本申请要求于2017年11月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2017-0145467以及于2018年3月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2018-0031600的优先权，上述韩国专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。
本发明构思涉及一种存储装置。
背景技术：
利用电阻的存储装置可以包括相变随机存取存储器(pram)、电阻ram(reram)、磁ram(mram)等。这些装置是非易失性ram类型。利用电阻的存储装置可以利用电阻变化来写入或擦除数据。
技术实现要素：
根据本发明构思的示例性实施例，一种存储装置包括：存储单元阵列，所述存储单元阵列包括多个存储单元，其中，所述多个存储单元中的每个存储单元包括开关元件和连接到所述开关元件的数据存储元件，其中，所述数据存储元件包括相变材料；以及存储控制器，所述存储控制器被配置为：通过将操作电流输入到所述多个存储单元中的第一存储单元来对所述第一存储单元执行控制操作，并在将所述操作电流输入到所述第一存储单元之前或之后，在所述第一存储单元中输入从所述数据存储元件流向所述开关元件的补偿电流。
根据本发明构思的示例性实施例，一种存储装置包括：存储单元阵列，所述存储单元阵列包括多个存储单元，其中，所述多个存储单元中的每个存储单元包括第一电极、连接到所述第一电极的开关元件、连接到所述开关元件的数据存储元件和连接到所述数据存储元件的第二电极；以及存储控制器，所述存储控制器被配置为：通过将读取电流输入到所述多个存储单元中的第一存储单元来读取存储在所述第一存储单元中的数据，其中，所述存储控制器还被配置为：在输入所述读取电流之前或之后，向所述第一存储单元的所述第二电极输入补偿电流。
根据本发明构思的示例性实施例，一种存储装置包括：存储单元阵列，所述存储单元阵列包括多个存储单元，其中，所述多个存储单元中的每个存储单元包括第一电极、连接到所述第一电极的开关元件、连接到所述开关元件的数据存储元件和连接到所述数据存储元件的第二电极；以及存储控制器，所述存储控制器被配置为：通过将编程电流输入到所述多个存储单元中的第一存储单元来将数据存储在所述第一存储单元中，其中，所述存储控制器还被配置为：在输入所述编程电流之后，向所述第一存储单元的所述第二电极输入补偿电流。
根据本发明构思的示例性实施例，一种存储装置包括：存储单元阵列，所述存储单元阵列包括多个存储单元，其中，所述多个存储单元中的至少一个存储单元包括开关元件和数据存储元件，其中，所述数据存储元件包括相变材料；以及存储控制器，所述存储控制器被配置为向所述数据存储元件提供补偿电流，其中，在操作电流被提供到所述数据存储元件之前或之后提供所述补偿电流。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例，将更清楚地理解本发明构思的上述和其他特征，在附图中：
图1是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的框图；
图2是示出了根据本发明构思的示例性实施例的包括在存储装置中的存储单元阵列的示意图；
图3是示出了根据本发明构思的示例性实施例的包括在存储装置中的存储单元的结构的示意图；
图4和图5是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的操作的视图；
图6a和图6b是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的操作的视图；
图7a、图7b、图8a和图8b是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取操作的视图；
图9a、图9b和图9c是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取电压分布的视图；
图10a和图10b是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取操作的视图；
图11a、图11b、图11c、图11d和图11e是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取电压分布的视图；
图12a、图12b和图12c是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的操作的视图；
图13是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的编程操作的视图；
