(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＲＡＭ装置の書込み電流量を制御するプログラミング方法及びプログラミング方法を具現する書込みドライバ回路。【解決手段】印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化する相変化物質を備えるＰＲＡＭ装置のプログラミング方法において、外部温度が上昇するほど前記相変化物質の状態を高抵抗状態に変化させるためのリセット電流の量及び前記相変化物質の状態を低抵抗状態に変化させるためのセット電流の量を増加させる段階を備える。プログラミング方法は、前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗値と低抵抗状態での抵抗値との比率が外部温度変化に関わらずほぼ一定に維持されるように、前記リセット電流の電流量及び前記セット電流の電流量が外部温度が上昇するほど増加する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化する相変化物質を備える相変化メモリ装置のプログラミング方法において、
外部温度が上昇するほど前記相変化物質の状態を高抵抗状態に変化させるためのリセット電流の量及び前記相変化物質の状態を低抵抗状態に変化させるためのセット電流の量を増加させることを特徴とする相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２】
前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗値と低抵抗状態での抵抗値との比率が外部の温度変化に関わらずほぼ一定に維持されるように、前記リセット電流の電流量及び前記セット電流の電流量を外部温度が上昇するほど増加させることを特徴とする請求項１に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項３】
前記リセット電流の電流量を、
前記リセット電流が前記相変化物質を高抵抗状態に変化させられる所定範囲内で増加させ、
前記セット電流の電流量を、
前記セット電流が前記相変化物質を低抵抗状態に変化させられる所定範囲内で増加させることを特徴とする請求項１に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項４】
印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化する相変化物質を備える相変化メモリ装置のプログラミング方法において、
外部温度が上昇するほど前記相変化物質の状態を高抵抗状態に変化させるためのリセット電流の量を増加させることを特徴とする相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項５】
さらに、外部温度が上昇するほど前記相変化物質の状態を低抵抗状態に変化させるためのセット電流の量を減少させることを特徴とする請求項４に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項６】
前記セット電流の電流量を、
前記セット電流が前記相変化物質を低抵抗状態に変化させられる所定範囲内で減少されることを特徴とする請求項５に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項７】
前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗値と低抵抗状態での抵抗値との比率が外部温度が上昇するほど大きくなるように、前記リセット電流の電流量を外部温度が上昇するほど増加させ、前記セット電流の電流量を外部温度が上昇するほど減少させることを特徴とする請求項５に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項８】
印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化される相変化物質を備える相変化メモリ装置の書込みドライバ回路において、
書込み活性信号及びデータまたは反転データに応答して前記リセット電流またはセット電流の発生を制御する電流制御部と、
前記電流制御部によって制御されて前記リセット電流または前記セット電流を発生させ、ポジティブ制御信号に応答して前記リセット電流または前記セット電流の電流量を変動させる電流駆動部と、を備えることを特徴とする相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項９】
前記ポジティブ制御信号は、
外部温度の上昇につれて電圧レベルが上昇する電圧信号であることを特徴とする請求項８に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１０】
前記電流駆動部は、
前記リセット電流またはセット電流を出力する電流ミラー部と、
前記ポジティブ制御信号に応答して前記リセット電流またはセット電流の電流量を増加させるポジティブ制御部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１１】
前記電流ミラー部は、電源電圧に第１端が連結され、ゲートと第２端とが共に第１ノードに連結される第１トランジスタと、
