电阻型存储器装置及其操作方法
【专利说明】电阻型存储器装置及其操作方法
[0001]要求于2014年7月8日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0085363号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
[0002]发明构思的实施例涉及电阻型存储器装置和该电阻型存储器装置的操作方法。更具体地，发明构思的实施例涉及包括电阻型存储器单元的电阻型存储器装置和该电阻型存储器装置的操作方法。
【背景技术】
[0003]根据对越来越高的容量和越来越低的功耗的存储器装置的需求，正在对下一代存储器装置进行研究。下一代存储器装置必须具有动态随机存取存储器(DRAM)的高集成度特性、闪速存储器的非易失性特性和静态RAM(SRAM)的高速特性。作为下一代存储器装置，突出的是相变RAM (PRAM)、纳米浮栅存储器(NFGM)、聚合物RAM (PoRAM)、磁性RAM (MRAM)、铁电 RAM(FeRAM)和电阻型 RAM(RRAM)。
【发明内容】
[0004]发明构思的实施例提供了一种具有提高的数据可靠性的电阻型存储器装置和一种操作该电阻型存储器装置的方法。
[0005]根据发明构思的一方面，提供了一种操作电阻型存储器装置的方法。所述方法包括:响应于写命令来对存储器单元执行预读取操作；对将被执行重置写操作的一个或更多个第一存储器单元执行擦除操作，所述一个或更多个第一存储器单元是基于得自预读取操作的预读取数据与写数据的比较结果而确定的；对被擦除的所述一个或更多个第一存储器单元和将被执行设置写操作的一个或更多个第二存储器单元之中的至少一些存储器单元执行设置方向编程。
[0006]所述一个或更多个第一存储器单元和所述一个或更多个第二存储器单元中的每个可包括可变电阻器。重置写操作可以是增大可变电阻器的电阻值的写操作，设置写操作可以是减小可变电阻器的电阻值的写操作。
[0007]可通过擦除操作来增大所述一个或更多个第一存储器单元的可变电阻器的电阻值，然后通过设置方向编程减小所述一个或更多个第一存储器单元的可变电阻器的电阻值，由此对所述一个或更多个第一存储器单元执行重置写操作。可通过设置方向编程来减小所述一个或更多个第二存储器单元的可变电阻器的电阻值，由此对所述一个或更多个第二存储器单元执行设置写操作。
[0008]所述一个或更多个第一存储器单元和所述一个或更多个第二存储器单元中的每个可以是具有与多个电阻分布中的一个对应的电阻值的多层单元。通过执行擦除操作，所述一个或更多个第一存储器单元可具有与所述多个电阻分布之中的最大电阻分布对应的电阻值。
[0009]所述一个或更多个第一存储器单元和所述一个或更多个第二存储器单元中的每个可以是具有与多个电阻分布中的一个对应的电阻值的多层单元。根据预读取数据和写数据的比较结果，当与写数据对应的电阻值大于与预读取数据对应的电阻值时，确定用于存储写数据的存储器单元是第一存储器单元，当与写数据对应的电阻值小于与预读取数据对应的电阻值时，确定用于存储写数据的存储器单元是第二存储器单元。
[0010]操作电阻型存储器装置的方法还可包括对已经执行设置方向编程的至少一些存储器单元执行验证读操作。根据验证结果，可再次对未通过验证的一个或更多个存储器单元执行设置方向编程。
[0011]操作电阻型存储器装置的方法还可包括对已经执行设置方向编程的至少一些存储器单元执行验证读操作。根据验证结果，可再次对未通过验证的第一存储器单元执行擦除操作和设置方向编程。
[0012]可基于得自预读取操作的预读取数据和写数据的比较结果，使其中写数据被确定为等于预读取数据的一个或更多个第三存储器单元跳过写操作。
[0013]根据发明构思的另一方面，提供了一种操作包括多个电阻型存储器单元的电阻型存储器装置的方法。所述方法包括:响应于写命令来对电阻型存储器单元执行预读取操作；增大一个或更多个第一存储器单元中的第一可变电阻器的电阻值，然后执行使第一可变电阻器的电阻值减小的设置方向编程，执行使一个或更多个第二存储器单元中的第二可变电阻器的电阻值减小的设置方向编程。
[0014]根据发明构思的另一方面，提供了一种操作包括具有多个电阻型存储器单元的存储器单元阵列的电阻型存储器装置的方法，其中，每个电阻型存储器单元包括可变电阻器。所述方法包括:对分别将被写入电阻型存储器单元的多条写数据与分别从电阻型存储器单元读取的多条数据进行比较；确定存储器单元阵列的第一单元区域和存储器单元阵列的第二单元区域，其中，第一单元区域包括通过写操作将增大其可变电阻器的电阻值的电阻型存储器单元，第二单元区域包括通过写操作将减小其可变电阻器的电阻值的电阻型存储器单元；改变第一单元区域和第二单元区域中的一个中的电阻型存储器单元的可变电阻器的电阻值，从而使电阻值相同；根据所述多条写数据，对第一单元区域和第二单元区域进行编程。
