專利名稱：使用溫控置位脈沖進(jìn)行編程的存儲單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲裝置，更具體地，涉及使用溫控置位脈沖進(jìn)行編程的存儲單元。
背景技術(shù)：
存儲器的一種類型是電阻式存儲器。電阻式存儲器利用存儲元件的阻值來存儲一個或多個比特的數(shù)據(jù)。例如，被編程為具有大阻值的存儲單元可表示邏輯“1”數(shù)據(jù)比特值，而被編程為具有小阻值的存儲元件可表示邏輯“0”數(shù)據(jù)比特值。通過將電壓脈沖或電流脈沖施加于存儲元件來電切換存儲元件的阻值。電阻式存儲器的一種類型是相變存儲器。在電阻存儲元件中，相變存儲器使用相變材料。
相變存儲器基于呈現(xiàn)至少兩種不同狀態(tài)的相變材料。相變材料可用在存儲單元中以存儲數(shù)據(jù)比特。相變材料的狀態(tài)可被稱為非晶態(tài)和晶態(tài)。由于非晶態(tài)通常比晶態(tài)呈現(xiàn)更大的電阻率，因此可以區(qū)分這兩種狀態(tài)。通常，非晶態(tài)涉及更加無序的原子結(jié)構(gòu)，而晶態(tài)涉及更加有序的晶格。一些相變材料呈現(xiàn)出一種以上的晶態(tài)，例如，面心立方(FCC)狀態(tài)和六方最密堆積(HCP)狀態(tài)。這兩種晶態(tài)具有不同的電阻率，并且都可以用于存儲數(shù)據(jù)比特。在以下描述中，非晶態(tài)通常是指具有更大電阻率的狀態(tài)，而晶態(tài)通常是指具有更小電阻率的狀態(tài)。
可以可逆地感應(yīng)相變材料中的相變。這樣，響應(yīng)于溫度變化，存儲器可從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)以及從晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。可以以多種方式實(shí)現(xiàn)相變材料的溫度變化。例如，可將激光器對準(zhǔn)相變材料，可使電流通過相變材料，或者可將電流饋通與相變材料相鄰的電阻加熱器。在這些方法中的任意一種中，相變材料的可控加熱都將引起相變材料內(nèi)的可控相變。
可對包括具有由相變材料制成的多個存儲單元的存儲陣列的相變存儲器編程，以利用相變材料的存儲狀態(tài)來存儲數(shù)據(jù)。一種在這種相變存儲裝置中讀取和寫入數(shù)據(jù)的方式是控制施加于相變材料的電流和/或電壓脈沖。電流和/或電壓的等級通常對應(yīng)于在每個存儲單元中的相變材料內(nèi)所感應(yīng)的溫度。
為了獲得更高密度的相變存儲器，相變存儲單元可存儲多個比特的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^將相變材料編程為具有中間阻率值或狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)相變存儲單元中的多比特存儲。處于這種中間狀態(tài)的單元具有處于完全晶態(tài)和完全非晶態(tài)之間的電阻。如果將相變存儲單元編程為三個不同電阻等級中的一個，則可以存儲每單元1.5比特的數(shù)據(jù)。如果將相變存儲單元編程為四個不同電阻等級中的一個，則可以存儲每單元2比特的數(shù)據(jù)，依此類推。為了簡明，本說明書的描述主要集中于四個不同的電阻等級或狀態(tài)以及每單元2比特的數(shù)據(jù)。但是，這僅是為了說明的目的，并不用于限制本發(fā)明的范圍。原則上，可以存儲三個或更多狀態(tài)。
為了將相變存儲單元編程為中間電阻值，通過適當(dāng)?shù)膶懭氩呗詠砜刂婆c非晶材料共存的結(jié)晶材料的量，從而控制單元的電阻。應(yīng)該精確地控制與非晶材料共存的結(jié)晶材料的量，以確保多比特存儲一致的電阻值。具有不同電阻等級的窄分布的一致電阻值確?？梢垣@得足夠的感測容限。
由于上述以及其他原因，存在著對本發(fā)明的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施例提供了一種存儲裝置(memory device，又稱存儲器件)。該存儲裝置包括相變存儲單元和電路。該電路用于通過將溫控置位脈沖施加于存儲單元將存儲單元編程為多于兩個的狀態(tài)中的一個選定狀態(tài)。


附圖是為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，以及并入并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。由于參考以下詳細(xì)描述更好地了解本發(fā)明，所以將會容易地理解本發(fā)明的其他實(shí)施例和本發(fā)明的許多預(yù)期優(yōu)點(diǎn)。附圖中的元件不一定相對于彼此按比例繪制。相似的參考標(biāo)號表示相應(yīng)的類似部件。