图14a、图14b和图14c是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取电压分布的视图；
图15是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的电子设备的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例。在附图中，相同的附图标记可以指代相同的元件。
图1是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的框图。图2是示出了根据本发明构思的示例性实施例的包括在存储装置中的存储单元阵列的示意图。
首先，参照图1，根据本发明构思的示例性实施例的存储装置10可以包括存储控制器20和存储单元阵列30。存储控制器20可以包括控制逻辑21、行驱动器22、列驱动器23等。存储单元阵列30可以包括多个存储单元mc。
在本发明构思的示例性实施例中，行驱动器22可以通过第一导线cl1连接到存储单元mc，而列驱动器23可以通过第二导线cl2连接到存储单元mc。如图1所示，第一导线cl1可以设置为多条，第二导线cl2可以设置为多条。在本发明构思的示例性实施例中，行驱动器22可以包括用于选择存储单元mc以向该存储单元mc写入数据或从该存储单元mc读取数据的地址译码器电路，列驱动器23可以包括用于向存储单元mc写入数据或从存储单元mc读取数据的读/写电路。行驱动器22和列驱动器23的操作可以由控制逻辑21控制。行驱动器22和列驱动器23可以分别通过第一导线cl1和第二导线cl2连接到存储单元mc。例如，第一导线cl1和第二导线cl2可以分别对应于字线和位线。换句话说，第一导线cl1可以指多条字线，第二导线cl2可以指多条位线。
参照图2，根据本发明构思的示例性实施例的存储单元阵列30可以包括多个存储单元mc。存储单元mc可以设置在第一导线cl1和第二导线cl2交叉的地方。换句话说，每个存储单元mc可以连接到一条第一导线cl1和一条第二导线cl2。例如，存储单元mc可以连接到第一字线和第一位线。
每个存储单元mc可以包括开关元件sw和数据存储元件vr。在本发明构思的示例性实施例中，开关元件sw可以包括pn结二极管、肖特基(schottky)二极管和欧姆阈值开关(ohmicthresholdswitch，ots)中的至少一种。另外，在本发明构思的示例性实施例中，数据存储元件vr可以由具有硫属化物材料或超晶格材料的相变材料形成。换句话说，数据存储元件vr可以包括相变材料，该相变材料的相可以根据加热时间、温度等在非晶相与晶相之间变化。数据存储元件vr和开关元件sw可以彼此串联连接。
存储控制器20通过经由第一导线cl1和第二导线cl2提供信号，使得包括在多个存储单元mc中的每个存储单元mc中的数据存储元件vr的相变材料的相变为非晶相或晶相，从而写入或擦除数据。在本发明构思的示例性实施例中，存储控制器20可以使包括在第一存储单元mc中的数据存储元件vr的相变材料的相变为非晶相，从而增加数据存储元件vr的电阻并将数据写入第一存储单元mc。存储控制器20可以使包括在第一存储单元mc中的数据存储元件vr的相变材料的相变为晶相，从而减小包括在第一存储单元mc中的数据存储元件vr的电阻并从第一存储单元mc中擦除数据。存储控制器20可以检测包括在多个存储单元mc中的每个存储单元mc中的数据存储元件vr的电阻或阈值电压，从而从多个存储单元mc中的每个存储单元mc读取数据。
图3是示出了根据本发明构思的示例性实施例的包括在存储装置中的存储单元的结构的示意图。
参照图3，根据本发明构思的示例性实施例的存储装置100可以包括设置在第一字线101与位线103之间的第一存储单元mc1，以及设置在第二字线102与位线103之间的第二存储单元mc2。第一存储单元mc1和第二存储单元mc2均可以用作独立的存储单元mc。
第一存储单元mc1可以包括第一加热电极110、第一数据存储元件120，第一开关元件130等。第一开关元件130可以包括第一开关电极131、第二开关电极132以及设置在第一开关电极131与第二开关电极132之间的第一选择层133等。在本发明构思的示例性实施例中，第一选择层133可以包括双向阈值开关(ots)材料。当在第一开关电极131与第二开关电极132之间施加大于阈值电压的电压时，电流可以流过第一选择层133。
第一数据存储元件120可以包括相变材料，例如，硫属化物材料。例如，第一数据存储元件120可以包括锗-锑-碲(ge-sb-te，gst)。第一数据存储元件120的结晶温度、熔点、取决于结晶能量的相变速率等可以通过第一数据存储元件120中所包括的元素的类型及其化学组成比来确定。