前記電源電圧に第１端が連結され、ゲートが前記第１ノードに連結され、第２端に前記リセット電流またはセット電流を出力する第２トランジスタと、を備えることを特徴とする請求項１０に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１２】
前記電流制御部は、
前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートに前記データが提供され、第２端が第２ノードに連結される第３トランジスタと、
前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートに前記反転データが提供され、第２端が前記第２ノードに連結される第４トランジスタと、
第１端が前記第２ノードに連結され、前記書込み活性信号がゲートに提供され、第２端が前記接地電圧に連結される第５トランジスタと、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１３】
前記ポジティブ制御部は、
前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートに前記ポジティブ制御信号が印加され、第２端が前記第２ノードに連結される第６トランジスタを含むことを特徴とする請求項１２に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１４】
前記電流駆動部は、前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートにネガティブ制御信号が印加され、第２端が前記第２ノードに連結される第７トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１５】
前記ネガティブ制御信号は、外部温度の上昇につれて電圧レベルが低下する電圧信号であることを特徴とする請求項１４に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１６】
外部温度の変化に応じて前記ポジティブ制御信号及び前記ネガティブ制御信号を発生させる温度補償部をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１７】
前記温度補償部は、バンドギャップリファレンス回路を含むことを特徴とする請求項１６に記載の相変化メモリ装置の書込みドライバ回路。
【請求項１８】
印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化する相変化物質を備える相変化メモリ装置のプログラミング方法において、
前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗と低抵抗状態での抵抗との比率を周囲温度とは独立的にほぼ一定に維持することを特徴とする相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項１９】
前記比率は、リセット電流及び／又はセット電流を増加、減少または同一に維持させても一定に維持されることを特徴とする請求項１８に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２０】
前記比率は、前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗値と低抵抗状態での抵抗値との比率が外部の温度変化に関わらずほぼ一定に維持されるように、前記リセット電流の電流量及び前記セット電流の電流量を外部温度が上昇するほど増加させることを特徴とする請求項１８に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２１】
前記リセット電流の電流量を、
前記リセット電流が前記相変化物質を高抵抗状態に変化させられる所定範囲内で増加させ、
前記セット電流の電流量を、
前記セット電流が前記相変化物質を低抵抗状態に変化させられる所定範囲内で増加させることにより、前記比率をほぼ一定に維持することを特徴とする請求項１８に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２２】
前記比率は、
外部温度の上昇に応じて前記リセット電流の電流量を増加させて前記相変化物質を高抵抗状態に変化させることによって維持されることを特徴とする請求項１８に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２３】
外部温度の上昇に応じて前記セット電流の電流量を減少させて前記相変化物質を低抵抗状態に変化させることを特徴とする請求項１８に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２４】
前記セット電流の電流量は、前記相変化物質が低抵抗状態で存在する所定範囲内で減少することを特徴とする請求項２３に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２５】
前記周囲温度が上昇に応じて、リセット電流の電流量を増加させ、セット電流の電流量を減少させて、相変化物質が高抵抗状態であるときの抵抗と低抵抗状態にあるときの抵抗との比率を増加させることを特徴とする請求項２３に記載の相変化メモリ装置のプログラミング方法。
【請求項２６】
