本發(fā)明涉及將可變電阻元件用作非易失性存儲(chǔ)元件的非易失性存儲(chǔ)裝置以及非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于非易失性存儲(chǔ)器，電阻式隨機(jī)存儲(chǔ)器(resistiverandomaccessmemory，reram)、導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)器(conductionbridgerandomaccessmemory，cbram)、相變隨機(jī)存儲(chǔ)器(phase-changerandomaccessmemory，pcram)、磁阻式隨機(jī)存儲(chǔ)器(magnetoresistiverandomaccessmemory，mram)和自旋轉(zhuǎn)移矩隨機(jī)存取存儲(chǔ)(spintransfertorquerandomaccessmemory，sttram)等是已知的。reram將借助電阻狀態(tài)的變化來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可變電阻元件用作非易失性存儲(chǔ)元件(例如，參考專利文獻(xiàn)1和2)。

另外，對(duì)于使用前述非易失性存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的構(gòu)造，例如，1r(1個(gè)電阻器)型和1d1r(1個(gè)二極管和1個(gè)電阻器)型的存儲(chǔ)單元是已知的。在多條位線與多條字線的交叉部處布置有這種存儲(chǔ)單元的交叉點(diǎn)型(cross-pointtype)存儲(chǔ)裝置是已知的。

引用文獻(xiàn)列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：公開號(hào)為2013-58779的日本未審查專利申請(qǐng)

專利文獻(xiàn)2：公開號(hào)為2009-217908的日本未審查專利申請(qǐng)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在存儲(chǔ)單元中使用可變電阻元件的交叉點(diǎn)型存儲(chǔ)裝置可例如以如下方式執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入：將寫入所需的電壓施加至存儲(chǔ)單元，并由此將可變電阻元件從高電阻狀態(tài)改變成低電阻狀態(tài)。這種數(shù)據(jù)寫入被稱為“設(shè)定”?？衫缫匀缦路绞綀?zhí)行數(shù)據(jù)擦除：將擦除所需的電壓施加至存儲(chǔ)單元，并由此將可變電阻元件從低電阻狀態(tài)改變成高電阻狀態(tài)。這種數(shù)據(jù)擦除被稱為“復(fù)位”。

在執(zhí)行前述數(shù)據(jù)寫入時(shí)，為了例如穩(wěn)定存儲(chǔ)單元的特性以及寫入特性，需要適當(dāng)?shù)乜刂屏鹘?jīng)存儲(chǔ)單元的電流。另外，在執(zhí)行前述數(shù)據(jù)擦除時(shí)，為了例如穩(wěn)定存儲(chǔ)單元的特性以及擦除特性，需要適當(dāng)?shù)乜刂茖⒈皇┘又链鎯?chǔ)單元的電壓。

上述專利文獻(xiàn)1提出了向存儲(chǔ)單元施加具有與在數(shù)據(jù)重寫時(shí)用于改變電阻的電壓的極性相反的極性的初始電壓脈沖，并由此穩(wěn)定在重寫次數(shù)增加的情況下的特性。然而，上述專利文獻(xiàn)1沒有考慮對(duì)在每次執(zhí)行數(shù)據(jù)重寫時(shí)立即出現(xiàn)的電流或電壓的特性的干擾進(jìn)行穩(wěn)定。

另外，上述專利文獻(xiàn)2例如提出了將在寫入數(shù)據(jù)時(shí)流經(jīng)存儲(chǔ)單元的電流值限制成預(yù)定限制值，并將在擦除數(shù)據(jù)時(shí)被施加至存儲(chǔ)單元的電壓值限制為預(yù)定限制值。上述專利文獻(xiàn)2提出了在電阻狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)立即控制電流或電壓。然而，這種控制不足以既穩(wěn)定電阻狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)的狀態(tài)又穩(wěn)定電阻狀態(tài)發(fā)生變化之后的狀態(tài)。

因此，期望提供一種能夠穩(wěn)定伴隨電阻變化的操作的非易失性存儲(chǔ)裝置以及非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置包括存儲(chǔ)單元，其布置在第一配線和第二配線的交叉部處，并包括可變電阻元件，可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；寫入電路，其將可變電阻元件從第一電阻狀態(tài)改變成第二電阻狀態(tài)，并由此將數(shù)據(jù)寫入在存儲(chǔ)單元上；以及電流控制器，其對(duì)在執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入時(shí)由寫入電路在第一配線或第二配線中引起的流動(dòng)的電流進(jìn)行控制，并由此將在第一配線或第二配線中流動(dòng)的電流限制成預(yù)定限制電流值。電流控制器在可變電阻元件被改變成第二電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將預(yù)定限制電流值設(shè)定成第一限制電流值，并在可變電阻元件被改變成第二電阻狀態(tài)之后將預(yù)定限制電流值從第一限制電流值改變成第二限制電流值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法包括：利用寫入電路，將可變電阻元件從第一電阻狀態(tài)改變成第二電阻狀態(tài)，并由此在存儲(chǔ)單元上執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入，存儲(chǔ)單元布置在第一配線和第二配線的交叉部處并包括可變電阻元件，可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；以及對(duì)在執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入時(shí)由寫入電路在第一配線或第二配線中引起的流動(dòng)的電流進(jìn)行控制，并由此將在第一配線或第二配線中流動(dòng)的電流限制成預(yù)定限制電流值。作為對(duì)電流的控制，在可變電阻元件被改變成第二電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將預(yù)定限制電流值設(shè)定成第一限制電流值，且在可變電阻元件被改變成第二電阻狀態(tài)之后將預(yù)定限制電流值從第一限制電流值改變成第二限制電流值。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置或非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法中，寫入電路將可變電阻元件從第一電阻狀態(tài)改變?yōu)榈诙娮锠顟B(tài)，且因此，數(shù)據(jù)被寫入。在執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入時(shí)由寫入電路在第一配線或第二配線中引起的流動(dòng)的電流在可變電阻元件被改變成第二電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)被限制為第一限制電流值，并在可變電阻元件被改變成第二電阻狀態(tài)之后被改變成第二限制電流值。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置包括：存儲(chǔ)單元，其布置在第一配線和第二配線的交叉部處，并包括可變電阻元件，可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；寫入電路，其將可變電阻元件從第二電阻狀態(tài)改變成第一電阻狀態(tài)，并由此擦除存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；以及電壓控制器，其對(duì)在執(zhí)行數(shù)據(jù)的擦除時(shí)由寫入電路施加至第二配線的電壓進(jìn)行控制，并由此將被施加至第二配線的電壓限制成預(yù)定限制電壓值。電壓控制器在可變電阻元件被改變成第一電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將預(yù)定限制電壓值設(shè)定成第一限制電壓值，并在可變電阻元件被改變成第一電阻狀態(tài)之后將預(yù)定限制電壓值從第一限制電壓值改變成第二限制電壓值。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法包括：利用寫入電路，將可變電阻元件從第二電阻狀態(tài)改變成第一電阻狀態(tài)，并由此擦除存儲(chǔ)單元上的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元布置在第一配線和第二配線的交叉部處并包括可變電阻元件，可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；以及對(duì)在執(zhí)行數(shù)據(jù)的擦除時(shí)由寫入電路施加至第二配線的電壓進(jìn)行控制，并由此將被施加至第二配線的電壓限制成預(yù)定限制電壓值。作為對(duì)電壓的控制，在可變電阻元件被改變成第一電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將預(yù)定限制電壓值設(shè)定為第一限制電壓值，且在可變電阻元件被改變成第一電阻狀態(tài)之后將預(yù)定限制電壓值從第一限制電壓值改變成第二限制電壓值。

在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置或非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法中，寫入電路將可變電阻元件從第二電阻狀態(tài)變?yōu)榈谝浑娮锠顟B(tài)，且因此，數(shù)據(jù)被擦除。在執(zhí)行數(shù)據(jù)的擦除時(shí)由寫入電路施加至第二配線的電壓在可變電阻元件被改變成第一電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)被限制為第一限制電壓值，并在可變電阻元件被改變成第一電阻狀態(tài)之后被改變成第二限制電壓值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置或非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法，在通過寫入電路寫入數(shù)據(jù)時(shí)，適當(dāng)?shù)叵拗屏肆鹘?jīng)第一配線或第二配線的電流。因此，可以在寫入操作時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置或非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法，在通過寫入電路擦除數(shù)據(jù)時(shí)，適當(dāng)?shù)叵拗屏藢⒈皇┘又恋诙渚€的電壓。因此，可以在擦除操作時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。