第二存储单元mc2可以具有与第一存储单元mc1的结构类似的结构。参照图3，第二存储单元mc2可以包括第二加热电极140、第二数据存储元件150、第二开关元件160等。第二加热电极140、第二数据存储元件150和第二开关元件160的结构和特性可以类似于第一加热电极110、第一数据存储元件120和第一开关元件130的结构和特性。例如，第二开关元件160可以包括第三开关电极161、第四开关电极162以及设置在第三开关电极161与第四开关电极162之间的第二选择层163。在下文中，将使用第一存储单元mc1作为示例来描述写入和擦除数据的方法。
当通过第一字线101和位线103提供电压时，在第一加热电极110与第一数据存储元件120之间的界面处会发生由电压引起的焦耳(joule)热。由于焦耳热，第一数据存储元件120的相变材料会从非晶相变为晶相或从晶相变为非晶相。第一数据存储元件120在非晶相时可以具有高电阻而在晶相时可以具有低电阻。在本发明构思的示例性实施例中，可以根据第一数据存储元件120的电阻值来确定数据“0”或“1”。
为了将数据写入第一存储单元mc1，可以通过第一字线101和位线103提供编程电压。编程电压大于包括在第一开关元件130中的双向阈值开关(ots)材料的阈值电压，从而电流可以流过第一开关元件130。包括在第一数据存储元件120中的相变材料可以通过编程电压从非晶相变为晶相，从而数据可以被写入第一存储区域。在本发明构思的示例性实施例中，包括在第一数据存储元件120的相变材料具有晶相的情况可以被称为置位状态。
另外，为了擦除写入第一存储单元mc1的数据，包括在第一数据存储元件120中的相变材料可以从晶相变为非晶相。例如，可以通过第一字线101和位线103提供预定擦除电压。由于擦除电压，包括在第一数据存储元件120中的相变材料可从晶相变为非晶相。例如，擦除电压的最大值可以大于编程电压的最大值，并且提供擦除电压的时间可以短于提供编程电压的时间。
如前所述，根据包括在数据存储元件120和150中的相变材料的状态，数据存储元件120和150的电阻值可以改变，因此，存储控制器可以根据数据存储元件120和150的电阻值来区分数据“0”和“1”。因此，当由包括在数据存储元件120和150中的相变材料的状态引起的数据存储元件120和150的电阻差异大时，存储控制器可以更准确地写入或读取数据。
图4和图5是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的操作的视图。
可以通过存储控制器220向存储单元210提供的电力，操作根据本发明构思的示例性实施例的存储装置。参照图4和图5，存储控制器220可以将沿第一方向流动的第一电流i1和沿第二方向流动的第二电流i2中的至少一个输入到存储单元210。在本发明构思的示例性实施例中，第一方向和第二方向可以彼此不同。例如，第一方向可以从存储控制器220行进到存储单元210的上电极216，第二方向可以从存储控制器220行进到存储单元210的下电极211。
存储单元210可以包括下电极211、加热电极212、数据存储元件214、开关元件215、上电极216等。下电极211和上电极216可以通过字线、位线等接收由存储控制器220输出的电压。可以在加热电极212周围设置绝缘层213，并且由第一电流i1或第二电流i2引起的相变会发生在数据存储元件214的与加热电极212相邻的部分214a中。
参照图4，由存储控制器220在第一方向上提供的第一电流i1可以在存储单元210中从开关元件215流向数据存储元件214。参照图5，在第二方向上提供的第二电流i2可以在存储单元210中从数据存储元件214流向开关元件215。因此，由于珀尔帖效应(peltiereffect)，当提供第二电流i2时在加热电极212中产生的热会少于当提供第一电流i1时在加热电极212中产生的热。
在本发明构思的示例性实施例中，可以通过在第一方向上输入编程电流来执行用于写入数据的编程操作。在本发明构思的示例性实施例中，数据存储元件214可以通过编程电流从晶相变为非晶相。当存储单元210的电阻高时，存储控制器220可以确定存储单元210已被编程。
另外，可以通过在第一方向或第二方向上输入读取电流来执行用于确定存储单元210的数据的读取操作。为了在读取操作期间防止存储单元210中数据存储元件214发生非预期的状态改变，读取电流的幅值可以小于编程电流的幅值。存储控制器220可以通过向存储单元210提供读取电流来测量存储单元210的电阻值，并且可以根据电阻值的幅值来确定数据是否被写入存储单元210。
在根据本发明构思的示例性实施例的存储装置中，使用包括在存储单元210中的数据存储元件214的相变特性，可以写入或擦除数据。例如，当数据存储元件214具有晶相时，数据存储元件214具有相对低的电阻值，而当数据存储元件214具有非晶相时，数据存储元件214具有相对高的电阻值；因此，可以编程和读取数据“0”和“1”。因此，当从存储单元210检测的取决于数据存储元件214的状态的电压的差别大时，存储控制器220可以准确地读取写入存储单元210的数据。
