同大小的辅助电流，再通过 选捧信号S1、 S2与S3来选择欲输出的辅助电流。在本实施例中，辅助驱动 电路33以电流相加的方式来输出辅助电流，现有技艺者当可根据本电路做适 当的修改，使得辅助驱动电路33可以以电流相减的方式来输出辅助电流。
图4为图2中的距离检测电路的一实施例的电路示意图。距离检测电路 具有参考电流源，用以产生参考电流Iw，并复制所检测到的写入电流I"在 本实施例中，距离检测电路利用所检测到的电压来控制晶体管的导通程度， 用以复制写入电流L。在另一实施例中可利用电流镜电路复制写入电流I" 在另一实施例中，可利用电流镜电路中晶体管宽长比(W/L)的不同。在本实例中，利用电流镜的电流复制机制调整晶体管P1、P2以及P3的宽长比(W/L), 产生电流I,、 12以及13，再与写入电流Id比较，用以产生选择信号S1、 S2与 S3。举例来说，若电流I,比流经晶体管Nl的电流Id小，则会使得选择信号 Sl的电压电平变成4氐电压，因而导通图3中的对应的PM0S晶体管，输出对 应的辅助电流。在本实施例中，电流I、12以及13可设计成符合下列规则 I"l2〈13。在本实施例中，除了可以调整I,、 12以及13的大小以决定选择信 号Sl、 S2与S3的输出外，亦可调整晶体管Nl、 N2以及N3的宽长比(W/L)， 调整其流经的电流大小。在另一实施例中，电流I,、 12以及13的设计方式不 限于1,<12<13，亦可藉由调整晶体管N1、 N2以及N3的宽长比，设计成符合 下列规则I=I2=I3 。
图5为根据本发明的具有电流补偿电路的相变化存储器的一实施例的电 路图。相变化存储器包含多个写入路径55-1-55—n,其中，每个写入路径耦 接多个相变化存储单元(GST装置)，如57-1-57—m，以形成矩阵状的存储阵 列。写入驱动电路51耦接多个第一选择器54-1-54—n，并根据控制信号C1-Cn 来决定驱动哪一个写入路径。在本实施例中，写入路径55-1耦接辅助驱动电 路52与距离检测电路53,其中辅助驱动电路52根据距离检测电路53的检 测结果决定输出的辅助电流大小。在本发明的另一实施例中，每一写入路径 皆耦接辅助驱动电路52与距离检测电路53。在另一实施例中，辅助驱动电 路52与距离检测电路53通过选择器与所述写入路径55_1-55—n耦接，并透 控制信号C1-Cn来决定被选择的写入路径，以及检测与补偿辅助电流至该写 入路径。为清楚说明写入路径的结构，以下以写入路径55-1为例说明。写下 路径55 — 1通过多个第二选择器56 — 1-56—m耦接对应的GST装置57 —1-57一m, 并通过选择信号S1-Sm来选择写入电流要流入哪一个GST装置。写入路径更
包含多个串联的电阻R1-M以及R哪，用以表示每段路径的等效电阻值。在本 实施例中，距离检测电路53可电性连接至电阻R1-Rm以及R哪中的一个，并 4企测该点产生的电压以输出电流补偿信号至辅助驱动电^各52,以输出辅助电 流至对应的GST装置。
虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其仅为了易于说明本发明的技 术内容，而并非将本发明狭义地限定于该实施例，任何所属技术领域中具有 通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰， 因此本发明的保护范围当^L本发明的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种补偿电路，包括写入驱动电路，提供写入电流至写入路径；距离检测电路，耦接该写入路径，检测该写入电流流经的路径长度，并输出控制信号；操作组件，耦接该写入路径；以及辅助驱动电路，根据该控制信号，用以提供辅助电流至该写入路径。
2. 如权利要求1所述的补偿电路，其中，更包括选择器，受控于导通信 号，用以决定该写入电流是否流经该操作组件。
3. 如权利要求1所述的补偿电路，其中，该距离检测电路检测该写入路 径的电阻值而产生的电压，当该电压大于预定值时，该辅助驱动电路输出该 辅助电流至该写入路径。
4. 如权利要求1所述的补偿电路，其中，该距离检测电路根据该写入路 径产生的电压，查询电压电流对照表，并输出对应的该控制信号，用以控制 该辅助电流的大小。
5. 如权利要求1所述的补偿电路，其中，该距离检测电路更提供比较电 流，当该写入电流不同于该比较电流时，输出该控制信号。