注意，上述的效果不一定是限制性的。還可以提供本發(fā)明中說明的任何效果。

附圖說明

圖1是圖示了將可變電阻元件用作非易失性存儲(chǔ)元件的可變電阻存儲(chǔ)元件的第一示例的電路圖。

圖2是圖示了將可變電阻元件用作非易失性存儲(chǔ)元件的可變電阻存儲(chǔ)元件的第二示例的電路圖。

圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造示例的構(gòu)造圖。

圖4是圖示了存儲(chǔ)單元陣列的構(gòu)造示例的電路圖。

圖5是圖示了圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置中的電流依從(currentcompliance)電路的構(gòu)造示例的電路圖。

圖6描述了選擇元件的電壓-電流特性的示例。

圖7描述了在設(shè)定操作時(shí)的限制電流值被改變的情況下流經(jīng)存儲(chǔ)單元的電流的峰值差異。

圖8是圖示了圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置的設(shè)定操作的示例的時(shí)序圖。

圖9是圖示了根據(jù)第一實(shí)施例的第一變形例的非易失性存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造示例的構(gòu)造圖。

圖10是圖9所示的非易失性存儲(chǔ)裝置中的電流依從電路的構(gòu)造示例的電路圖。

圖11是圖示了圖9所示的非易失性存儲(chǔ)裝置的設(shè)定操作的示例的時(shí)序圖。

圖12是圖示了根據(jù)第一實(shí)施例的第二變形例的非易失性存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造示例的構(gòu)造圖。

圖13是圖示了圖12所示的非易失性存儲(chǔ)裝置的電流檢測(cè)電路的構(gòu)造示例的電路圖。

圖14是圖示了圖12所示的非易失性存儲(chǔ)裝置的設(shè)定操作的示例的時(shí)序圖。

圖15是圖示了根據(jù)第二實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造示例的構(gòu)造圖。

圖16是圖示了圖15所示的非易失性存儲(chǔ)裝置的電壓切換電路的構(gòu)造示例的電路圖。

圖17是圖示了圖15所示的非易失性存儲(chǔ)裝置的比較例中的復(fù)位操作的示例的時(shí)序圖。

圖18是圖示了圖15所示的非易失性存儲(chǔ)裝置中的復(fù)位操作的示例的時(shí)序圖。

圖19是根據(jù)第二實(shí)施例的變形例的非易失性存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造示例的構(gòu)造圖。

圖20是圖示了圖19所示的非易失性存儲(chǔ)裝置中的電流檢測(cè)電路的構(gòu)造示例的電路圖。

圖21是圖示了圖19所示的非易失性存儲(chǔ)裝置中的復(fù)位操作的示例的時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面參考附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。注意，按照以下順序進(jìn)行說明。

0.可變電阻存儲(chǔ)元件的說明

0.1構(gòu)造(圖1和圖2)

0.2問題

1.第一實(shí)施例(通過控制流經(jīng)位線的電流來穩(wěn)定設(shè)定操作的非易失性存儲(chǔ)裝置)(圖3至圖8)

1.1構(gòu)造

1.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例(圖3和圖4)

1.1.2電流依從電路的構(gòu)造示例(圖5)

1.2操作

1.2.1設(shè)定操作(圖6至圖8)

1.3效果

2.第一實(shí)施例的第一變形例(通過控制流經(jīng)字線的電流來穩(wěn)定設(shè)定操作的非易失性存儲(chǔ)裝置)(圖9至圖11)

2.1構(gòu)造

2.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例(圖9)

2.1.2電流依從電路的構(gòu)造示例(圖10)

2.2操作

2.2.1設(shè)定操作(圖11)

2.3效果

3.第一實(shí)施例的第二變形例(通過電流檢測(cè)控制來穩(wěn)定設(shè)定操作的非易失性存儲(chǔ)裝置)(圖12至圖14)

3.1構(gòu)造

3.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例(圖12)

3.1.2電流檢測(cè)電路的構(gòu)造示例(圖13)

3.2操作

3.2.1設(shè)定操作(圖14)

3.3效果

4.第二實(shí)施例(通過時(shí)序控制來穩(wěn)定復(fù)位操作的非易失性存儲(chǔ)裝置)(圖15至18)

4.1構(gòu)造

4.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例(圖15)

4.1.2電壓切換電路的構(gòu)造示例(圖16)

4.2操作

4.2.1復(fù)位操作(圖17和圖18)

4.3效果

5.第二實(shí)施例的變形例(通過電流檢測(cè)控制來穩(wěn)定復(fù)位操作的非易失性存儲(chǔ)裝置)(圖19至圖21)

5.1構(gòu)造

5.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例(圖19)

5.1.2電流檢測(cè)電路的構(gòu)造示例(圖20)

5.2操作

5.2.1復(fù)位操作(圖21)

5.3效果

6.其它實(shí)施例

<0.可變電阻存儲(chǔ)元件的說明>

[0.1構(gòu)造]

圖1圖示了將可變電阻元件vr用作非易失性存儲(chǔ)元件的可變電阻存儲(chǔ)元件的第一示例。圖2圖示了可變電阻存儲(chǔ)元件的第二示例。

圖1所示的可變電阻存儲(chǔ)元件可具有包括1t1r(1個(gè)晶體管和1個(gè)電阻器)型存儲(chǔ)單元mc的結(jié)構(gòu)，1t1r型存儲(chǔ)單元mc包括可變電阻元件vr和三端子金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)晶體管te。mos晶體管te的柵極端子可連接至字線wl，mos晶體管te的漏極端子可連接至位線bl，且mos晶體管te的源極端子可經(jīng)由可變電阻元件vr連接至源極線sl。在位線bl和源極線sl中，可分別存在配線電阻rbl和rsl。在位線bl和源極線sl中，還可分別存在寄生電容cbl和csl。

在使用1t1r型可變電阻存儲(chǔ)元件來設(shè)置存儲(chǔ)單元陣列的情況下，需要三條線，即，位線bl、字線wl和源極線sl。這使得難以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元mc的提供交叉點(diǎn)型存儲(chǔ)裝置的優(yōu)點(diǎn)的高密度布置。在1t1r型中，可使用字線wl來控制存儲(chǔ)單元mc的電流值。這使得可在可變電阻元件vr的電阻發(fā)生變化時(shí)抑制位線bl和字線wl中的電壓的變化。

圖2所示的可變電阻存儲(chǔ)元件可具有包括1s1r(1個(gè)選擇器和1個(gè)電阻器)型存儲(chǔ)單元mc的結(jié)構(gòu)，1s1r型存儲(chǔ)單元mc具有彼此串聯(lián)地連接的可變電阻元件vr和選擇元件se。注意，對(duì)于1s1r型存儲(chǔ)單元mc，圖2圖示了將二極管用作選擇元件se的1d1r(1個(gè)二極管和1個(gè)電阻器)型存儲(chǔ)單元mc的結(jié)構(gòu)。

可通過在多條位線bl與多條字線wl的交叉部處布置前述的1d1r型存儲(chǔ)單元mc來設(shè)置交叉點(diǎn)型存儲(chǔ)裝置。在這種交叉點(diǎn)型存儲(chǔ)裝置中，位線bl可連接至可變電阻元件vr的一端，且字線wl可連接至選擇元件se的一端。在位線bl和字線wl中，可分別存在配線電阻rbl和rwl。在位線bl和字線wl中，還可分別存在寄生電容cbl和cwl。

在可變電阻存儲(chǔ)元件中，可變電阻元件vr的電阻狀態(tài)可在高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)之間變化。被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值可在各個(gè)電阻狀態(tài)之間不同。例如，數(shù)據(jù)值可在高電阻狀態(tài)下為"0"，并可在低電阻狀態(tài)下為"1"。

[0.2問題]