請求項１８に記載の方法を実行する書込みドライバ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は相変化メモリ装置に係り、特に外部温度の変化によって相変化メモリ装置の書込み電流を制御するプログラミング方法及びそのような方法を具現する書込みドライバ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
相変化メモリ（Ｐｈａｓｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：以下、ＰＲＡＭ）は、温度変化による相転移によって抵抗値が変化する相変化物質（Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ：以下、ＧＳＴ）のような物質を用いてデータを保存する不揮発性メモリ素子である。
【０００３】
ＰＲＡＭセルの相変化物質（ＧＳＴ）は、温度及び加熱時間によってＧＴＳを結晶化または非結晶化させて情報を保存する。相変化物質の相変化のためには、通常、９００℃以上の高温が必要であり、これはＰＲＡＭセルに流れる電流を用いたジュール熱によって得られる。
【０００４】
書込み動作を説明する。相変化物質に電流を流して相変化物質を溶融点以上に加熱した後に急速に冷却すると、相変化物質が非結晶状態になり、情報”１”が保存される。このような状態をリセット状態という。
【０００５】
相変化物質を結晶化温度以上に加熱して一定時間保持した後に冷却すると、相変化物質が結晶状態になり、情報”０”が保存される。これをセット状態という。
【０００６】
読出し動作では、ビットライン及びワードラインを選択することにより特定のメモリセルを選択した後に、外部から電流を流して相変化物質の抵抗状態による電圧変化の差によって”１”と”０”とを判別する。
【０００７】
ＰＲＡＭセルの書込み動作は、外部の温度変化に大きく影響される。これは、外部の温度変化によって書込み電流の大きさが変化し、相変化物質のダイナミック抵抗値が変わるからである。
【０００８】
一般的に外部温度が上昇するほど書込み電流を駆動するトランジスタの性能が低下して書込み電流量が減少し、相変化物質のダイナミック抵抗値も減少する。
【０００９】
従って、ＰＲＡＭセルの相転移の直接的な原因であるジュール熱によって発生する熱エネルギー（温度）が大きく減少し、これによって不完全なＧＳＴの結晶化または非結晶化が行われる。それにより、リセット抵抗とセット抵抗との抵抗値の差が減少して読出し動作時のエラーを誘発させる問題が生じる。
【００１０】
図１は、外部温度の変化に伴うリセット抵抗またはセット抵抗の変化を説明する図面である。図１を参照すれば、リセット抵抗Ｒ＿ＲＥＳＥＴとセット抵抗Ｒ＿ＳＥＴとの抵抗比が外部温度の上昇に伴って著しく減少することが分かる。抵抗比の減少は、書込み動作時において、外部の温度が上昇するほど相変化物質が結晶化温度や非結晶化温度に到達できなくなるために起こる。
【００１１】
従って、外部の温度が上昇するほど読出し動作時にリセット状態とセット状態とを判別する際のセンシングマージンが減少し、誤動作を誘発する。
【００１２】
図２Ａは外部の温度変化に伴う書込み電流の変化を説明する図面である。図２Ｂは外部の温度変化に伴う相変化物質のエネルギー変化を説明する図面である。
【００１３】
図２Ａを参照すれば、外部の温度が上昇するほど駆動ドライバのトランジスタの特性の悪化によりＰＲＡＭセルに印加される書込み電流が減少することが分かる。図２Ｂで説明されるエネルギーは熱エネルギーを意味し、熱エネルギーはジュール熱によって発生する。
【００１４】
ジュール熱による熱エネルギーは、ＰＲＡＭセルに流れる電流の二乗と相変化物質の抵抗とに比例する。外部温度が上昇すると、ＰＲＡＭセルに流れる電流が減少し、また相変化物質の抵抗も減少するので、ＰＲＡＭセルで発生する熱エネルギーは急激に減少する。
【００１５】
相変化物質のリセット状態は、相変化物質に溶融点Ｔｍ以上の熱を加えて相変化物質を非結晶状態に変換させた状態である。
【００１６】
外部温度が上昇するほど所定リセット電流範囲にリセット電流が到達できなくなる。そして、ＰＲＡＭセルに加えられる温度が溶融点より低くなると、不完全な非結晶状態となる。
【００１７】
同様に、セット電流が所定セット電流範囲から外れ、ＰＲＡＭセルに加えられる温度が結晶化温度Ｔｃに到達できなくなると、不完全な結晶状態となる。
【００１８】
このように相変化物質に印加される温度が溶融点Ｔｍより低くなると相変化物質が完壁な非結晶状態に到達できなくなり、相変化物質に印加される温度が結晶化温度Ｔｃより低くなると相変化物質が完壁な結晶状態に到達できなくなる。
【００１９】
それにより、読出し動作時のリセット抵抗及びセット抵抗値が両方とも低くなってリセット状態をセット状態ととして感知する動作エラーを発生させてしまう問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、外部の温度変化に応じてＰＲＡＭ装置の書込み電流を制御するプログラミング方法を提供するところにある。
【００２１】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、外部の温度変化に応じてＰＲＡＭ装置の書込み電流を制御する書込みドライバ回路を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記技術的課題を達成するための本発明の第１実施形態のＰＲＡＭ装置のプログラミング方法は、印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化する相変化物質を備えるＰＲＡＭ装置のプログラミング方法において、外部温度が上昇するほど前記相変化物質の状態を高抵抗状態に変化させるためのリセット電流の量及び前記相変化物質の状態を低抵抗状態に変化させるためのセット電流の量を増加させる段階を備える。