然而，在开关元件215中可能发生漂移现象，并且在存储单元210中检测到的取决于数据存储元件214的状态的电压的差别可能因漂移现象而减小。例如，由于在开关元件215中发生的漂移现象，导致当数据存储元件214具有晶相时存储单元210的总电阻可能增加。结果，取决于数据存储元件214的状态的存储单元210的电压的差别会减小。因此，可能无法准确地读取存储在存储单元210中的数据。
在本发明构思的示例性实施例中，在读取写入存储单元210的数据之前，存储控制器220将补偿电流输入到存储单元210。这样就不会发生由漂移现象引起的错误。在本发明构思的示例性实施例中，存储控制器220可以在第二方向上输入补偿电流(例如，与第二电流i2的输入方式相同)，并且可以仅通过补偿电流来导通开关元件215，同时显著减小了对数据存储元件214的影响。因此，可以补偿由于在开关元件215中发生的漂移现象引起的具有处于晶相的数据存储元件214的存储单元210的电阻的增加。
在本发明构思的示例性实施例中，在完成读取操作之后，可以输入补偿电流。在完成读取操作之后输入的补偿电流可以补偿由开关元件215的漂移现象引起的存储单元210的电阻的增加。或者，在完成读取操作之后输入的补偿电流可以补偿由于读取电流而增加的存储单元210的电阻。在本发明构思的可选实施例中，可以在读取操作之前和之后输入补偿电流。
此外，在本发明构思的示例性实施例中，存储控制器220将编程电压提供给存储单元210，然后将补偿电流输入到存储单元210以快速地使数据存储元件214稳定，从而完成编程操作。在编程操作中输入到存储单元210的补偿电流可以是用于提供能量的电压，以在相因编程电压而改变为非晶相的数据存储元件214中去除漂移现象。在这种情况下，数据存储元件214可以因补偿电流快速地稳定在非晶相。结果，可以快速增大数据存储元件214的电阻值。因此，可以增加取决于数据存储元件214的相变的存储单元210的电阻的差，从而存储控制器220可以准确地读取写入存储单元210的数据。在编程操作之后输入的补偿电流可以在第二方向上输入(例如，与第二电流i2的输入方式相同)，以显著减小对存储单元210的影响。
图6a和图6b是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的操作的视图。
首先，参照图6a，示出了当将读取电流输入到处于置位状态的存储单元mc时检测到的置位读取电压分布300。另外，示出了当将读取电流输入到处于复位状态的存储单元mc时检测到的复位读取电压分布400。在本发明构思的示例性实施例中，置位状态可以是数据存储元件214具有晶相的状态，而复位状态可以是数据存储元件214具有非晶相的状态。在置位状态下，数据存储元件214具有相对较低的电阻，从而置位读取电压分布300可以小于复位读取电压分布400。
图6a中示出的实施例是在开关元件等中不发生漂移现象等的理想情况。在这种情况下，置位读取电压分布300可以具有第一置位分布301，而复位读取电压分布400可以具有第一复位分布401。参照图6a，在第一置位分布301与第一复位分布401之间可以存在预定的感测空白区(sensingmargin)sm。存储控制器220将在存储单元mc中检测到的读取电压与位于感测空白区sm中的参考电压vref进行比较，从而将存储单元mc的状态确定为置位状态和复位状态之一。
接下来，图6b中示出的实施例可以对应于在具有置位状态的存储单元mc的开关元件中发生漂移现象的情况。参照图6b，由于在存储单元mc的开关元件中发生漂移现象，导致置位读取电压分布300可以从第一置位分布301增加到第二置位分布302。与图6a相比，随着置位读取电压分布300增加到第二置位分布302，感测空白区sm会减小。当第一置位分布301与第二置位分布302之间的差异大时，第二置位分布302的一部分会与参考电压vref交叠，并且在存储控制器220从存储单元mc读取数据的读取操作中可能发生错误。
图7a、图7b、图8a和图8b是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取操作的视图。
首先，参照图7a和图7b，在本发明构思的示例性实施例中，在输入读取电流ird之后，可以输入补偿电流icp。参照图7a，可以在与读取电流ird相反的方向上输入补偿电流icp。例如，可以输入读取电流ird使其在存储单元mc中从开关元件215流到数据存储元件214，并且可以输入补偿电流icp使其在存储单元mc中从数据存储元件214流向开关元件215。因此，补偿电流icp可以导通开关元件215，同时显著减小对数据存储元件214的影响，并且可以消除在开关元件215中发生的漂移现象。