在交叉點(diǎn)型存儲(chǔ)裝置中，為了實(shí)現(xiàn)具有高密度的存儲(chǔ)單元陣列，如同1d1r型，選擇元件se經(jīng)常使用兩端子選擇元件se而不是三端子mos晶體管te。因此，選擇元件se不具有限制電流的功能。

(設(shè)定操作時(shí)的問題)

在1d1r型中，選擇元件se不能夠執(zhí)行通常在1t1r型存儲(chǔ)單元mc中執(zhí)行的對(duì)在寫入(設(shè)定)操作時(shí)所需的電流的控制。因此，在1d1r型中，需要使用位線bl或字線wl的端子來執(zhí)行對(duì)電流的控制。因此，在1d1r型中，當(dāng)可變電阻元件vr從高電阻狀態(tài)被改變成低電阻狀態(tài)時(shí)，可經(jīng)由存儲(chǔ)單元mc來傳輸位線bl或字線wl的電容中累積的電荷。此時(shí)，過大的暫態(tài)電流可流經(jīng)可變電阻元件vr。例如，這可能會(huì)損壞可變電阻元件vr，或可能會(huì)使性能惡化。

(復(fù)位操作時(shí)的問題)

在可變電阻存儲(chǔ)元件中，在擦除(復(fù)位)操作時(shí)，可以使用兩種電壓，即，電壓vth和電壓vhrs_limit。電壓vth可用于使用于反轉(zhuǎn)處于低電阻狀態(tài)的可變電阻元件vr的電阻狀態(tài)所需的電流流動(dòng)。電壓vhrs_limit可具有特定范圍，并可以是在可變電阻元件vr被改變成高電阻狀態(tài)之后用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)下的特性所需的電壓。

當(dāng)用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)下的特性并具有預(yù)定范圍的電壓vhrs_limit低于預(yù)定范圍時(shí)，可變電阻元件vr的電阻值可變得低于期望值。當(dāng)電壓vhrs_limit高于預(yù)定范圍時(shí)，可變電阻元件vr可能劣化或被損壞。在當(dāng)復(fù)位操作時(shí)向存儲(chǔ)單元mc施加特定的恒定電壓的情況下，處于前述預(yù)定范圍之外的電壓可能被施加至被改變成高電阻狀態(tài)之后的可變電阻元件vr。另外，根據(jù)存儲(chǔ)單元mc的溫度特性的變化、任何其它特性的變化和施加電壓的變化等，用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)下的特性所需的電壓的范圍可發(fā)生各種變化。因此，需要施加落入到覆蓋前述所有變化的受限電壓范圍內(nèi)的電壓。

對(duì)于可變電阻存儲(chǔ)元件，如上所述，在存儲(chǔ)單元mc在復(fù)位操作時(shí)被改變成高電阻狀態(tài)之后，存在用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)下的特性所需的電壓范圍。然而，在將具有急變(snap)特性的元件用作選擇元件se的情況下，為了使選擇元件se由于急變特性而在前述操作的過程中急變，通常需要向存儲(chǔ)單元mc施加更高的電壓。

當(dāng)選擇元件se到達(dá)急變電壓時(shí)，流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc的電流急劇增大，且被施加至可變電阻元件vr的電壓瞬間增大，使得在復(fù)位之后處于高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc被施加過大的電壓。

此外，類似于上述說明，電壓范圍可例如由于存儲(chǔ)單元mc的特性的變化、存儲(chǔ)單元mc的溫度特性的變化和施加電壓的變化等而具有各種變化。因此，在將具有急變特性的元件用作交叉點(diǎn)型存儲(chǔ)裝置中的選擇元件se的情況下，需要將電壓控制在較窄的范圍內(nèi)。

<1.第一實(shí)施例>

在本實(shí)施例中，將使用上述1d1r型可變電阻存儲(chǔ)元件的非易失性存儲(chǔ)裝置作為示例進(jìn)行說明。

[1.1構(gòu)造]

[1.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例]

圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置1的整體構(gòu)造的示例。非易失性存儲(chǔ)裝置1可包括電流控制器3、控制電路10、存儲(chǔ)單元陣列11、位線解碼器12、字線解碼器13和讀取/寫入電路15。電流控制器3可包括電流依從電路14和時(shí)序控制電路20。

存儲(chǔ)單元陣列11可以是交叉點(diǎn)型存儲(chǔ)單元陣列，其中，存儲(chǔ)單元mc布置在多條位線bl與多條字線wl的各個(gè)交叉部處，使得存儲(chǔ)單元mc豎直地布置。每個(gè)存儲(chǔ)單元mc可包括彼此串聯(lián)地連接的非易失性可變電阻元件vr和兩端子選擇元件se。圖4圖示了存儲(chǔ)單元的等效電路圖。圖4圖示了將存儲(chǔ)單元mc布置在三條位線bl0、bl1和bl2與三條字線wl0、wl1和wl2的交叉部處的示例。然而，位線bl、字線wl和存儲(chǔ)單元mc中的每者的數(shù)量不限于所示示例中的數(shù)量。

存儲(chǔ)單元陣列11可允許對(duì)由外部地址輸入指定的存儲(chǔ)單元mc的數(shù)據(jù)寫入。存儲(chǔ)單元陣列11還可允許對(duì)由地址輸入指定的存儲(chǔ)單元mc中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的讀取。可以基于可變電阻元件vr的電阻狀態(tài)來區(qū)分存儲(chǔ)單元mc中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值。例如，數(shù)據(jù)值可在高電阻狀態(tài)下為"0"，并可在低電阻狀態(tài)下為"1"。

控制單元10可接收諸如從外部供應(yīng)的控制信號(hào)等信號(hào)以及用于指定地址的信號(hào)。另外，控制單元10和讀取/寫入電路15可接收或輸出讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)。讀取/寫入電路15可執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入操作以將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元陣列11中及對(duì)存儲(chǔ)單元陣列11中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的讀取操作。

位線解碼器12可連接至存儲(chǔ)單元陣列11的每條位線bl。位線解碼器12可基于從地址線輸入的列地址來選擇與該列地址對(duì)應(yīng)的位線bl(被選擇位線)。且，此時(shí)所有未被選擇的位線bl可被稱為未被選擇位線。

字線解碼器13可連接至存儲(chǔ)單元陣列11的每條字線wl。字線解碼器13可基于從地址線輸入的行地址來選擇與該行地址對(duì)應(yīng)的字線wl(被選擇字線)。且，此時(shí)所有未被被選擇字線wl可被稱為未被選擇字線。

讀取/寫入電路15可包括如下的電路，當(dāng)執(zhí)行用于寫入數(shù)據(jù)"1"的操作時(shí)，即當(dāng)執(zhí)行用于使存儲(chǔ)單元mc的可變電阻元件vr從第一電阻狀態(tài)(高電阻狀態(tài))改變成第二電阻狀態(tài)(低電阻狀態(tài))的寫入(設(shè)定)操作時(shí)，該電路將用于寫入數(shù)據(jù)"1"的位線bl驅(qū)動(dòng)至用于設(shè)定操作所需的預(yù)定電壓(設(shè)定電壓)。

電流控制器3可以控制流經(jīng)位線bl的電流，以將讀取/寫入電路15在執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入時(shí)在第一配線(位線bl)中引起的流動(dòng)的電流限制為預(yù)定限制電流值。在可變電阻元件vr被改變成低電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)，電流控制器3可將預(yù)定限制電流值設(shè)定為第一限制電流值(后述的初始限制電流值iset_ini)。在可變電阻元件vr被改變成低電阻狀態(tài)之后，電流控制器3可將預(yù)定限制電流值從第一限制電流值改變成第二限制電流值(后述的設(shè)定電流值iset)。

時(shí)序控制電路20可向電流依從電路14供應(yīng)時(shí)序控制信號(hào)，使得在從開始設(shè)定操作起經(jīng)過特定時(shí)間段之后預(yù)定限制電流值被改變成第二限制電流值。時(shí)序信號(hào)可改變限制電流值。

[1.1.2電流依從電路構(gòu)造示例]