【００２３】
第１実施形態のＰＲＡＭ装置のプログラミング方法では、例えば、前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗値と低抵抗状態での抵抗値との比率が外部の温度変化に関わらずほぼ一定に維持されるように、前記リセット電流の電流量及び前記セット電流の電流量を外部温度が上昇するほど増加させる。
【００２４】
ここで、前記リセット電流の電流量を前記リセット電流が前記相変化物質を高抵抗状態に変化させられる所定範囲内で増加させ、前記セット電流の電流量を前記セット電流が前記相変化物質を低抵抗状態に変化させられる所定範囲内で増加させるべきである。
【００２５】
前記技術的課題を達成するための本発明の第２実施形態のＰＲＡＭ装置のプログラミング方法は、印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化する相変化物質を備えるＰＲＡＭ装置のプログラミング方法において、外部温度が上昇するほど前記相変化物質の状態を高抵抗状態に変化させるためのリセット電流の量を増加させる段階を備える。
【００２６】
本発明の第２実施形態のＰＲＡＭ装置のプログラミング方法は、例えば、外部温度が上昇するほど前記相変化物質の状態を低抵抗状態に変化させるためのセット電流の量を減少させる段階をさらに備えらうる。
【００２７】
ここで、前記セット電流の電流量を前記セット電流が前記相変化物質を低抵抗状態に変化させられる所定範囲内で減少させる。
【００２８】
前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗値と低抵抗状態での抵抗値との比率が外部温度が上昇するほど大きくなるように、前記リセット電流の電流量を外部温度が上昇するほど増加させ、前記セット電流の電流量を外部温度が上昇するほど減少させることができる。
【００２９】
本発明の第３実施形態のＰＲＡＭ装置の書込みドライバ回路は、印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化する相変化物質を備えるＰＲＡＭ装置の書込みドライバ回路において、電流制御部及び電流駆動部を備える。
【００３０】
電流制御部は、書込み活性信号及びデータまたは反転データに応答して前記リセット電流またはセット電流の発生を制御する。電流駆動部は、前記電流制御部によって制御されて前記リセット電流または前記セット電流を発生させ、ポジティブ制御信号に応答して前記リセット電流または前記セット電流の電流量を変動させる。
【００３１】
前記ポジティブ制御信号は、外部温度の上昇に応じて電圧レベルが上昇する電圧信号を含みうる。前記電流駆動部は、電流ミラー部及びポジティブ制御部を備えうる。
【００３２】
前記電流ミラー部は、前記リセット電流またはセット電流を出力する。ポジティブ制御部は、前記ポジティブ制御信号に応答して前記リセット電流またはセット電流の電流量を増加させる。
【００３３】
前記電流ミラー部は、電源電圧に第１端が連結され、ゲートと第２端とが共に第１ノードに連結される第１トランジスタと、前記電源電圧に第１端が連結され、ゲートが前記第１ノードに連結され、第２端に前記リセット電流またはセット電流を出力する第２トランジスタと、を備える。
【００３４】
前記電流制御部は、前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートに前記データが提供され、第２端が第２ノードに連結される第３トランジスタと、前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートに前記反転データが連結され、第２端が前記第２ノードに連結される第４トランジスタと、第１端が前記第２ノードに連結され、前記書込み活性信号がゲートに連結され、第２端が前記接地電圧に連結される第５トランジスタと、を備えうる。
【００３５】
前記ポジティブ制御部は、前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートに前記ポジティブ制御信号が印加され、第２端が前記第２ノードに連結される第６トランジスタを含みうる。
【００３６】
前記電流駆動部は、前記第１ノードに第１端が連結され、ゲートにネガティブ制御信号が印加され、第２端が前記第２ノードに連結される第７トランジスタをさらに備えうる。
【００３７】
前記ネガティブ制御信号は、外部温度の上昇につれて電圧レベルが低下する電圧信号である。
【００３８】
前記ＰＲＡＭ装置の書込みドライバ回路は、外部の温度変化によって前記ポジティブ制御信号及び前記ネガティブ制御信号を発生させる温度補償部をさらに備えうる。前記温度補償部は、例えば、バンドギャップリファレンス回路を含みうる。
【００３９】