圖1是示出存儲裝置的一個實(shí)施例的框圖。
圖2是示出處于四個不同狀態(tài)的存儲單元的一個實(shí)施例。
圖3是示出基于溫度和時間的相變材料的結(jié)晶化的一個實(shí)施例的曲線圖。
圖4是示出相變材料的電阻和溫度之間關(guān)系的一個實(shí)施例的曲線圖。
圖5是示出用于對相變存儲單元編程的溫控置位脈沖的一個實(shí)施例的曲線圖。
圖6是示出用于將相變存儲單元編程為多個狀態(tài)中的一個的溫控置位脈沖的一個實(shí)施例的曲線圖。
圖7是示出用于對相變存儲單元編程的方法的一個實(shí)施例的流程圖。
圖8是示出用于對相變存儲單元編程的方法的另一實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在以下的詳細(xì)描述中，參考構(gòu)成本文一部分的附圖，其中，通過可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性具體實(shí)施例示出了附圖。對此，參考所描述圖的方向使用方向術(shù)語(例如，“頂部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前端”、“尾部”等)。由于本發(fā)明實(shí)施例中的元件可以定位于許多不同的方向，因此，方向術(shù)語是用來說明而不是用來限制的?？梢岳斫?，可利用其他實(shí)施例，并且在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可對結(jié)構(gòu)或邏輯進(jìn)行改變。因此，以下詳細(xì)的描述不是用來限制本發(fā)明的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
圖1是示出了存儲裝置100的一個實(shí)施例的框圖。存儲裝置100包括寫入電路102、配電電路(distribution circuit)104、存儲單元106a、106b、106c和106d、以及讀出電路(sense circuit)108。存儲單元106a～106d中的每一個都是基于存儲單元中的相變材料非晶態(tài)和晶態(tài)來存儲數(shù)據(jù)的相變存儲單元。此外，通過將相變材料編程為具有中間阻值，可將存儲單元106a～106d中的每一個編程為多于兩個的狀態(tài)。為了將存儲單元106a～106d中的一個編程為中間阻值，通過適當(dāng)?shù)膶懭氩呗钥刂婆c非晶材料共存的結(jié)晶材料的量，從而控制單元的電阻。
存儲裝置100被配置為通過監(jiān)控存儲單元的溫度和/或電阻而控制結(jié)晶材料的量來對存儲單元106a～106d進(jìn)行編程。在恰當(dāng)?shù)臏囟认?，可通過時間控制結(jié)晶相變材料的量。另外，相變存儲單元電阻提供了存儲單元溫度的指示。因此，通過控制在根據(jù)存儲單元的電阻所測量的特定溫度處的寫入脈沖的長度，將每個相變存儲單元106a～106d編程為多于兩個的可能狀態(tài)中的一個選定狀態(tài)。
如這里所使用的，術(shù)語“電連接(electrically coupled，又稱電耦合)”不是指元件必須直接連接在一起，而是在“電連接”的元件之間可以設(shè)置插入元件。
寫入電路102通過信號通路110電連接至配電電路104。配電電路104通過信號通路112a～112d電連接至存儲單元106a～106d中的每一個。配電電路104通過信號通路112a電連接至存儲單元106a。配電電路104通過信號通路112b電連接至存儲單元106b。配電電路104通過信號通路112c電連接至存儲單元106c。配電電路104通過信號通路112d電連接至存儲單元106d。另外，配電電路104通過信號通路114電連接至讀出電路108，并且讀出電路108通過信號通路116電連接至寫入電路102。
存儲單元106a～106d中的每一個都包括在溫度變化的影響下可從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)或從晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)的相變材料(即，相變元件)。從而，存儲單元106a～106d中的一個的相變材料中的與非晶材料共存的結(jié)晶材料的量定義存儲裝置100內(nèi)用于存儲數(shù)據(jù)的多于兩個的狀態(tài)。在非晶態(tài)下，相變材料呈現(xiàn)出遠(yuǎn)遠(yuǎn)比在晶態(tài)下更大的電阻率。因此，在儲單元106a～106d的多于兩個的狀態(tài)的電阻率是不同的。在一個實(shí)施例中，多于兩個的狀態(tài)可以是三個狀態(tài)并且可以使用三個狀態(tài)組成的系統(tǒng)，其中，將比特值“0”、“1”、和“2”分配給三個狀態(tài)。在一個實(shí)施例中，多于兩個的狀態(tài)可以是分配有多比特值(例如，“00”、“01”、“10”、和“11”)的四個狀態(tài)。在其他實(shí)施例中，多于兩個的狀態(tài)可以是存儲單元的相變材料中的任何適當(dāng)數(shù)量的狀態(tài)。