6. 如权利要求5所述的补偿电路，其中，该距离检测电路更包括电流镜 电路，用以复制该写入电 流o
7. 如权利要求5所述的补偿电路，其中，该控制信号为低电压信号。
8. 如权利要求1所述的补偿电路，其中，该辅助驱动电路为电流复制电 路，根据参考电流与参数，输出该辅助电流，其中，该辅助电流与该参考电 流具有倍数关系。
9. 如权利要求8所述的补偿电路，其中，该参考电流为该写入电流。
10. 如权利要求1所述的补偿电路，其中，该操作组件是存储单元、有机 发光二极管(0LED)或薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。
11. 如权利要求10所述的补偿电路，其中，该存储单元是相变化存储单元。
12. —种具有补偿电路的存储器，包括 多个写入路径，其中，每个写入路径耦接多个存储单元；写入驱动电路，提供写入电流至第一写入路径；多个第一选择器，耦接所述写入路径，根据第一控制信号决定该写入电 流是否流经所述写入路径中的一个；距离检测电路，耦接该第一写入路径，检测该写入电流流经的路径长度， 并输出电流补偿信号；以及辅助驱动电路，根据该电流补偿信号，用以提供辅助电流至该第一写入 路径。
13. 如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，更包括多个第 二选择器，耦接所述写入路径，根据第二控制信号决定该写入电流是否流经 耦接该第 一 写入路径的所述存储单元中的 一 个。
14. 如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，该距离检测电 路检测该写入路径产生的电压，当该电压大于预定值时，该辅助驱动电路输 出该辅助电流至该写入^各径。
15. 如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，该距离检测电 路根据该写入路径产生的电压，查询电压电流对照表，并输出对应的该控制 信号，用以控制该辅助电流的大小。
16. 如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，该距离检测电 路更提供比较电流，当该写入电流不同于该比较电流时，输出该电流补偿信
17. 如权利要求16所述的具有补偿电路的存储器，其中，该距离检测电 路更包括电流镜电路，用以复制该写入电流。
18. 如权利要求16所述的具有补偿电路的存储器，其中，该控制信号为 低电压信号。
19. 如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，该辅助驱动电 路为复制电路，根据参考电流与参数，输出该辅助电流，其中该辅助电流与 该参考电流具有倍数关系。
20. 如权利要求19所述的具有补偿电路的存储器，其中，该参考电流为 该写入电流。
21. 如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，该距离检测电 路通过写入路径选择器并根据该第一控制信号来选择该第一写入路径。
22. 如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，辅助驱动电路通过写入路径选择器并根据该第一控制信号来选择该第一写入路径。
23.如权利要求12所述的具有补偿电路的存储器，其中，所述存储单元 是相变化存储单元。
全文摘要
本发明提供一种补偿电路，适用在串联式操作组件，包括写入驱动电路、距离检测电路、操作组件以及辅助驱动电路。该写入驱动电路，提供写入电流至写入路径(writing path)。该距离检测电路，耦接该写入路径，检测该写入电流流经的路径长度，并输出控制信号。该操作组件，耦接该写入路径。该辅助驱动电路，根据该控制信号，用以提供辅助电流至该写入路径。
文档编号G11C11/56GK101290798SQ20071010084
公开日2008年10月22日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者林烈萩, 江培嘉, 许世玄 申请人:财团法人工业技术研究院;力晶半导体股份有限公司;南亚科技股份有限公司;茂德科技股份有限公司;华邦电子股份有限公司