前記技術的課題を達成するために、印加される電流パルスに応答して高抵抗または低抵抗に状態が変化される相変化物質を備えるＰＲＡＭ装置のプログラミング方法は、前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗と低抵抗状態での抵抗との比率を周囲温度とは独立的に一定に保持する段階を備える。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によるＰＲＡＭ装置のプログラミング方法及び書込みドライバ回路によれば、例えば、外部温度が上昇するほどＰＲＡＭセルに印加される書込み電流を増加させて読出し動作時にリセット抵抗とセット抵抗との抵抗比をほぼ一定に維持させ、読出し動作のセンシングマージンを十分に確保しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明とその動作上の利点及び本発明の実施により達成される目的を十分に理解するためには本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及びそれに関連する記載内容を参照する必要がある。
【００４２】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することで、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【００４３】
本発明の第１実施形態のＰＲＡＭ装置のプログラミング方法は、外部温度が上昇するほど相変化物質の状態を高抵抗状態に変化させるためのリセット電流の大きさ及び前記相変化物質の状態を低抵抗状態に変化させるためのセット電流の大きさを増加させる段階を備える。
【００４４】
すなわち、従来の場合とは異なって、本発明の実施形態では、外部温度が上昇するほどセット電流及びリセット電流の電流量（電流値）を増加させる。ここで、前記相変化物質の高抵抗状態での抵抗値と低抵抗状態での抵抗値との比率が外部の温度変化に関わらずほぼ一定に維持されるようにリセット電流の電流量及び前記セット電流の電流量を増加させることが望ましい。
【００４５】
電流量を増加させる方法は多数あるが、外部温度の上昇を感知する回路を用いて外部温度の上昇に応じて書込み電流を制御する方法が望ましい。これに関しては後述する。
【００４６】
リセット電流の電流量は、リセット電流が相変化物質を高抵抗状態に変化させることができる所定範囲内で増加させるべきであり、セット電流の電流量は、セット電流が相変化物質を低抵抗状態に変化させることができる所定範囲内で増加させるべきである。
【００４７】
図３は、本発明の第１実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴うリセット抵抗またはセット抵抗の変化を説明する図面である。
【００４８】
外部の温度変化に関わらず、リセット抵抗Ｒ＿ＲＥＳＥＴとセット抵抗Ｒ＿ＳＥＴとの抵抗比が常にほぼ一定に維持されることが分かる。従って、読出し動作時に外部の温度変化に関わらず安定的なセンシング動作を保証することができ、外部の温度変化による読出し動作のエラーを防止することができる。
【００４９】
図４Ａは、本発明の第１実施例によるプログラミング方法において、外部の温度変化に伴う書込み電流の変化を説明する図面である。図４Ｂは、本発明の第１実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴う相変化物質のエネルギー変化を説明する図面である。
【００５０】
本発明の第１実施形態のプログラミング方法では、図４Ａのように、外部温度が上昇するほどリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴ及びセット電流Ｉ＿ＳＥＴを増加させる。従って、ＰＲＡＭセルに印加される熱エネルギーは、図４Ｂに示したように、外部の温度変化に関わらず常にほぼ一定に維持される。
【００５１】
図５Ａは、本発明の第２実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴うリセット抵抗またはセット抵抗の変化を説明する図面である。図５Ｂは、本発明の第２実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴う書込み電流の変化を説明する図面である。
【００５２】
外部温度が上昇してもリセット抵抗Ｒ＿ＲＥＳＥＴを一定の値に維持させるが、そのためには、図５Ｂのように、リセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴの電流量を外部温度が上昇するほど増加させる。
【００５３】
そして、セット電流Ｉ＿ＳＥＴの電流量を外部温度が上昇するほど減少させる。従って、セット抵抗Ｒ＿ＳＥＴも外部温度が上昇するほど減少する。それにより、リセット抵抗Ｒ＿ＲＥＳＥＴとセット抵抗Ｒ＿ＳＥＴの抵抗比が外部温度が上昇するほど大きくなるので（ｉ→ｉｉ）、読出し動作時のセンシングマージンをさらに改善することができる。
【００５４】
図５Ｂから分かるように、セット電流Ｉ＿ＳＥＴの電流量は、セット電流が相変化物質を低抵抗状態に変化させることができる所定範囲内で減少させなければならない。
【００５５】
この所定範囲から外れる場合には相変化物質が結晶化状態に到達できないので、この所定範囲内で外部温度の上昇に応じてセット電流Ｉ＿ＳＥＴの電流量を減少させる。
【００５６】
図６は、本発明の第３実施形態のプログラミング方法を具現するための書込みドライバ回路を説明する回路図である。
【００５７】
図６を参照すれば、本発明の第３実施形態のＰＲＡＭ装置の書込みドライバ回路６００は、電流制御部６４０及び電流駆動部６１０を備える。
【００５８】