寫入電路102將脈沖提供給存儲單元106a～106d，并且將多于兩個的電阻等級或狀態(tài)中的一個編程到每一個存儲單元106a～106d的相變材料中。在一個實(shí)施例中，寫入電路102通過信號通路110將電壓脈沖提供給配電電路104，然后配電電路104通過信號通路112a～112d可控制地將電壓脈沖導(dǎo)向存儲單元106a～106d。在一個實(shí)施例中，配電電路104包括可控制地將電壓脈沖導(dǎo)向存儲單元106a～106d中每一個的多個晶體管。在其他實(shí)施例中，寫入電路102通過信號通路110將電流脈沖提供給配電電路104，然后配電電路104通過信號通路112a～112d可控制地將電流脈沖導(dǎo)向存儲單元106a～106d。
讀出電路108感測每個存儲單元的狀態(tài)，并提供指示每個存儲單元的電阻狀態(tài)的信號。讀出電路108通過信號通路114讀取存儲單元106a～106d的多于兩個的狀態(tài)的每一個。配電電路104通過信號通路112a～112d可控制地引導(dǎo)讀出電路108和存儲單元106a～106d之間的讀取信號。在一個實(shí)施例中，配電電路104包括可控制地引導(dǎo)讀出電路108和存儲單元106a～106d之間的讀取信號的多個晶體管。
在一個實(shí)施例的操作中，寫入電路102重置(reset)目標(biāo)存儲單元106a～106d中的相變材料。該重置操作包括將目標(biāo)存儲單元的相變材料加熱到其熔點(diǎn)以上，然后迅速冷卻相變材料，從而實(shí)現(xiàn)基本上的非晶態(tài)。該非晶態(tài)是每一個存儲單元106a～106d的多于兩個的狀態(tài)中的一個狀態(tài)，并且是最大電阻狀態(tài)。
對于非晶態(tài)而言，寫入電路102將多于兩個的狀態(tài)中的一個選定狀態(tài)編程到目標(biāo)存儲單元中。寫入電路102將信號提供給目標(biāo)存儲單元以使部分相變材料結(jié)晶，從而減小目標(biāo)存儲單元的電阻。
在另一實(shí)施例的操作中，寫入電路102設(shè)置目標(biāo)存儲單元106a～106d中的相變材料。該設(shè)置操作包括將目標(biāo)存儲單元的相變材料加熱到其結(jié)晶溫度以上(但通常在其熔點(diǎn)以下)，從而實(shí)現(xiàn)基本上的晶態(tài)。該晶態(tài)是每一個存儲單元106a～106d的多于兩個的狀態(tài)中的一個狀態(tài)，并且是最小電阻狀態(tài)。
對于晶態(tài)而言，寫入電路102將多于兩個的狀態(tài)中的一個選定狀態(tài)編程到目標(biāo)存儲單元中。寫入電路102將信號提供給目標(biāo)存儲單元以使部分相變材料轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，從而增大目標(biāo)存儲單元的電阻。
圖2是示出在200a、200b、200c、和200d處處于四個不同狀態(tài)的存儲單元202的一個實(shí)施例的示圖。存儲單元202包括位于絕緣材料206中的相變材料204。在其他實(shí)施例中，存儲單元202可具有任何適當(dāng)?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)，其包括具有任何適當(dāng)幾何結(jié)構(gòu)的相變材料204和任何適當(dāng)幾何結(jié)構(gòu)的絕緣材料206。
相變材料204在一端處電連接至第一電極208，并在另一端處電連接至第二電極210。通過第一電極208和第二電極210將脈沖提供給存儲單元202。通過相變材料204的電流通路是從第一電極208和第二電極210中的一個到第一電極208和第二電極210中的另一個。在一個實(shí)施例中，存儲單元106a～106d的每一個都類似于存儲單元202。存儲單元202設(shè)置用于存儲數(shù)據(jù)比特的存儲位置。