電流依從電路14可將流經(jīng)位線bl的電流限制為預(yù)定限制電流值。圖5圖示了電流依從電路14的電路示例。

參考圖5，電流依從電路14可包括pmos晶體管t1和t2以及恒流源33。pmos晶體管t1和t2的柵極端子可彼此連接。晶體管t1可連接至位線bl。

pmos晶體管t1和t2以及恒流源33可構(gòu)成電流鏡(currentmirror)電路。在晶體管t1在飽和區(qū)域中操作的情況下，恒流源33的恒定電流可作為(將成為預(yù)定限制電流的)依從電流icomp被供應(yīng)至位線bl。

[1.2操作]

[1.2.1設(shè)定操作]

接下來，參考圖7和圖8說明本實(shí)施例中的設(shè)定操作的示例。在圖7和圖8中的每者的上部圖示的電壓波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電壓值。在圖7和圖8中的每者的下部圖示的電流波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電流值。

在執(zhí)行設(shè)定操作之前，讀取/寫入電路15可首先經(jīng)由位線解碼器12和字線解碼器13將所有位線bl和字線wl驅(qū)動(dòng)至公共電壓vcommon(圖8)。另外，電流依從電路14可將限制電流值設(shè)定為初始限制電流值。

當(dāng)開始設(shè)定操作時(shí)，讀取/寫入電路15和字線解碼器13可將被選擇字線驅(qū)動(dòng)至地電位vss。同時(shí)，讀取/寫入電路15和位線解碼器12可將被選擇位線驅(qū)動(dòng)至設(shè)定電壓vset。此時(shí)，可通過利用具有被電流依從電路14限制的電流值的電流的驅(qū)動(dòng)操作來執(zhí)行位線bl的驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)被施加至存儲(chǔ)單元mc中的選擇元件se的電壓增大時(shí)，由于圖6所示的選擇元件se的特性，電流流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc。在此時(shí)或者在被施加至存儲(chǔ)單元mc的電壓進(jìn)一步增大并且用于至低電阻狀態(tài)的改變所需的預(yù)定電壓vth被施加至存儲(chǔ)單元mc中的處于高電阻狀態(tài)的可變電阻元件vr時(shí)，可變電阻元件vr可被改變成低電阻狀態(tài)(在圖8中的時(shí)間t0處)。

此時(shí)，隨著電阻值的下降，在位線bl中被充電的電荷可經(jīng)由存儲(chǔ)單元mc被傳輸至字線wl。相比之下，由于電流依從電路14將初始電流限制為小的依從電流icomp，所以位線bl的在直到執(zhí)行至低電阻狀態(tài)的改變的時(shí)刻的電壓可以以低的轉(zhuǎn)化速率(slewrate)增加。此時(shí)，轉(zhuǎn)化速率可被表示為δt/δv＝cbl/iset_ini，這里，iset_ini(第一限制電流值)是依從電流icomp的初始限制電流值，且cbl是位線電容。

當(dāng)位線bl的電壓緩和地增大時(shí)，至低電阻狀態(tài)的改變可以被緩和地執(zhí)行。因此，由位線bl中的在至低電阻狀態(tài)的改變時(shí)經(jīng)由存儲(chǔ)單元mc被傳輸至字線wl的電荷產(chǎn)生的電流的峰值可小于在電流沒有受到限制或者電流被限制成更高的電流值的情況下的峰值。

在存儲(chǔ)單元mc變化為低電阻狀態(tài)之后，時(shí)序控制電路20可將時(shí)序控制信號(hào)供應(yīng)至電流依從電路14，使得電流依從電路14改變作為限制電流的依從電流icomp。電流依從電路14可基于時(shí)序控制信號(hào)將限制電流值設(shè)定為用于設(shè)定操作的低電阻狀態(tài)的電阻值及其穩(wěn)定所需的設(shè)定電流值iset(第二限制電流值)。此后，可以在必要的時(shí)間內(nèi)施加上述的用于穩(wěn)定低電阻狀態(tài)所需的設(shè)定電流值iset。由此完成設(shè)定操作。

這里，參考圖7說明在通過電流驅(qū)動(dòng)來增大位線bl的電壓的情況下由限制電流值產(chǎn)生的峰值電流的差異。圖7圖示了在作為依從電流icomp的限制電流值被設(shè)定為icomp1的情況下并且在限制電流值被設(shè)定成比icomp1小的icomp2的情況下的特性。

在圖7中，bl(1)表示在限制電流值被設(shè)定為icomp1的情況下位線bl的電壓，且icell(1)表示此時(shí)流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc的電流。另外，bl(2)表示在限制電流值被設(shè)定為icomp2的情況下位線bl的電壓，且icell(2)表示此時(shí)流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc的電流。

限制電流值越高(icomp1)，電壓在位線bl從高電阻狀態(tài)至低電阻狀態(tài)的改變時(shí)的增大速率越大，且流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc的電流的峰值也越高。限制電流值越低(icomp2)，電壓在至低電阻狀態(tài)的改變時(shí)的增大速率越小。因此，至低電阻狀態(tài)的改變更加緩和。因此，流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc的電流的峰值越低。

在圖8所示的操作示例中，可設(shè)定作為限制電流值的初始限制電流值iset_ini，且可由此開始設(shè)定操作。這可以抑制至低電阻狀態(tài)的改變時(shí)的電流峰值(圖8中的icell_1)。此后，可再次執(zhí)行對(duì)限制電流值的設(shè)定，以將限制電流值設(shè)定為用于設(shè)定操作實(shí)際所需的設(shè)定電流值iset(第二限制電流值)。因此，可以使用于設(shè)定操作所需的設(shè)定電流值iset流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc(圖8中的icell_2)。

[1.3效果]

根據(jù)本實(shí)施例，在執(zhí)行設(shè)定操作時(shí)，可以適當(dāng)?shù)叵拗屏鹘?jīng)位線bl的電流。因此，可以在設(shè)定操作時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。根據(jù)本實(shí)施例，在設(shè)定操作時(shí)，位線bl的在電阻變化之前的電壓斜率可變低。這減小了流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc的暫態(tài)電流的峰值。因此，可例如防止存儲(chǔ)單元mc的特性劣化并防止存儲(chǔ)單元mc被損壞。另外，在電阻發(fā)生變化之后允許預(yù)定的設(shè)定電流值iset流動(dòng)。因此，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的特性。

注意，本文中所述的效果僅是示例，而不是限制性的。另外，還可以提供其它效果。這同樣適用于下述的其它實(shí)施例和變形例。

<2.第一實(shí)施例的第一變形例>

接下來，說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一變形例。在下面，適當(dāng)時(shí)可以省略對(duì)與前述的第一實(shí)施例中的部件具有類似的構(gòu)造和操作的部件的說明。

[2.1構(gòu)造]

[2.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例]

圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一變形例的非易失性存儲(chǔ)裝置1-1。非易失性存儲(chǔ)裝置1-1可包括電流控制器3a，以代替圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置1中的包括電流依從電路14和時(shí)序控制電路20的電流控制器3。電流控制器3a可包括電流依從電路14a和時(shí)序控制電路20a。圖3所示的電流依從電路14和時(shí)序控制電路20可用于控制流經(jīng)位線bl的電流。然而，本變形例中的電流依從電路14a和時(shí)序控制電路20a可用于控制流經(jīng)字線wl的電流。除此之外的構(gòu)造可大體上類似于圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置1的構(gòu)造。另外，參考存儲(chǔ)單元mc的構(gòu)造是上述1d1r型構(gòu)造的示例情況進(jìn)行說明。

電流控制器3a可以控制將流經(jīng)字線wl的電流，使得將讀取/寫入電路15在執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入時(shí)在第二配線(字線wl)中引起的流動(dòng)的電流限制為預(yù)定限制電流值。時(shí)序控制電路20a可向電流依從電路14a供應(yīng)時(shí)序控制信號(hào)，使得在從開始設(shè)定操作起經(jīng)過特定時(shí)段之后，電流依從電路14a將限制電流值改變成第二限制電流值。時(shí)序控制信號(hào)可改變限制電流值。

[2.1.2電流依從電路的構(gòu)造示例]

