交叉点阵列保持电流（IHOLD）读取容限改进的制作方法

背景技术：

1、存储器广泛用于各种电子设备，诸如蜂窝电话、数字相机、个人数字 助理、医疗电子器件、移动计算设备、非移动计算设备和数据服务器。存 储器可包括非易失性存储器或易失性存储器。即使当非易失性存储器未连 接至电源(例如，电池)时，非易失性存储器也允许存储和保留信息。

2、存储器单元可以驻留在交叉点存储器阵列中。在具有交叉点型架构的 存储器阵列中，一组导电线跨衬底的表面延伸，并且另一组导电线形成于 前一组导电线上方，在衬底上方沿垂直于前一组导电线的方向延伸。存储 器单元位于这两组导电线的交叉点结处。

3、可编程电阻存储器单元由具有可编程电阻的材料形成。在二进制方法 中，每个交叉点处的可编程电阻存储器单元可以被编程为两种电阻状态 (高电阻状态和低电阻状态)中的一种。在一些方法中，可以使用超过两 种电阻状态。一种类型的可编程电阻存储器单元是磁阻式随机存取存储器 (mram)单元。mram单元使用磁化来表示所存储的数据，这与使用电 荷来存储数据的某些其他存储器技术相反。通过改变mram单元内的磁性 元件(“自由层”)的磁化方向将数据位写入mram单元，并且通过测量 mram单元的电阻来读取位(低电阻通常表示“0”位并且高电阻通常表示 “1”位)。

4、在交叉点存储器阵列中，每个存储器单元可以包含与具有可编程电阻 的材料串联的阈值开关选择器。阈值开关选择器具有高电阻(处于断开或 非导电状态)，直到其被偏置到高于其阈值电压(vt)的电压或高于其阈 值电流的电流为止，并且直到其电压偏置降到低于vhold(“voffset”)或 电流低于保持电流ihold为止。在超过vt之后并且在超过阈值开关选择器两 端的vhold时，阈值开关选择器具有低电阻(处于接通或导电状态)。阈值 开关选择器维持接通，直到其电流降低到保持电流ihold以下，或者电压降 低到保持电压vhold以下。当发生这种情况时，阈值开关选择器返回断开(较高)电阻状态。因此，为了对交叉点处的存储器单元编程，施加足以 接通相关联的阈值开关选择器并且设置或重置该存储器单元的电压。为了 读取存储器单元，类似地，在可以确定该存储器单元的电阻状态之前，通 过接通来激活阈值开关选择器。阈值开关选择器的一个示例是双向阈值开 关(ots)。

5、一种用于读取交叉点存储器阵列中的具有串联阈值开关选择器的可编 程电阻存储器单元的技术是电流强加读取。电流强加读取强制读取电流通 过存储器单元，并且测量作为结果出现在存储器单元(包括阈值开关选择 器)两端的电压。所测得的电压表示存储器单元的电阻。

6、为了正确地读取可编程电阻存储器单元，读取电流应当超过阈值开关 选择器的保持电流ihold。否则，阈值开关选择器的电阻可能在接通(低电 阻)与断开(高电阻)之间振荡，从而使得存储器单元的电阻表现为具有 (较)高电阻。从一个存储器单元到下一个存储器单元，阈值开关选择器 的ihold可能存在相当大的变化，这可能减小读取容限。

7、一种用于改进读取容限的技术是增大读取电流，这将增加读取电流与 ihold之间的容限。读取电流引起可编程电阻存储器单元两端的电压，该电 压将被称为单元电压。如果单元电压不够大，则位错误率可能高于能够被 纠错电路系统校正的位错误率。然而，如果单元电压过高，则可编程电阻 存储器单元状态可能受到干扰，从而导致读取错误。因此，存在对读取电 流可以有多高的约束。如果读取电流不充分大于ihold以在读取期间保持ots接通，则所产生的振荡可能使得所选择位的状态表现为处于高电阻状 态而非低电阻状态，从而导致读取错误。

8、另一种用于改进读取容限的技术是改变半导体制造工艺，以便降低阈 值开关选择器的ihold。然而，对于能够使ihold可靠地达到多低的水平存在 限制。此外，从一个存储器单元到下一个存储器单元，阈值开关选择器的 ihold仍然可能存在相当大的变化，这可能减小读取容限。

9、因此，在为交叉点存储器阵列中的具有串联阈值开关选择器的可编程 电阻存储器单元提供足够大的读取容限方面存在挑战。

技术实现思路

技术特征：

1.一种装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路被进一步配置为：

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述可编程电阻存储器元件包括磁阻式随机存取存储器(mram)元件。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述可编程电阻存储器元件包括相变存储器元件。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述双端子选择器包括双向阈值开关(ots)。

6.根据权利要求1所述的装置，其中：

7.根据权利要求1所述的装置，其中：

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路被配置为：

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路被配置为：

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制电路被配置为：

11.一种操作交叉点存储器阵列的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述阈值开关选择器包括双向阈值开关(ots)。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括：

14.根据权利要求11所述的方法，其中：

15.根据权利要求11所述的方法，其中：

16.一种存储器系统，包括：

17.根据权利要求16所述的存储器系统，其中所述控制电路被进一步配置为：

18.根据权利要求16所述的存储器系统，其中所述阈值开关选择器包括双向阈值开关(ots)。

19.根据权利要求16所述的存储器系统，其中每个电流驱动器包括：

20.根据权利要求16所述的存储器系统，其中所述控制电路被配置为：

技术总结
本发明公开了用于改进交叉点存储器阵列中的读取容限的技术。驱动晶体管将读取电流和写入电流传递到该交叉点存储器阵列。读取电流对所选择字线充电，以接通所选择存储器单元的阈值开关选择器。当阈值开关选择器接通时，电流(读取或写入)经过所选择存储器单元。存储器系统向驱动晶体管施加的过驱动电压在该驱动晶体管传递读取电流时相比该驱动晶体管传递写入电流时较小。较小的过驱动电压增大了驱动晶体管的电阻，这改进了读取容限。增大驱动晶体管的电阻增大了由所选择存储器单元中的阈值开关选择器经历的电阻，这减小了阈值开关选择器的Ihold。减小阈值开关选择器的Ihold改进了读取容限。

技术研发人员：W·帕金森,J·奥图尔,T·特伦特,N·富兰克林,M·格罗比斯,J·W·赖纳,H·J·里克特,M·N·A·德兰
受保护的技术使用者：桑迪士克科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15