接下来，参照图7b，可以在相同的方向上输入补偿电流icp和读取电流ird。在图7b所示的本发明构思的示例性实施例中，可以输入补偿电流icp和读取电流ird使其在存储单元mc中从数据存储元件214流向开关元件215。因此，可以显著减少由存储单元mc的加热电极因读取电流ird而产生的热，并且可以有效地抑制可能在数据存储元件214中发生的相变现象。此外，使用补偿电流icp可以消除在开关元件215中发生的漂移现象。
另外，在图8a和图8b所示的本发明构思的示例性实施例中，在输入读取电流ird之前，可以输入补偿电流icp。参照图8a，可以在与读取电流ird相反的方向上输入补偿电流icp。例如，可以输入读取电流ird使其在存储单元mc中从开关元件215流向数据存储元件214，并且可以输入补偿电流icp使其在存储单元mc中从数据存储元件214流向开关元件215。因此，补偿电流icp可以导通开关元件215，同时显著减小对数据存储元件214的影响，并且可以消除在开关元件215中发生的漂移现象。
在图8b所示的实施例中，可以在相同的方向上输入补偿电流icp和读取电流ird。例如，在图8b中，可以输入补偿电流icp和读取电流ird使其在存储单元mc中从数据存储元件214流向开关元件215。因此，可以显著减少由存储单元mc的加热电极因读取电流ird而产生的热，并且可以有效地抑制可能在数据存储元件214中发生的相变现象。此外，使用补偿电流icp可以消除在开关元件215中发生的漂移现象。
在参照图7a、图7b、图8a和图8b所描述的实施例中，补偿电流icp的幅值可以大于读取电流ird的幅值，并且补偿电流icp的输入时间可以短于读取电流ird的输入时间。例如，读取电流ird可以小于具有允许在数据存储装置214中发生相变的幅值的第一阈值电流，而补偿电流icp可以大于该第一阈值电流。然而，根据本发明构思的各种实施例，可以对补偿电流icp的幅值和输入时间进行各种修改。在本发明构思的示例性实施例中，可以通过产生多次脉冲将补偿电流icp输入到存储单元mc。
图9a、图9b和图9c是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取电压分布的视图。
例如，图9a、图9b和图9c是示出了在存储单元mc中检测到的置位读取电压分布300和复位读取电压分布400的视图。参照图9a，在第一置位分布301和第一复位分布401之间可以存在预定的感测空白区sm。存储控制器220可以通过将读取电流ird输入到存储单元mc而获得的读取电压与存在于感测空白区sm中的参考电压vref进行比较，从而读取存储单元mc的数据。
在本发明构思的示例性实施例中，如图9b所示，置位读取电压分布300可能由于各种因素增加到第二置位分布302。在本发明构思的示例性实施例中，置位读取电压分布300会由于在开关元件215中发生的漂移现象、因读取电流ird而导致在数据存储元件214中发生弱相变的软编程现象等等而增加。当置位读取电压分布300增加并且感测空白区sm减小时，可能发生不准确的读取操作。在本发明构思的示例性实施例中，在输入读取电流ird之前或之后，将补偿电流icp输入到存储单元mc，从而允许进行准确的读取操作。
图9c是示出了在输入补偿电流icp之后存储单元mc的读取电压分布的视图。参照图9c，当在输入读取电流ird之前或之后输入补偿电流icp时，可以消除开关元件215的漂移现象等。因此，置位读取电压分布300可以从第二置位分布302减小到第三置位分布303。因此，可以增加置位读取电压分布300与复位读取电压分布400之间的感测空白区sm，因此可以增加读取操作的准确性。
图10a和图10b是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取操作的视图。
首先，参照图10a和图10b，在本发明构思的示例性实施例中，在输入读取电流ird之前和之后，可以输入第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2。在图10a所示的实施例中，可以在与读取电流ird相反的方向上输入第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2。例如，可以输入读取电流ird以在存储单元mc中从开关元件215流向数据存储元件214，而第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2可被输入为在存储单元mc中从数据存储元件214流向开关元件215。因此，第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2可以导通开关元件215，同时显著减小对数据存储元件214的影响，并且可以消除在开关元件215中发生的漂移现象。