電流依從電路14a可將流經(jīng)字線wl的電流限制為預(yù)定限制電流值。圖10圖示了電流依從電路14a的電流示例。

參考圖10，電流依從電路14a可包括nmos晶體管t11a和t12a以及恒流源33a。nmos晶體管t11a和t12a的柵極端子可彼此連接。晶體管t11a可連接至字線wl。

nmos晶體管t11a和t12a以及恒流源33a可構(gòu)成電流鏡電路。在晶體管t11a在飽和區(qū)域中操作的情況下，恒流源33a的恒定電流可作為(將成為預(yù)定限制電流的)依從電流icomp被供應(yīng)至位字線wl。

[2.2操作]

[2.2.1設(shè)定操作]

接下來，將參考圖11對(duì)本變形例中的設(shè)定操作的示例進(jìn)行說明。在圖11的上部圖示的電壓波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電壓值。在圖11的下部圖示的電流波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電流值。

在執(zhí)行設(shè)定操作之前，讀取/寫入電路15可首先經(jīng)由位線解碼器12和字線解碼器13將所有位線bl和字線wl驅(qū)動(dòng)至公共電壓vcommon。

當(dāng)開始設(shè)定操作時(shí)，讀取/寫入電路15和字線解碼器13可將被選擇字線驅(qū)動(dòng)至地電位vss。同時(shí)，讀取/寫入電路15和位線解碼器12可將被選擇位線驅(qū)動(dòng)至設(shè)定電壓vset。此時(shí)，可通過利用具有被電流依從電路14a限制的電流值的電流的驅(qū)動(dòng)操作來執(zhí)行字線wl的驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)被施加至存儲(chǔ)單元mc中的選擇元件se的電壓增大時(shí)，由于圖6所示的選擇元件se的特性，電流流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc。在此時(shí)或者在被施加至存儲(chǔ)單元mc的電壓進(jìn)一步增大且用于至低電阻狀態(tài)的改變所需的預(yù)定電壓vth被施加至存儲(chǔ)單元mc中的處于高電阻狀態(tài)的可變電阻元件vr時(shí)，可變電阻元件vr可被改變成低電阻狀態(tài)(在圖11中的時(shí)間t0處)。

此時(shí)，隨著電阻值的下降，位線bl中的被充電的電荷可經(jīng)由存儲(chǔ)單元mc被傳輸至字線wl。相比之下，由于電流依從電路14a將初始電流限制為小的依從電流icomp，所以字線wl的在直到執(zhí)行至低電阻狀態(tài)的改變的時(shí)刻的電壓可以以低的轉(zhuǎn)化速率降低。此時(shí)，轉(zhuǎn)化速率可被表示為δt/δv＝cwl/iset_ini，這里，iset_ini(第一限制電流值)是依從電流icomp的初始限制電流值，且cwl是字線電容。

當(dāng)字線wl的電壓緩和地降低時(shí)，至低電阻狀態(tài)的改變可被緩和地執(zhí)行。因此，由位線bl的在至低電阻狀態(tài)的改變時(shí)經(jīng)由存儲(chǔ)單元mc被傳輸至字線wl的電荷產(chǎn)生的電流的峰值可小于在電流沒有受到限制或者電流被限制成更高的電流值的情況下的峰值。

在存儲(chǔ)單元mc被改變成低電阻狀態(tài)之后，時(shí)序控制電路20a可將時(shí)序控制信號(hào)供應(yīng)至電流依從電路14a，使得電流依從電路14a改變作為限制電流的依從電流icomp。電流依從電路14a可基于時(shí)序控制信號(hào)將限制電流值設(shè)定為用于設(shè)定操作的低電阻狀態(tài)的電阻值及其穩(wěn)定所需的設(shè)定電流值iset(第二限制電流值)。此后，可以在必要的時(shí)間內(nèi)施加上述的用于穩(wěn)定低電阻狀態(tài)所需的設(shè)定電流值iset。由此完成設(shè)定操作。

圖11所示的操作示例與圖8所示的操作示例的不同之處在于，在位線bl上執(zhí)行利用設(shè)定電壓vset的電壓驅(qū)動(dòng)，且在字線wl上執(zhí)行基于由電流依從電路14a進(jìn)行的控制的電流驅(qū)動(dòng)。

[2.3效果]

根據(jù)本變形例，在執(zhí)行設(shè)定操作時(shí)，可以適當(dāng)?shù)叵拗屏鹘?jīng)位字線wl的電流。因此，可以在設(shè)定操作時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。根據(jù)本變形例，在設(shè)定操作時(shí)，字線wl的在電阻變化之前的電壓斜率可變低。這減小了流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc的暫態(tài)電流的峰值。因此，可例如防止存儲(chǔ)單元mc的特性劣化并防止存儲(chǔ)單元mc被損壞。另外，在電阻發(fā)生變化之后允許預(yù)定的設(shè)定電流值iset流動(dòng)。因此，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的特性。

<3.第一實(shí)施例的第二變形例>

接下來，說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的第二變形例。在下面，在適當(dāng)?shù)那闆r下可以省略與前述的第一實(shí)施例或第一實(shí)施例的第一變形例中的部件具有類似的構(gòu)造和操作的部件的進(jìn)一步說明。

[3.1構(gòu)造]

[3.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例]

圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的第二變形例的非易失性存儲(chǔ)裝置1-2的整體構(gòu)造的示例。非易失性存儲(chǔ)裝置1-2可包括電流控制器3b，以代替圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置1中的包括電流依從電路14和時(shí)序控制電路20的電流控制器3。電流控制器3b可包括電流依從電路14和電流檢測(cè)電路22。除此之外的構(gòu)造可大體上類似于圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置1的構(gòu)造。另外，參考存儲(chǔ)單元mc的構(gòu)造是上述的1d1r型構(gòu)造的示例情況進(jìn)行說明。

[3.1.2電流檢測(cè)電路的構(gòu)造示例]

電流控制器3b可檢測(cè)用于將可變電阻元件vr改變成第二電阻狀態(tài)(低電阻狀態(tài))所需的電流是否流經(jīng)第一配線(位線bl)。電流控制器3b可以基于檢測(cè)結(jié)果將預(yù)定限制電流值改變成第二限制電流值。電流檢測(cè)電路22可檢測(cè)流經(jīng)位線bl的電流，并將檢測(cè)結(jié)果供應(yīng)至電流依從電路14。圖13圖示了電流檢測(cè)電路22的電路示例。

參考圖13，電流檢測(cè)電路22的構(gòu)造可包括反相器inv1和inv2、比較器cp1、nmos晶體管t1和t2以及電流檢測(cè)電阻r1。

比較器cp1的非反相輸入端子(+)可連接至與電流檢測(cè)電阻r1連接的位線bl。比較器cp1的反相輸入端子(–)可接收參考電流iref。比較器cp1可以是電流檢測(cè)電路，其在位線bl的電流值高于參考電流iref時(shí)輸出作為檢測(cè)信號(hào)的高電平信號(hào)，并在位線bl的電流值低于參考電流iref時(shí)輸出作為檢測(cè)信號(hào)的低電平信號(hào)。

當(dāng)將要開始設(shè)定操作時(shí)，可提前將初始化脈沖int_pls施加至晶體管t2的柵極，從而使包括反相器inv1和inv2的鎖存器初始化。當(dāng)鎖存器被初始化時(shí)，輸出iini_en可變?yōu)楦唠娖角逸敵鰅set_en可變?yōu)榈碗娖健?/p>

當(dāng)鎖存器處于初始化狀態(tài)時(shí)，晶體管t1可將電流檢測(cè)電路和鎖存器彼此連接。當(dāng)電流檢測(cè)電路輸出作為檢測(cè)信號(hào)的高電平信號(hào)時(shí)，輸出iini_en可變?yōu)榈碗娖健＞w管t1可由此斷開電流檢測(cè)電路與鎖存器之間的連接。因此，在執(zhí)行一次設(shè)定操作的時(shí)段期間，僅可檢測(cè)一次位線bl的電流的增大。

[3.2操作]

[3.2.1設(shè)定操作]

接下來，參考圖14說明本變形例中的設(shè)定操作的示例。在圖14的上部圖示的位線bl和字線wl的電壓波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電壓值。在圖14的中部圖示的位線bl的電流波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電流值。在圖14的下部圖示的電流檢測(cè)電路22的檢測(cè)信號(hào)的電壓波形中，縱軸表示電壓值。

