检测存储器单元电流转换的感测放大器制造技术

本公开提供了用于检测存储器单元电流从第一状态到第二状态的转换的方法和设备。示例性设备以允许实时检测所述存储器单元的转换的配置包含存储器单元、辅助性电流源、比较器、参考电压和参考电流源。当所述比较器的输出响应于感测电压超过该参考电压从一个状态转换到第二个状态时，捕获到存储器单元电流转换的检测。

【技术实现步骤摘要】
检测存储器单元电流转换的感测放大器
技术介绍
本公开涉及非易失性存储的技术。半导体存储器已经越来越多地用于各种电子装置中。例如，非易失性半导体存储器用于蜂窝电话、数字照相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置和其它装置。当在消费电子装置中使用半导体存储器时，期望最小化半导体存储器所使用的功率的量，以节省主电子装置的电池。另外，消费者希望半导体存储器以足够的速度可靠地工作。因此，实时监测非易失性存储器对更可靠的数据和更好的用户体验是必要的。
技术实现思路
本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新性方面，其中没有任何一个单独负责本文公开的期望的属性。本公开中描述的主题的一个创新方面可以在包含电子电路的设备中实现。电子电路包含存储器单元、感测电压节点、连接存储器单元和感测电压节点的位线、以及比较器。比较器可以是运算放大器，该运算放大器具有连接到其负输入端的参考电压，以及连接到其正输入端的感测电压节点。比较器的输出是基于感测电压节点处的电压与参考电压的比较的检测信号。运算放大器是响应于感测电压超过参考电压来检测存储器单元从第一电流状态到第二电流状态的转换的构件。在替代实施例中，用于经由将感测电压与参考电压进行比较来检测从第一电流状态到第二电流状态的转换的构件可以通过软件、多个运算放大器、晶体管、其组合、或本领域已知的任何其它构件来实现。电子电路包含连接到感测电压节点的参考电流源，并向感测电压节点提供参考电流。参考电流源是用于提供参考电流的构件。在替代实施例中，用于提供参考电流的构件可以是有源电流源、无源电流源、恒流二极管、Zener二极管电流源、LED电流源、具有二极管补偿的晶体管电流源、电流镜、运算放大器电流源、电压调节器电流源、其组合、或本领域已知的任何其它电流源。辅助性电流晶体管并联连接到参考电流源，并且当通过存储器单元的电流超过参考电流时，可以向感测电压节点提供辅助性电流。换句话说，参考电流被用作恒定电流阈值，并且提供辅助性电流以确保到电压感测节点的流入电流(即，辅助性电流和参考电流)等于流出电流(即存储器单元电流)，而不影响电压感测节点处的电压。辅助性电流晶体管的栅极连接到选择性地控制的栅极电压。辅助性电流晶体管可以实现为n-MOS晶体管。在实施例中，n-MOS辅助性电流晶体管是用于选择性地向与存储器单元相关联的位线提供辅助性电流的构件。用于选择性地提供辅助性电流的构件还包含用于响应于位线上的电流量超过参考电流量而激活辅助性电流的构件。此外，辅助性电流晶体管的栅极电压可以由CMOS多路复用器或其它控制电路来选择性地控制。在替代实施例中，用于选择性地提供辅助性电流的构件可以是p-MOS晶体管、BJT晶体管，或本领域已知的可以选择性地开通(即，使导电)和关断(即，使不导电)的任何其它开关装置。电子电路还可以包含连接到参考电流源和辅助性电流晶体管的源极的电流限制器电路。电流限制器电路用于限制可以流过电子电路和存储器单元的最大电流。这确保硬件不会因电流溢出而受损。在一些实施例中，电流限制器电路使用包含限流电流源的电流镜和具有耦合的栅极的两个p沟道MOSFET来实现。在实施例中，辅助性电流晶体管的源极连接到电流限制器电路的输出端，并且辅助性电流晶体管的源极连接到感测电压节点。