接下来，参照图10b，可以在相同的方向上输入第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2以及读取电流ird。在图10b所示的实施例中，可以输入第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2以及读取电流ird以在存储单元mc中从数据存储元件214流向开关元件215。因此，可以显著减小由存储单元mc的加热电极因读取电流ird而产生的热，并且可以有效地抑制可能在数据存储元件214中发生的相变现象。此外，使用第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2可以消除在开关元件215中发生的漂移现象。
在图10a和图10b中，示出了第一补偿电流icp1的幅值小于第二补偿电流icp2的幅值，但是本发明构思不限于此。例如，第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2可以具有相同的幅值，或者第一补偿电流icp1可以大于第二补偿电流icp2。另外，还可以以各种方式选择和/或修改第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2中的每一个补偿电流的输入时间。
图11a、图11b、图11c、图11d和图11e是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取电压分布的视图。
例如，图11a、图11b、图11c、图11d和图11e是示出了当在将读取电流ird输入到存储单元mc之前输入第一补偿电流icp1和在将读取电流ird输入到存储单元mc之后输入第二补偿电流icp2(如图10a和图10b所示)时所呈现的读取电压的分布的视图。参照图11a、图11b、图11c、图11d和图11e，存储单元mc的置位读取电压分布310与复位读取电压分布410之间可以存在感测空白区sm。
首先，参照图11a，具有置位状态的存储单元mc的读取电压可以具有第一置位分布311，具有复位状态的存储单元mc的读取电压可以具有第一复位分布411。当从存储单元mc检测到的读取电压的分布与图10a所示的分布相同时，存储控制器220可以通过将读取电流ird输入到存储单元mc来获得读取电压，并且可以通过将读取电压与参考电压vref进行比较来读取存储单元mc的数据。参考电压vref可以是包括在感测空白区sm中的电压。
然而，在本发明构思的示例性实施例中，如图11b所示，置位读取电压分布310可能由于各种因素而发生改变。例如，置位读取电压分布310可能因在开关元件215中发生的漂移现象和/或由于读取电流ird而在数据存储元件214中发生弱相变的软编程现象等而增加到第二置位分布312。当置位读取电压分布310增加到第二置位分布312并且感测空白区sm减小时，读取操作可能不准确。在本发明构思的示例性实施例中，在输入读取电流ird之前和之后，将第一补偿电流icp1和第二补偿电流icp2分别输入到存储单元mc，从而可以进行准确读取。
图11c是示出了在输入第一补偿电流icp1之后存储单元mc的读取电压分布的视图。参照图11c，当在输入读取电流ird之前输入第一补偿电流icp1时，可以消除开关元件215的漂移现象等，并且可以使置位读取电压分布310从第二置位分布312减小到第三置位分布313。因此，可以增加置位读取电压分布310与复位读取电压分布410之间的感测空白区sm，使得读取操作可以更准确。
接下来，参照图11d，由于读取电流ird可能使得在存储单元mc的数据存储元件214中发生弱相变，从而置位读取电压分布310可能从第三置位分布313增加到第四置位分布314。由于由读取电流ird引起的软编程现象，感测空白区sm会减小。因此，随后执行的读取操作的准确性会下降。
在本发明构思的示例性实施例中，在通过输入读取电流ird来读取存储单元mc的数据之后，输入第二补偿电流icp2；因此，可以补偿上述感测空白区sm的减小。参照图11e，置位读取电压分布310可以由于第二补偿电流icp2而减小到第五置位分布315，从而可以增加感测空白区sm。因此，可以在随后执行的读取操作中确保充分的感测空白区sm，并且可以显著降低读取操作的错误率。
图12a、图12b和图12c是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的操作的视图。