在執(zhí)行設(shè)定操作之前，讀取/寫入電路15可首先經(jīng)由位線解碼器12和字線解碼器13將所有位線bl和字線wl驅(qū)動(dòng)至公共電壓vcommon。

此后，當(dāng)開始設(shè)定操作且將用于至低電阻狀態(tài)的改變所需的預(yù)定電壓vth施加至存儲(chǔ)單元mc中的處于高電阻狀態(tài)的可變電阻元件vr時(shí)，可變電阻元件vr可被改變成低電阻狀態(tài)(在圖14中的時(shí)間t0處)。前述操作可類似于上述圖8所示的操作示例的操作。

這里，電流檢測(cè)電路22可基于作為閥值電流的參考電流iref來檢測(cè)用于至低電阻狀態(tài)的改變所需的電流在位線bl中的流動(dòng)。當(dāng)電流檢測(cè)電路22檢測(cè)到位線bl的電流ibl超過參考電流iref時(shí)，電流依從電路14可改變作為限制電流的依從電流icomp。電流依從電路14可將限制電流值設(shè)定為用于設(shè)定操作的低電阻狀態(tài)的電阻值及其穩(wěn)定所需的設(shè)定電流值iset(第二限制電流值)。此后，可以在必要的時(shí)間內(nèi)施加上述的用于穩(wěn)定低電阻狀態(tài)所需的設(shè)定電流值iset。由此完成設(shè)定操作。

在圖14所示的操作示例中，可首先設(shè)定作為限制電流值的初始限制電流值iset_ini(第一限制電流值)，且可開始設(shè)定操作。這抑制了至低電阻狀態(tài)的改變時(shí)的峰值電流(圖14中的icell_1)。此后，在電流檢測(cè)電路22檢測(cè)到至低電阻狀態(tài)的改變的時(shí)刻處，可再次執(zhí)行限制電流值的設(shè)定成以將限制電流值設(shè)定為用于設(shè)定操作實(shí)際所需的設(shè)定電流值iset(第二限制電流值)。這允許用于設(shè)定操作所需的設(shè)定電流值iset流經(jīng)存儲(chǔ)單元mc(圖14中的icell_2)。

[3.3效果]

根據(jù)本變形例，在執(zhí)行設(shè)定操作時(shí)，可以適當(dāng)?shù)叵拗屏鹘?jīng)位線bl的電流。因此，可以在設(shè)定操作時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。根據(jù)本變形例，檢測(cè)流經(jīng)位線bl的電流。因此，可以以更高的精確度控制設(shè)定之后的電流。

<4.第二實(shí)施例>

接下來，說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在下面，必要時(shí)可以省略對(duì)與前述的第一實(shí)施例或第一實(shí)施例的第一變形例中的部件具有類似的構(gòu)造和操作的部件的進(jìn)一步說明。

[4.1構(gòu)造]

[4.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例]

圖15圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)裝置2的整體構(gòu)造的示例。與圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置1的構(gòu)造相比，非易失性存儲(chǔ)裝置2可包括電壓控制器4以代替電流控制器3。電壓控制器4可包括時(shí)序控制電路20b。除此之外的構(gòu)造可大體上類似于圖3所示的非易失性存儲(chǔ)裝置1的構(gòu)造。另外，參考存儲(chǔ)單元mc的構(gòu)造是上述的1d1r型構(gòu)造的示例情況進(jìn)行說明。

另外，參考作為用于執(zhí)行數(shù)據(jù)擦除的復(fù)位操作的示例的將數(shù)據(jù)"0"寫入存儲(chǔ)單元mc的操作對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，參考作為示例的通過將存儲(chǔ)單元mc中的可變電阻元件vr從第二電阻狀態(tài)(低電阻狀態(tài))改變成第一電阻狀態(tài)(高電阻狀態(tài))來執(zhí)行復(fù)位操作的情況對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行說明。

電壓控制器4可以控制將被施加至字線wl的電壓，使得在執(zhí)行數(shù)據(jù)擦除時(shí)通過讀取/寫入電路15被施加至第二配線(字線wl)的電壓被限制成預(yù)定限制電壓值。在可變電阻元件vr被改變成高電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)，電壓控制器4可將預(yù)定限制電壓值設(shè)定為第一限制電壓值(后述的初始復(fù)位電壓vreset1)。在可變電阻元件vr被改變成高電阻狀態(tài)之后，電壓控制器4可將預(yù)定限制電壓值從第一限制電壓值改變成第二限制電壓值(后述的后期復(fù)位電壓vreset2)。

時(shí)序控制電路20b可向讀取/寫入電路15a供應(yīng)時(shí)序控制信號(hào)，使得在從開始復(fù)位操作起經(jīng)過特定時(shí)間段之后，讀取/寫入電路15a將預(yù)定限制電壓值改變成第二限制電壓值。時(shí)序控制信號(hào)可改變用于驅(qū)動(dòng)字線wl的電壓。

[4.1.2電壓切換電路的構(gòu)造示例]

讀取/寫入電路15a可包括如下的電路，該電路將用于寫入數(shù)據(jù)"0"(執(zhí)行復(fù)位)的字線wl驅(qū)動(dòng)至用于復(fù)位所需的預(yù)定電壓vreset(初始復(fù)位電壓vreset1或后期復(fù)位電壓vreset2)。該電路可具有用于切換將被施加至字線wl的電壓的功能。圖16圖示了電壓切換電路23的電路示例。

參考圖16，電壓切換電路23的構(gòu)造可包括pmos晶體管t3和t4、nmos晶體管t5以及and電路and1。晶體管t5的柵極端子可連接至and電路and1的輸出端子。

在電壓切換電路23中，當(dāng)?shù)谝粡?fù)位使能信號(hào)/reset_en1處于高電平時(shí)，晶體管t3可被接通，且字線wl的電壓可被設(shè)定至初始復(fù)位電壓vreset1。另外，當(dāng)?shù)诙?fù)位使能信號(hào)/reset_en2處于高電平時(shí)，晶體管t4可被導(dǎo)通，且字線wl的電壓可被設(shè)定至后期復(fù)位電壓vreset2。不允許第一復(fù)位使能信號(hào)/reset_en1和第二復(fù)位使能信號(hào)/reset_en2同時(shí)處于高電平。當(dāng)?shù)谝粡?fù)位使能信號(hào)/reset_en1和第二復(fù)位使能信號(hào)/reset_en2同時(shí)處于低電平時(shí)，and電路and1可輸出高電平信號(hào)，晶體管t5可被導(dǎo)通，且晶體管t3和t4可被截止。在此情況下，字線wl可不被選擇，且字線wl的電壓可以是公共電壓vcommon。

[4.2操作]

[4.2.1復(fù)位操作]

在說明本實(shí)施例中的復(fù)位操作之前，參考圖17說明本實(shí)施例的比較例中的復(fù)位操作。在圖17圖示的電壓波形中，橫軸表示時(shí)間且縱軸表示電壓值。在圖17中，vcell表示被施加至被選擇的存儲(chǔ)單元mc的電壓。

讀取/寫入電路15a在執(zhí)行復(fù)位操作之前可首先經(jīng)由位線解碼器12和字線解碼器13將所有位線bl和字線wl驅(qū)動(dòng)至公共電壓vcommon。

當(dāng)開始復(fù)位操作時(shí)，讀取/寫入電路15a和位線解碼器12可將被選擇位線驅(qū)動(dòng)至地電位vss。同時(shí)，讀取/寫入電路15a和字線解碼器13可將被選擇字線驅(qū)動(dòng)至作為預(yù)定限制電壓的復(fù)位電壓vreset。