电子电路还可以包含连接到感测电压节点的预充电晶体管。预充电晶体管可以实现为其自身的晶体管，并且用于在电子电路被开通时对感测电压节点进行预充电。源极跟随器电路可以连接到位线和感测电压节点，以便在位线上保持固定的电压。在实施例中，源极跟随器电路可以包含运算放大器，公共漏极配置中的第一晶体管和电流源、以及连接在感测电压节点与位线之间的第二晶体管。运算放大器的输出可以连接到第一晶体管和第二晶体管的栅极。运算放大器的正输入端可以连接到用户可选择的期望的位线电压，并且运算放大器的负输入端可以连接到公共漏极配置的输出(即，第一晶体管的源极)。上面讨论的电路的操作包含使用源极跟随器电路在位线上固定电压，并且检测存储器单元中的电流从大于参考电流(即，高电流)的幅值转换到小于参考电流(即，低电流)的幅值。该操作包含经由参考电流源将参考电流施加到位线。该操作还包含激活辅助性电流晶体管，以在存储器单元中的电流大于参考电流的同时向位线提供辅助性电流。存储器单元可以从它的高状态转换到低状态，这使得感测电压节点处的电压上升。感测电压节点处(并且在辅助性电流晶体管的源极处)的上升电压使得辅助性电流晶体管关断。感测电压节点处的电压继续上升，而参考电流大于存储器单元电流。当电压感测节点处的电压变得大于比较器的参考电压时，比较器将其输出从第一状态改变到第二状态，由此指示存储器单元中的电流从高状态(其中存储器单元中的电流的幅值大于参考电流)转换为低状态(其中存储器单元中的电流的幅值小于参考电流)。上面讨论的电路也可以用于外部写入和读取电路。具体地，存储器单元可以通过外部写入电路从第一状态转换到第二状态。读取电路然后可以读取存储器单元以确定其是处于第一状态还是处于第二状态。另外，当存储器单元从第一状态(例如，高电流状态)转换到第二状态(例如，低电流状态)时，将感测电压节点处的感测电压与参考电压进行比较。感测电压基于在感测电压节点处从辅助性电流晶体管接收的第一电流和在感测电压节点处从参考电流源接收的第二电流。此外，当存储器单元转换并且使得存储器单元中的电流下降到参考电流以下并且进一步使得辅助性电流晶体管禁用时，验证存储器单元的转换。结果是感测电压上升并且超过参考电压，参考电压向读取电路发信号通知已经发生成功的转换。或者，如果写入电路转换存储器单元并且读取电路没有接收到指示转换成功的信号，则可以产生错误作为故障的指示。附图说明图1是非易失性存储器系统的一个实施例的框图。图2是存储器单元的一个实施例的简化透视图。图3是描绘可逆电阻开关元件的I-V特性的图。图4A是三维存储器阵列的一个实施例的部分的简化透视图。图4B是三维存储器阵列的一个实施例的部分的简化透视图。图5是根据说明性实施例的用于检测存储器单元中的转换的电路的示意图。图6是根据说明性实施例的存储器单元电流转换检测电路中的参考变量的时序图。图7A是用于检测存储器单元中的转换的电路的示意图，其描绘了根据说明性实施例的电路的第一状态期间的电流流动。图7B是用于检测存储器单元中的转换的电路的示意图，其描绘了根据说明性实施例的电路的第二状态期间的电流流动。图8描绘了根据说明性实施例的用于检测存储器单元中的转换的电路的操作的方法。具体实施方式现在将参考各种实施例，其中的一个或多个示例在附图中示出。这些实施例是以解释本专利技术的方式提供的，并且并不意味着对本专利技术的限制。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。意图是本申请涵盖落入本专利技术的范围和精神内的这些和其它修改和变化。本文公开了一种针对非易失性存储器的技术，包含检测存储器单元从第一电流状态到第二电流状态的转换的电路。所公开的技术可以容易地与现有的读取和检测存储器单元的状态变化的方法结合。具体而言，所公开的技术涉及向感测放大器添加最少电路(例如，几个晶体管)以添加和优化存储器单元的电流转换监测。