参照图12a、图12b和图12c，示出了在具有置位状态的存储单元mc中检测到的置位读取电压分布500，以及在具有复位状态的存储单元mc中检测到的复位读取电压分布600。置位读取电压和复位读取电压可以是分别通过向具有置位状态的存储单元mc和具有复位状态的存储单元mc输入预定读取电流而检测到的电压。如前所述，处于置位状态的存储单元mc的电阻相对低于处于复位状态的存储单元mc的电阻；因此，置位读取电压分布500可以小于复位读取电压分布600。
图12a是示出了存储装置中所包括的存储单元mc未被编程的状态的曲线图。换句话说，图12a可以对应于所有存储单元mc都具有置位状态的状态，因此可以仅存在置位读取电压分布500。
图12b是示出了存储装置中所包括的一部分存储单元mc被编程并切换到复位状态的状态的曲线图。参照图12b，复位读取电压分布600与置位读取电压分布500共存，置位读取电压分布500具有第一置位分布501，复位读取电压分布600具有第一复位分布601。在第一置位分布501与第一复位分布601之间可以存在感测空白区sm。存储装置可以将从每个存储单元mc检测到的读取电压与包括在感测空白区sm中的预定参考电压vref进行比较，从而可以执行用于读取在每个存储单元mc中编程的数据的读取操作。
由于置位读取电压分布500与复位读取电压分布600之间的感测空白区sm大，因此可以降低读取操作的错误率。在根据本发明构思的示例性实施例的存储装置中，通过执行编程操作将数据写入存储单元mc，包括在存储单元mc中的数据存储元件214可以从晶相变为非晶相。然而，可能要花费一段时间，数据存储元件214才稳定在非晶相并且因此存储单元mc的电阻才增大。因此，紧接在编程操作之后，如图12b所示，可能无法确保充分的感测空白区sm。
图12c是示出了在编程操作终止并且经过了所述一段时间之后置位读取电压分布500和复位读取电压分布600的曲线图。如前所述，由于编程操作终止并且经过了所述一段时间，因此切换到复位状态的存储单元mc的数据存储元件214可以稳定在非晶相。因此，如图12c所示，复位读取电压分布600会从第一复位分布601增加到第二复位分布602。
然而，需要上述的一段时间，被编程为复位状态的存储单元mc才稳定，并且因此复位读取电压分布600增加。在这种情况下，紧接在编程操作之后，可能无法有效地确保感测空白区sm。此外，随着编程操作终止并且经过了一段时间，由于在存储单元mc的开关元件215中发生漂移现象，所以存储单元mc的电阻会增加。例如，由于在具有置位状态的存储单元mc中发生漂移现象，所以处于置位状态的存储单元mc的电阻会增加。因此，如图12c所示，置位读取电压分布500可以从第一置位分布501增加到第二置位分布502。因此，与紧接在编程操作之后相比，感测空白区sm不会显著增加。
在本发明构思的示例性实施例中，在输入用于将数据写入存储单元mc的编程电流之后，将预定的补偿电流输入到存储单元mc，从而不会发生上述问题。在下文中，将参照图13、图14a、图14b和图14c进行以下描述。
图13是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的编程操作的视图，图14a至图14c是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的读取电压分布的视图。
首先，参照图13，在本发明构思的示例性实施例中，在输入编程电流ipgm之后，可以输入补偿电流icp。可以在与编程电流ipgm相反的方向上输入补偿电流icp。例如，可以输入编程电流ipgm以在存储单元mc中从开关元件215流向数据存储元件214，并且可以输入补偿电流icp以在存储单元mc中从数据存储元件214流向开关元件215。
在本发明构思的示例性实施例中，补偿电流icp可以被输入到处于复位状态的存储单元mc，其中数据存储元件214由于编程电流ipgm而变换为非晶相。由于补偿电流icp，包括在处于复位状态的存储单元mc中的数据存储元件214可以快速稳定在非晶相，从而处于复位状态的存储单元mc的电阻可以快速增加。因此，可以在编程操作之后快速确保感测空白区，并且存储装置可以正确地运行。
此外，在本发明构思的示例性实施例中，除了处于复位状态的存储单元mc之外，还可以向未输入编程电流ipgm的处于置位状态的存储单元mc输入补偿电流icp。输入到处于置位状态的存储单元mc的补偿电流icp可以消除在开关元件215中发生的漂移现象。因此，补偿电流icp可以防止处于置位状态的存储单元mc的电阻增加。结果，可以增加处于置位状态的存储单元mc与处于复位状态的存储单元mc之间的感测空白区。
可以不同地确定补偿电流icp的幅值和输入时间。例如，补偿电流icp的幅值和输入时间可以类似于编程电流ipgm的幅值和输入时间。编程电流ipgm和补偿电流icp可以大于具有能够在数据存储元件214中引起相变的幅值的第一阈值电流。