當(dāng)在時(shí)間t0處將預(yù)定電壓vth'施加至處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc時(shí)，存儲(chǔ)單元mc可被改變成高電阻狀態(tài)。預(yù)定電壓vth'能夠使用于至高電阻狀態(tài)的變化所需的電流流動(dòng)。此后，當(dāng)在字線wl到達(dá)復(fù)位電壓vreset之后經(jīng)過必要時(shí)間段時(shí)，可完成復(fù)位操作。這里，對(duì)于復(fù)位電壓vreset高于電壓vth'的原因，在考慮到例如處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的電阻值的變化或選擇元件se的電流的變化的情況下，可將最小電壓設(shè)定為復(fù)位電壓vreset。在圖17所示的操作示例中，將被施加至被改變成高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的電壓vcell可超過處于用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)的特性所需的預(yù)定范圍內(nèi)的電壓vhrs_limit。因此，例如，在這種情況下，處于高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的特性可能會(huì)劣化。在最壞的情況下，存儲(chǔ)單元mc可能被損壞。

圖18圖示了本實(shí)施例中的作為解決前述問題的方法的復(fù)位操作。當(dāng)開始復(fù)位操作時(shí)，讀取/寫入電路15a和位線解碼器12可將被選擇位線驅(qū)動(dòng)至地電位vss。同時(shí)，讀取/寫入電路15a和字線解碼器13可將被選擇字線驅(qū)動(dòng)至作為預(yù)定限制電壓的初始復(fù)位電壓vreset1。

在開始復(fù)位操作之后，在處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc被改變成高電阻狀態(tài)之前執(zhí)行的操作可類似于圖17所示的操作示例中的操作。此后，在本實(shí)施例中，可在時(shí)間t1處根據(jù)從時(shí)序控制電路20b供應(yīng)的時(shí)序控制信號(hào)將通過讀取/寫入電路15a和字線解碼器13被施加至字線wl的電壓從初始復(fù)位電壓vreset1(第一限制電壓值)切換至后期復(fù)位電壓vreset2(第二限制電壓值)。因此，將被施加至被改變成高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的電壓vcell可減小vreset1-vreset2。

根據(jù)本技術(shù)，將被施加至最終被改變成高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的電壓vcell可落入在處于用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)的特性所需的預(yù)定范圍內(nèi)的電壓vhrs_limit內(nèi)。因此，可以穩(wěn)定高電阻狀態(tài)的特性。注意，在該過程中，存在如下可能性：在時(shí)間t1之前或之后，存在電壓vcell超過處于預(yù)定范圍內(nèi)的電壓vhrs_limit的時(shí)段。然而，由于該時(shí)段的時(shí)間短，所以對(duì)存儲(chǔ)單元mc的特性的影響小。

[4.3效果]

根據(jù)本實(shí)施例，在執(zhí)行復(fù)位操作時(shí)，可以適當(dāng)?shù)叵拗茖⒈皇┘又磷志€wl的電壓。因此，可以在復(fù)位操作時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。根據(jù)本實(shí)施例，在復(fù)位操作開始之后，可以對(duì)將被施加至字線wl的施加電壓進(jìn)行時(shí)序控制。因此，例如，無論存儲(chǔ)單元mc的特性的變化如何，都可以向存儲(chǔ)單元mc施加用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)的特性所需的電壓。

<5.第二實(shí)施例的變形例>

接下來，說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的變形例。在下面，必要時(shí)可以省略對(duì)與前述的第一實(shí)施例、第一實(shí)施例的第一變形例和第二實(shí)施例中的部件具有類似的構(gòu)造和操作的部件的進(jìn)一步說明。

[5.1構(gòu)造]

[5.1.1非易失性存儲(chǔ)裝置的整體構(gòu)造示例]

圖19圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的變形例的非易失性存儲(chǔ)裝置2-1的整體構(gòu)造的示例。非易失性存儲(chǔ)裝置2-1可包括電壓控制器4a以代替圖15所示的非易失性存儲(chǔ)裝置2的構(gòu)造中的包括時(shí)序控制電路20b的電壓控制器4。電壓控制器4a可包括電流檢測(cè)電路22a。除此之外的構(gòu)造可大體上類似于圖15所示的非易失性存儲(chǔ)裝置2的構(gòu)造。另外，參考存儲(chǔ)單元mc的構(gòu)造是上述的1d1r型構(gòu)造的示例情況進(jìn)行說明。

[5.1.2電流檢測(cè)電路的構(gòu)造示例]

電壓控制器4a可檢測(cè)用于將可變電阻元件vr改變成第一電阻狀態(tài)(高電阻狀態(tài))所需的電流是否流經(jīng)第一配線(位線bl)。電壓控制器4a可以基于檢測(cè)結(jié)果將預(yù)定限制電壓值改變成第二限制電壓值。電流檢測(cè)電路22a可檢測(cè)流經(jīng)位線bl的電流，并將檢測(cè)結(jié)果供應(yīng)至讀取/寫入電路15a。圖20圖示了電流檢測(cè)電路22a的電路示例。

參考圖20，電流檢測(cè)電路22a的構(gòu)造可包括反相器inv1和inv2、比較器cp1、nmos晶體管t1和t2以及電流檢測(cè)電阻r1。

比較器cp1的非反相輸入端子(+)可連接至與電流檢測(cè)電阻r1連接的位線bl。比較器cp1的反相輸入端子(+)可接收參考電流iref'。比較器cp1可以是在位線bl的電流值高于參考電流iref'時(shí)輸出作為檢測(cè)信號(hào)的高電平信號(hào)并在位線bl的電流值低于參考電流iref'時(shí)輸出作為檢測(cè)信號(hào)的低電平信號(hào)的電流檢測(cè)電路。

當(dāng)將要開始復(fù)位操作時(shí)，可以提前將初始化脈沖int_pls施加至晶體管t2的柵極，從而可以使包括反相器inv1和inv2的鎖存器初始化。當(dāng)鎖存器被初始化時(shí)，輸出reset_en1可變?yōu)楦唠娖?，且輸出reset_en2可變?yōu)榈碗娖健?/p>

當(dāng)鎖存器處于初始化狀態(tài)時(shí)，晶體管t1可將電流檢測(cè)電路和鎖存器彼此連接。當(dāng)電流檢測(cè)電路輸出作為檢測(cè)信號(hào)的高電平信號(hào)時(shí)，輸出reset_en1可變?yōu)榈碗娖?。晶體管t1可由此斷開電流檢測(cè)電路與鎖存器之間的連接。因此，在執(zhí)行一次設(shè)定操作的時(shí)段期間，僅可檢測(cè)一次位線bl的電流的增大。

[5.2操作]

[5.2.1復(fù)位操作]

接下來，參考圖21說明本變形例中的復(fù)位操作的示例。在圖21的上部圖示的位線bl和字線wl的電壓波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電壓值。圖21的中部圖示的位線bl的電流波形中，橫軸表示時(shí)間，且縱軸表示電流值。在圖21的下部圖示的電流檢測(cè)電路22a的檢測(cè)信號(hào)的電壓波形中，縱軸表示電壓值。

讀取/寫入電路15a在執(zhí)行復(fù)位操作之前可首先經(jīng)由位線解碼器12和字線解碼器13將所有位線bl和字線wl驅(qū)動(dòng)至公共電壓vcommon。

當(dāng)開始復(fù)位操作時(shí)，讀取/寫入電路15a和位線解碼器12可將被選擇位線驅(qū)動(dòng)至地電位vss。同時(shí)，讀取/寫入電路15a和字線解碼器13可將被選擇字線驅(qū)動(dòng)至作為預(yù)定限制電壓的初始復(fù)位電壓vreset1。

當(dāng)在時(shí)間t0處將預(yù)定電壓vth'施加至處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc時(shí)，存儲(chǔ)單元mc可被改變成高電阻狀態(tài)。預(yù)定電壓vth'能夠使用于至高電阻狀態(tài)的改變所需的電流流動(dòng)。此時(shí)，電流檢測(cè)電路22a可基于作為閥值電流的參考電流iref'檢測(cè)用于至高電阻狀態(tài)的改變所需的電流流動(dòng)。當(dāng)電流檢測(cè)電路22a檢測(cè)到位線bl的電流ibl超過參考電流iref'時(shí)，讀取/寫入電路15a和字線解碼器13可將將被施加至字線wl的電壓從初始復(fù)位電壓vreset1(第一限制電壓值)切換至后期復(fù)位電壓vreset2(第二限制電壓值)。因此，如同在前述的第二實(shí)施例中，被施加至被改變成高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的電壓vcell可減小vreset1-vreset2。