更具体地说，本技术允许实时地检测存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：存储器单元；位线，所述位线连接到所述存储器单元；感测电压节点，所述感测电压节点连接到所述位线；比较器，所述比较器具有连接到所述感测电压节点的第一输入端和连接到参考电压的第二输入端，所述比较器电路配置为：将所述感测电压节点的电压与所述参考电压比较；并且基于所述感测电压节点处的电压与所述参考电压的比较输出检测信号；参考电流源，所述参考电流源连接到所述感测电压节点并且配置为向所述感测电压节点提供参考电流；以及辅助性电流晶体管，所述辅助性电流晶体管连接到所述感测电压节点，并且配置为响应于通过所述存储器单元的电流超过所述参考电流，向所述感测电压节点提供辅助性电流，所述参考电流源与所述辅助性电流晶体管并联连接。

【技术特征摘要】
2017.03.15 US 15/459,8571.一种设备，包括：存储器单元；位线，所述位线连接到所述存储器单元；感测电压节点，所述感测电压节点连接到所述位线；比较器，所述比较器具有连接到所述感测电压节点的第一输入端和连接到参考电压的第二输入端，所述比较器电路配置为：将所述感测电压节点的电压与所述参考电压比较；并且基于所述感测电压节点处的电压与所述参考电压的比较输出检测信号；参考电流源，所述参考电流源连接到所述感测电压节点并且配置为向所述感测电压节点提供参考电流；以及辅助性电流晶体管，所述辅助性电流晶体管连接到所述感测电压节点，并且配置为响应于通过所述存储器单元的电流超过所述参考电流，向所述感测电压节点提供辅助性电流，所述参考电流源与所述辅助性电流晶体管并联连接。2.如权利要求1所述的设备，还包括连接到所述参考电流源和所述辅助性电流晶体管的电流限制器电路，其中所述参考电流源和所述辅助性电流晶体管在所述电流限制器电路与所述感测电压节点之间并联连接。3.如权利要求2所述的设备，其中所述电流限制器电路包括连接到电流镜电路的限制电流源，并且其中所述电流镜电路还连接到所述参考电流源和所述辅助性电流晶体管。4.如权利要求1所述的设备，还包括预充电晶体管，所述预充电晶体管连接到所述感测电压节点，并且配置为在检测存储器单元转换之前，预充电所述感测电压节点。5.如权利要求4所述的设备，其中所述预充电晶体管与所述辅助性电流晶体管分离。6.如权利要求1所述的设备，其中所述比较器包括运算放大器，并且其中所述感测电压节点连接到所述运算放大器的正端子，并且所述参考电压连接到所述运算放大器的负端子。7.如权利要求1所述的设备，还包括连接到所述位线和所述感测电压节点的源极跟随器电路，其中所述源极跟随器电路配置为在所述位线上保持固定电压。8.如权利要求7所述的设备，其中所述源极跟随器电路包括：运算放大器，所述运算放大器具有正输入端、负输入端、以及输出端；以及第一晶体管，所述第一晶体管具有连接到所述运算放大器的输出端的栅极。9.如权利要求8所述的设备，其中所述第一晶体管还包括连接到所述感测电压节点的漏极和经由所述位线连接到所述存储器单元的源极。10.如权利要求8所述的设备，其中所述源极跟随器电路还包括：第二晶体管，所述第二晶体管具有连接到所述运算放大器的输出端的栅极；以及反馈路径，所述反馈路径连接在所述运算放大器的端子与所述第二晶体管的源极之间。11.如权利要求1所述的设备，其中所述辅助性电流晶体管包括连接到所述电流限制器电路的输出端的漏极和连接到所述感测电压节点的源极。12.一种方法，包括：施加参考电流到与存储器单元相关联的位线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈映彰，X吴，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US