[0015]根据发明构思的另一方面，提供了一种电阻型存储器装置，包括:存储器单元阵列，具有电阻型存储器单元；控制逻辑器。控制逻辑器被构造成响应于写命令来控制对电阻型存储器单元执行的预读取操作，控制对根据预读取数据和写数据确定的、将被执行重置写操作的一个或更多个第一电阻型存储器单元执行的擦除操作，并且控制对被擦除的所述一个或更多个第一电阻型存储器单元之中的至少一些电阻型存储器单元和将被执行设置写操作的一个或更多个第二电阻型存储器单元执行的设置方向编程。
【附图说明】
[0016]通过下面结合附图的描述，将更清楚地理解发明构思的示例性实施例，在附图中:
[0017]图1是根据发明构思的实施例的包括电阻型存储器装置的存储器系统的框图；
[0018]图2是根据发明构思的实施例的图1的存储器装置的框图；
[0019]图3是示出图2的存储器单元阵列的示例的电路图；
[0020]图4A至图4C是图3的存储器单元的修改示例的电路图；
[0021]图5是示出了当存储器单元是多层单元时的写操作的电流特性和电压特性的曲线图；
[0022]图6A和图6B是示出根据发明构思的实施例的存储器单元的状态根据写操作而变化的示例的曲线图；
[0023]图7是示出根据发明构思的实施例的数据写操作的构思的存储器装置的框图；
[0024]图8是根据发明构思的实施例的存储器装置的操作方法的流程图；
[0025]图9是根据发明构思的实施例的图8的存储器装置的操作方法中的确定操作的流程图；
[0026]图10是根据发明构思的另一个实施例的存储器装置的框图；
[0027]图11是示出根据发明构思的另一个实施例的存储器单元的状态变化的示例的曲线图；
[0028]图12A和12B是示出根据发明构思的实施例的存储器单元的状态变化的示例的曲线图；
[0029]图13是根据发明构思的实施例的对应于图12A和图12B的示例的存储器装置的操作方法的流程图；
[0030]图14A和图14B是示出根据发明构思的实施例的写操作的曲线图；
[0031]图15是根据发明构思的另一个实施例的存储器装置的操作方法的流程图；
[0032]图16是根据发明构思的另一个实施例的存储器装置的操作方法的流程图；
[0033]图17A和图17B分别是根据发明构思的实施例的图1的存储器单元阵列的结构图和电路图；
[0034]图18是根据发明构思的实施例的应用了电阻型存储器系统的存储卡系统的框图；
[0035]图19示出了根据发明构思的实施例的电阻型存储器模块；以及
[0036]图20是根据发明构思的实施例的包括电阻型存储器系统的计算系统的框图。
【具体实施方式】
[0037]将参照下面的描述和附图详细地描述实施例。然而，可以以各种不同的形式来实施发明构思，并且发明构思不应被理解为仅限于举例说明的实施例。相反，这些实施例是作为示例提供的使得本公开将是彻底和完整的，并且将把发明构思的构思充分地传达给本领域的普通技术人员。因此，发明构思可包括被包括在与本发明构思相关的构思和技术范围内的所有修改形式、等同物或替代形式。另外，没有相对于实施例中的一些实施例描述已知的工序、元件和技术。除非另外阐明，否则在整个附图和书面描述中，同样的附图标记指代同样的元件，因此不会重复进行描述。在附图中，为了清晰起见，可夸大结构的尺寸。
[0038]此外，这里叙述的所有示例和条件语言将被理解为不限于这些具体叙述的示例和条件。在整个说明书中，除非做与之相反的特别描述，否则单数形式可包括复数形式。另外，诸如“包括”或“包含”的术语用于指明存在所述形式、数量、工序、操作、组件和/或它们的组，并没有排除存在一个或更多个其它所述形式、一个或更多个其它数量、一个或更多个其它工序、一个或更多个其它操作、一个或更多个其它组件和/或它们的组。
[0039]虽然术语“第一”和“第二”用于描述各种组件，但显而易见，这些组件不限于术语“第一”和“第二”。术语“第一”和“第二”只用于在各组件之间进行区分。例如，在不与发明构思发生冲突的情况下，第一组件可指示第二组件或第二组件可指示第一组件。
[0040]除非另外明确描述，否则这里使用的所有术语(包括描述性术语或技术术语)应该被理解为具有对于本领域普通技术人员而言显而易见的意思。另外，在通用字典中定义的并且用于以下描述中的术语应该被理解为具有与相关描述中使用的意思等同的意思，并且除非这里另外明确描述，否则这些术语不应该被理解为是理想或过度正式的。
[0041]如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何组合和全部组合。诸如“…中的至少一个/种”的表述当在一列元素之后时修饰的是整列元素，而不是修饰该列中的个体元素。术语“示例性的”是指举例说明或示例。
[0042]图1是根据发明构思的实施例的包括电阻型存储器装置的存储器系统的框图。
[0043]参照图1，存储器系统10包括电阻型存储器装置100 (下文中，称为存储器装置100)和存储器控制器200。存储器装置100包括存储器单元阵列110、写/读电路120和控制逻辑器130。由于存储器单元阵列110包括电阻型存储器单元，因此存储器系统10可被称为电阻型存储器系统。
[0044]响应