根據(jù)本技術(shù)，被施加至最終被改變成高電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的電壓vcell可落入處于用于穩(wěn)定高電阻狀態(tài)的特性所需的預(yù)定范圍內(nèi)的電壓vhrs_limit內(nèi)。因此，可以穩(wěn)定高電阻狀態(tài)的特性。

此外，根據(jù)本技術(shù)，可在與處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc被改變成高電阻狀態(tài)的時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的時(shí)間處立即將被施加至字線wl的電壓切換至后期復(fù)位電壓vreset2。因此，電壓vcell超過處于預(yù)定范圍內(nèi)的電壓vhrs_limit的時(shí)間段可能完全不存在，或與前述第二實(shí)施例中的時(shí)間段相比大大減小。此外，執(zhí)行至后期復(fù)位電壓vreset2的切換的時(shí)刻可例如補(bǔ)償處于低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元mc的特性的變化或溫度的變化。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有極高精確度的功能。

[5.3效果]

根據(jù)本變形例，在執(zhí)行數(shù)據(jù)復(fù)位時(shí)，可以適當(dāng)?shù)叵拗茖⒈皇┘又磷志€wl的電壓。因此，可以在復(fù)位操作時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。根據(jù)本變形例，可以通過檢測(cè)流經(jīng)位線bl的電流來控制在復(fù)位操作開始之后被施加至字線wl的施加電壓。因此，可以以更高的精確度控制在復(fù)位操作開始之后將被施加至存儲(chǔ)單元mc的電壓vcell。

<6.其它實(shí)施例>

根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)不限于上面的各個(gè)實(shí)施例及其變形例的說明，并且可以以各種方式進(jìn)行修改。

例如，根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)裝置還可應(yīng)用于諸如cbram、pcram、mram和sttram等除可變電阻存儲(chǔ)裝置(reram)之外的存儲(chǔ)裝置。

此外，上面說明了與第一實(shí)施例中的設(shè)定操作相關(guān)的構(gòu)造和與第二實(shí)施例中的復(fù)位操作相關(guān)的構(gòu)造。然而，可以組合與前述第一實(shí)施例中的設(shè)定操作相關(guān)的構(gòu)造和與前述第二實(shí)施例中的復(fù)位操作相關(guān)的構(gòu)造。

另外，例如，本發(fā)明可具有以下構(gòu)造。

(1)一種非易失性存儲(chǔ)裝置，其包括：

存儲(chǔ)單元，其布置在第一配線和第二配線的交叉部處，并包括可變電阻元件，所述可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；

寫入電路，其將所述可變電阻元件從所述第一電阻狀態(tài)改變成所述第二電阻狀態(tài)，并由此將數(shù)據(jù)寫入在所述存儲(chǔ)單元上；以及

電流控制器，其對(duì)在執(zhí)行所述數(shù)據(jù)的寫入時(shí)由所述寫入電路在所述第一配線或所述第二配線中引起的流動(dòng)的電流進(jìn)行控制，并由此將在所述第一配線或所述第二配線中流動(dòng)的電流限制成預(yù)定限制電流值，

其中，所述電流控制器在所述可變電阻元件被改變成所述第二電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將所述預(yù)定限制電流值設(shè)定成第一限制電流值，并在所述可變電阻元件被改變成所述第二電阻狀態(tài)之后將所述預(yù)定限制電流值從所述第一限制電流值改變成第二限制電流值。

(2)如(1)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述第一限制電流值低于所述第二限制電流值。

(3)如(1)或(2)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述電流控制器在從所述寫入電路開始所述數(shù)據(jù)的寫入的操作起經(jīng)過預(yù)定時(shí)段之后將所述預(yù)定限制電流值改變成所述第二限制電流值。

(4)如(1)或(2)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述電流控制器檢測(cè)用于將所述可變電阻元件改變成所述第二電阻狀態(tài)所需的電流是否流經(jīng)所述第一配線或所述第二配線，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果將所述預(yù)定限制電流值改變成所述第二限制電流值。

(5)如(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述第一電阻狀態(tài)是高電阻狀態(tài)，且所述第二電阻狀態(tài)是低電阻狀態(tài)。

(6)一種非易失性存儲(chǔ)裝置，其包括：

存儲(chǔ)單元，其布置在第一配線和第二配線的交叉部處，并包括可變電阻元件，所述可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；

寫入電路，其將所述可變電阻元件從所述第二電阻狀態(tài)改變成所述第一電阻狀態(tài)，并由此擦除所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；以及

電壓控制器，其對(duì)在執(zhí)行所述數(shù)據(jù)的擦除時(shí)由所述寫入電路施加至所述第二配線的電壓進(jìn)行控制，并由此將被施加至所述第二配線的電壓限制成預(yù)定限制電壓值，

其中，所述電壓控制器在所述可變電阻元件被改變成所述第一電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將所述預(yù)定限制電壓值設(shè)定成第一限制電壓值，并在所述可變電阻元件被改變成所述第一電阻狀態(tài)之后將所述預(yù)定限制電壓值從所述第一限制電壓值改變成第二限制電壓值。

(7)如(6)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述第一限制電壓值高于所述第二限制電壓值。

(8)如(6)或(7)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述電壓控制器在從所述寫入電路開始所述數(shù)據(jù)的擦除的操作起經(jīng)過預(yù)定時(shí)段之后將所述預(yù)定限制電壓值改變成所述第二限制電壓值。

(9)如(6)或(7)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述電壓控制器檢測(cè)用于將所述可變電阻元件改變成所述第一電阻狀態(tài)所需的電流是否流經(jīng)所述第一配線，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果將所述預(yù)定限制電壓值改變成所述第二限制電壓值。

(10)如(6)至(9)中任一項(xiàng)所述的非易失性存儲(chǔ)裝置，其中，所述第一電阻狀態(tài)是高電阻狀態(tài)，且所述第二電阻狀態(tài)是低電阻狀態(tài)。

(11)一種非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法，所述方法包括：

利用寫入電路，將可變電阻元件從第一電阻狀態(tài)改變成第二電阻狀態(tài)，并由此在存儲(chǔ)單元上執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入，所述存儲(chǔ)單元布置在第一配線和第二配線的交叉部處并包括可變電阻元件，所述可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；以及

對(duì)在執(zhí)行所述數(shù)據(jù)的寫入時(shí)由所述寫入電路在所述第一配線或所述第二配線中引起的流動(dòng)的電流進(jìn)行控制，并由此將在所述第一配線或所述第二配線中流動(dòng)的電流限制成預(yù)定限制電流值，

其中，作為對(duì)所述電流的控制，在所述可變電阻元件被改變成所述第二電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將所述預(yù)定限制電流值設(shè)定成第一限制電流值，且在所述可變電阻元件被改變成所述第二電阻狀態(tài)之后將所述預(yù)定限制電流值從所述第一限制電流值改變成第二限制電流值。

(12)一種非易失性存儲(chǔ)裝置的控制方法，所述方法包括：

利用寫入電路，將可變電阻元件從第二電阻狀態(tài)改變成第一電阻狀態(tài)，并由此擦除存儲(chǔ)單元上的數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)單元布置在第一配線和第二配線的交叉部處并包括可變電阻元件，所述可變電阻元件的電阻狀態(tài)在第一電阻狀態(tài)與第二電阻狀態(tài)之間變化；以及

對(duì)在執(zhí)行所述數(shù)據(jù)的擦除時(shí)由所述寫入電路施加至所述第二配線的電壓進(jìn)行控制，并由此將被施加至所述第二配線的電壓限制成預(yù)定限制電壓值，

其中，作為對(duì)所述電壓的控制，在所述可變電阻元件被改變成所述第一電阻狀態(tài)之前的時(shí)段內(nèi)將所述預(yù)定限制電壓值設(shè)定為第一限制電壓值，且在所述可變電阻元件被改變成所述第一電阻狀態(tài)之后將所述預(yù)定限制電壓值從所述第一限制電壓值改變成第二限制電壓值。

本申請(qǐng)基于并要求于2014年11月6日在日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)2014-225924的優(yōu)選權(quán)的權(quán)益，在此將該日本專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。

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