電流制御部６４０は、書込み活性信号ＷＥＮ及びデータまたは反転データ／ＤＡＴＡに応答して、リセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴまたはセット電流Ｉ＿ＳＥＴの発生を制御する。電流駆動部６１０は、電流制御部６４０によって制御されてリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴまたはセット電流Ｉ＿ＳＥＴを発生し、ポジティブ制御信号ＰＴＥＭに応答してリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴまたはセット電流Ｉ＿ＳＥＴの電流量を変化させる。
【００５９】
図７は、ポジティブ制御信号及びネガティブ制御信号を示す図面である。ポジティブ制御信号ＰＴＥＭは、外部温度の上昇に応じて電圧レベルが上昇する電圧信号である。
【００６０】
以下、図６及び図７を参照して本発明の第３実施形態のＰＲＡＭ装置の書込みドライバ回路の動作を詳細に説明する。
【００６１】
電流駆動部６１０は、電流ミラー部６２０及びポジティブ制御部６３０を備える。電流ミラー部６２０は、リセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴまたはセット電流Ｉ＿ＳＥＴを出力する。
【００６２】
さらに説明すれば、電流ミラー部６２０は、電源電圧ＶＤＤに第１端が連結されてゲートと第２端とが共に第１ノードＮ１に連結される第１トランジスタＴＲ１と、電源電圧ＶＤＤに第１端が連結されてゲートが第１ノードＮ１に連結され、第２端にリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴまたはセット電流Ｉ＿ＳＥＴを出力する第２トランジスタと、を備える。
【００６３】
電流制御部６４０は、第１ノードＮ１に第１端が連結されてゲートにデータＤＡＴＡが連結され、第２端が第２ノードＮ２に連結される第３トランジスタＴＲ３と、第１ノードＮ１に第１端が連結されてゲートに反転データ／ＤＡＴＡが連結され、第２端が第２ノードＮ２に連結される第４トランジスタＴＲ４と、第１端が第２ノードＮ２に連結されて書込み活性信号ＷＥＮがゲートに連結され、第２端が接地電圧ＶＳＳに連結される第５トランジスタＴＲ５と、を備える。
【００６４】
第３トランジスタＴＲ３は、第４トランジスタＴＲ４より大きいサイズを有する。従って、第３トランジスタＴＲ３及び第５トランジスタＴＲ５がターンオンされれば、第４トランジスタＴＲ４と第５トランジスタＴＲ５がターンオンされる場合よりも第１ノードＮ１の電圧レベルが低くなる。
【００６５】
書込み活性信号ＷＥＮがハイレベルで第５トランジスタＴＲ５のゲートに印加されれば電流制御部６４０の動作が始まる。ただし、電流制御部６４０の動作が始まるためには、書込み活性信号ＷＥＮが必ずしもハイレベルに限定されることはない。
【００６６】
データＤＡＴＡがハイレベルとして印加され、反転データ／ＤＡＴＡがローレベルとして印加される場合を仮定する。これは、ＰＲＡＭ装置のセル（図示せず）にデータ”１”（リセット状態）を書込む場合である。この場合、第３トランジスタＴＲ３がターンオンされ、第４トランジスタＴＲ４はターンオフされる。
【００６７】
第３トランジスタＴＲ３及び第５トランジスタＴＲ５がターンオンされると、第１ノードＮ１の電圧レベルが低くなる。それにより、第１トランジスタＴＲ１及び第２トランジスタＴＲ２がターンオンされる。第１トランジスタＴＲ１及び第２トランジスタＴＲ２は電流ミラーを形成するので、第１トランジスタＴＲ１のサイズと第２トランジスタＴＲ２のサイズとの比によって第２トランジスタＴＲ２の第２端から出力される電流の量が調節される。
【００６８】
データＤＡＴＡがハイレベルとして入力されて第３トランジスタＴＲ３がターンオンされるので、第２トランジスタＴＲ２から出力される電流は、リセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴである。ところが、外部温度が上昇する場合、電流駆動部６１０のトランジスタの性能が低下して、出力されるリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴの電流量が減る。これについては、図２Ａを参照して既に問題点として説明した通りである。
【００６９】
このような問題点を解決するためにポジティブ制御部６３０を用いる。ポジティブ制御部６３０は、ポジティブ制御信号ＰＴＥＭに応答してリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴまたはセット電流Ｉ＿ＳＥＴの電流量を増加させる。
【００７０】
ポジティブ制御部６３０は、第１ノードＮ１に第１端が連結され、ゲートにポジティブ制御信号ＰＴＥＭが印加され、第２端が第２ノードＮ２に連結される第６トランジスタＴＲ６を含む。図７から分かるように、ポジティブ制御信号ＰＴＥＭは、外部温度が上昇するほど電圧レベルが上昇する電圧信号である。
【００７１】
外部温度が上昇して電流駆動部６１０のトランジスタ等の性能が低下する場合において、ポジティブ制御信号ＰＴＥＭは、第６トランジスタＴＲ６をターンオンさせる。それにより、第１ノードＮ１の電圧レベルが低くなる。
【００７２】
外部温度が上昇し続ければ、ポジティブ制御信号ＰＴＥＭの電圧レベルが高まり続け、従って、第１ノードＮ１の電圧レベルがさらに低くなる。それにより、第２トランジスタＴＲ２が出力するリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴの量が増加する。
【００７３】