图14a、图14b和14c是示出了通过向存储单元mc输入预定的读取电流检测到的读取电压的分布的视图。首先，参照图14a，在执行编程操作之前，可以仅存在置位读取电压分布500。当编程电流ipgm被输入到一部分存储单元mc时，如图14b所示，可以与置位读取电压分布500一起获得复位读取电压分布600。置位读取电压分布500可以具有第一置位分布501，复位读取电压分布600可以具有第一复位分布601，并且在第一置位分布501与第一复位分布601之间可以存在感测空白区sm。
在本发明构思的示例性实施例中，在输入编程电流ipgm之后，可以将补偿电流icp输入到存储单元mc。如前所述，补偿电流icp可以仅被输入到处于复位状态的存储单元mc，或者可以被输入到处于复位状态的存储单元mc和处于置位状态的存储单元mc。
输入到处于复位状态的存储单元mc的补偿电流icp可以允许具有复位状态的存储单元mc的数据存储元件214快速地稳定在非晶相。因此，如图14c所示，由于补偿电流icp，复位读取电压分布600快速增加到第二复位分布602并稳定下来。
此外，在本发明构思的示例性实施例中，补偿电流icp可以在编程操作之后输入到处于置位状态的存储单元mc。输入到处于置位状态的存储单元mc的补偿电流icp可以消除在具有置位状态的存储单元mc的开关元件215中发生的漂移现象。漂移现象会增加存储单元mc的电阻；因此，补偿电流icp可以显著减小置位读取电压分布500从第一置位分布501的增加。
总之，由于补偿电流icp，置位读取电压分布500的增加可以显著减小，并且复位读取电压分布600可以快速增加并稳定。因此，如图14c所示，可以增加感测空白区sm。结果，可以提高存储装置的读取操作的准确性。
在本发明构思的各种示例性实施例中，在将操作电流输入到存储单元mc之前和/或之后，将补偿电流输入到存储单元mc，从而可以获得各种效果。在本发明构思的示例性实施例中，操作电流可以是用于从存储单元mc读取数据的读取电流，或者用于将数据写入存储单元mc的编程电流。考虑到操作电流的幅值和输入时间，可以对补偿电流的幅值和输入时间做出不同的选择。
可以向存储单元mc输入补偿电流，以从存储单元mc中的数据存储元件214流向开关元件215。根据本发明构思的示例性实施例，补偿电流的流动方向可以与操作电流的流动方向相同或不同。当操作电流是编程电流时，补偿电流可以沿与操作电流相反的方向流动。当操作电流是读取电流时，操作电流和补偿电流可以沿相同方向或不同方向流动。
例如，在读取电流之前和/或之后输入的补偿电流可以对以下现象进行补偿：在具有置位状态的存储单元mc中发生的漂移现象、其中开关元件215被读取电流导通并且数据存储元件214的一部分被切换到非晶相的软编程现象等。另外，在编程电流之后提供的补偿电流可以允许处于复位状态的存储单元mc中的数据存储元件214快速稳定，从而有助于确保感测空白区。
图15是示出了根据本发明构思的示例性实施例的存储装置的电子设备的框图。
图15中所示的根据本发明构思的示例性实施例的电子设备1000可以包括显示器1010、输入-输出单元1020、存储器1030、处理器1040、端口1050等。诸如显示器1010、输入-输出单元1020、存储器1030、处理器1040、端口1050等的组件可以通过总线1060彼此通信。除了上述组件之外，电子设备1000还可以包括电源单元、通信单元、传感器单元等。
处理器1040可以执行特定操作、命令、任务等。处理器1040可以是中央处理单元(cpu)、微处理器单元(mcu)、应用处理器(ap)等，并且可以通过总线1060与诸如显示器1010、输入-输出单元1020、存储器1030、端口1050等其他组件进行通信。
包括在图15中所示的电子设备1000中的存储器1030可以包括根据本发明构思的各种示例性实施例的存储装置。例如，存储器1030可以被实现为根据参照图1至图14描述的示例性实施例的存储装置。存储器1030可以包括多个存储单元mc，并且可以在输入用于执行诸如读取/编程等的控制操作的操作电流之前和/或之后向存储单元mc输入预定的补偿电流。补偿电流可以补偿在存储单元mc中发生的漂移现象、软编程现象等，或者可以快速地使被编程为复位状态的存储单元mc稳定，从而有助于确保读取操作所需的感测空白区。
如上所述，根据本发明构思的示例性实施例，可以在诸如从存储单元mc读取数据或将数据写入存储单元mc的控制操作之前和/或之后输入预定的补偿电流，并且补偿电流可以从存储单元mc中的数据存储元件流向开关元件。因此，可以在执行控制操作之前和/或之后有效地确保存储单元mc的感测空白区，并且可以稳定地操作存储装置。
尽管已经参考本发明的示例性实施例描述了本发明构思，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明构思的范围的情况下，可以对示例性实施例进行修改和变化。