ＰＲＡＭ装置の書込みドライバ回路６００は、外部温度の変化に応じてポジティブ制御信号ＰＴＥＭを発生させる温度補償部６５０をさらに具備することができる。温度補償部６５０は、例えば、バンドギャップリファレンス回路を用いて構成されうる。
【００７４】
バンドギャップリファレンス回路は、図７のように、外部温度を感知して外部温度が上昇するほど電圧レベルが上昇する信号及び電圧レベルが低くなる信号を出力する回路である。バンドギャップリファレンス回路は、当業者には周知の回路であるので詳細は省く。
【００７５】
温度補償部６５０が発生するポジティブ制御信号ＰＴＥＭによって、外部温度が上昇するほど第２トランジスタＴＲ２から出力されるリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴの電流量も増加するので相変化物質の状態を変化させるための熱エネルギーを図４Ｂのようにほぼ一定に維持することができる。
【００７６】
また、相変化物質の抵抗状態も図３のようにほぼ一定に維持することができる。データＤＡＴＡがハイレベルの場合、すなわちリセット電流Ｉ＿ＲＥＳＥＴを発生させる場合について説明されたが、セット電流Ｉ＿ＳＥＴを発生させる場合にも書込みドライバ回路６００は同じ動作原理によって動作される。従って、セット電流Ｉ＿ＳＥＴを発生させる場合の動作説明は省く。
【００７７】
図８は、ネガティブ制御信号を用いる書込みドライバ回路を説明する回路図である。図８の書込みドライバ回路８００は、図６の書込みドライバ回路６００に対して、ネガティブ制御信号ＮＴＥＭによって制御される第７トランジスタＴＲ７を追加した構成を有する。すなわち、電流駆動部８１０は、第１ノードＮ１に第１端が連結され、ゲートにネガティブ制御信号ＮＴＥＭが印加され、第２端が前記第２ノードＮ２に連結される第７トランジスタＴＲ７をさらに備える。
【００７８】
ネガティブ制御信号ＮＴＥＭは、外部温度の上昇によって電圧レベルが低下する電圧信号である。ネガティブ制御信号ＮＴＥＭは、温度補償部８５０から出力される。
【００７９】
第７トランジスタＴＲ７はＰＭＯＳトランジスタであるので、外部温度が上昇するほどネガティブ制御信号ＮＴＥＭに応じて第１ノードＮ１の電圧レベルが低下する。従って、第２トランジスタＴＲ２を通じて出力される電流の電流量を外部温度が上昇するほど増加させることができる。
【００８０】
また、相変化物質の状態を変化させるための熱エネルギーも図４Ｂのように一定に発生でき、相変化物質の抵抗状態も図３のように一定に保持されうる。
【００８１】
以上のように図面と明細書で最適の実施形態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を具体例を通して説明する目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。従って、当業者であれば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態の採用が可能である点を理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的な思想によって定まらなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は半導体メモリ装置分野に利用される発明であり、特にＰＲＡＭ装置のセットまたはリセットプログラミング応用方法に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】外部の温度変化に伴うリセット抵抗またはセット抵抗の変化を説明する図面である。
【図２Ａ】外部の温度変化に伴う書込み電流の変化を説明する図面である。
【図２Ｂ】外部の温度変化に伴う相変化物質のエネルギー変化を説明する図面である。
【図３】本発明の第１実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴うリセット抵抗またはセット抵抗の変化を説明する図面である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴う書込み電流の変化を説明する図面である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴う相変化物質のエネルギー変化を説明する図面である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴うリセット抵抗またはセット抵抗の変化を説明する図面である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態のプログラミング方法において、外部の温度変化に伴う書込み電流の変化を説明する図面である。
【図６】本発明の第３実施形態のプログラミング方法を具現するための書込みドライバ回路を説明する回路図である。
【図７】ポジティブ制御信号及びネガティブ制御信号を示す図面である。
【図８】ネガティブ制御信号を用いる書込みドライバ回路を説明する回路図である。
【符号の説明】
【００８４】
８００  書込みドライバ回路
８１０  電流駆動部
８２０  電流ミラー部
８３０  ポジティブ制御部
８４０  電流制御部
８５０  温度補償部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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