絕緣材料206可以是任何適當(dāng)?shù)慕^緣體，例如，SiO2、摻雜氟的硅玻璃(FSG)、或硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)。第一電極208和第二電極210可以是任何適當(dāng)?shù)碾姌O材料，例如，TiN、TaN、W、Al、Ti、Ta、TiSiN、TaSiN、TiAlN、TaAlN、或Cu。
根據(jù)本發(fā)明，相變材料204可由多種材料制成。通常，包括來自周期表第VI族的一個或多個元素的氧族化合物合金(chalcogenidealloy)用作這種材料是有用的。在一個實(shí)施例中，存儲單元202的相變材料204由氧族化合物復(fù)合材料制成，例如，GeSbTe、SbTe、GeTe、或AgInSbTe。在另一實(shí)施例中，相變材料204是沒有氧族元素的，例如，GeSb、GaSb、InSb、或GeGaInSb。在其他實(shí)施例中，相變材料204由包括元素Ge、Sb、Te、Ga、As、In、Se、和S中的一種或多種的任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞?br> 相變材料204被編程為四個狀態(tài)中的一個，以存儲兩比特的數(shù)據(jù)。選擇裝置(例如，諸如晶體管或二極管的有源器件)連接至第一電極208，以控制對相變材料204的脈沖的施加。脈沖重置相變材料204，并將其他三個狀態(tài)中的一個編程到相變材料204中。在200b處，已對相變材料204的小部分212編程，以改變相變材料204和存儲單元202中的電阻。在200c處，已對相變材料204的中等大小的部分214編程，以改變相變材料204和存儲單元202中的電阻。在200d處，已對幾乎為所有相變材料204的大部分216編程，以改變相變材料204和存儲單元202中的電阻。
已編程部分的大小與相變材料204和存儲單元202中的電阻相關(guān)。200b～200d處的三個不同的相變部分加上200a處的最初狀態(tài)提供了相變材料204中的四個狀態(tài)，并且存儲單元202提供了用于存儲兩比特?cái)?shù)據(jù)的存儲位置。在一個實(shí)施例中，200a處存儲單元202的狀態(tài)為“00”，200b處存儲單元202的狀態(tài)為“01”，200c處存儲單元202的狀態(tài)為“10”，以及200d處存儲單元202的狀態(tài)為“11”。
在200a處，將相變材料204重置為基本上的非晶態(tài)。在存儲單元202的重置操作期間，通過選擇裝置選擇性地啟動重置脈沖，并通過第一電極208和相變材料204發(fā)送該脈沖。重置脈沖將相變材料204加熱到其熔點(diǎn)以上并快速冷卻相變材料204，以在200a處實(shí)現(xiàn)基本上的非晶態(tài)。在重置操作之后，相變材料204包括218和220處的晶態(tài)相變材料以及222處的非晶態(tài)相變材料。200a處的基本上的非晶態(tài)是存儲單元202的最大電阻狀態(tài)。
為了將相變材料204編程為其他三個狀態(tài)200b～200d中的一個，通過寫入電路(例如，寫入電路102)提供溫控置位脈沖。在200b處，提供溫控置位脈沖以將少量部分212編程為晶態(tài)。晶態(tài)的電阻低于非晶態(tài)的電阻，并且200b處的存儲單元202具有比200a處的處于基本上的非晶態(tài)的存儲單元202更小的電阻。200b處的部分晶態(tài)和部分非晶態(tài)是存儲單元202的第二大電阻狀態(tài)。
在200c處，提供溫控置位脈沖以將中量部分214編程為晶態(tài)。由于晶態(tài)部分214大于晶態(tài)部分212并且晶態(tài)的電阻低于非晶態(tài)的電阻，因此，200c處的存儲單元202具有比200b處的存儲單元202和200a處的處于非晶態(tài)的存儲單元202更小的電阻。200c處的部分晶態(tài)和部分非晶態(tài)是存儲單元202的第二小電阻狀態(tài)。
在200d處，提供溫控置位脈沖以對幾乎所有的相變材料216編程為晶態(tài)。由于晶態(tài)的電阻低于非晶態(tài)，因此在200d處的存儲單元202具有比200c處的存儲單元202、200b處的存儲單元202、以及200a處的處于非晶態(tài)的存儲單元202更小的電阻。200d處的基本上的晶態(tài)是存儲單元202的最小電阻狀態(tài)。在其他實(shí)施例中，可將存儲單元202編程為任何適當(dāng)數(shù)量的阻值或狀態(tài)。在其他實(shí)施例中，可將存儲單元202設(shè)置為基本上的晶態(tài)，并且可將重置脈沖用于將存儲單元202編程為期望阻值或狀態(tài)。
圖3是示出基于溫度和時間的相變材料的結(jié)晶化的一個實(shí)施例的曲線圖230。曲線圖230包括x軸232上的時間對數(shù)和y軸234上的溫度。在240處表示的溫度TMELT處，相變材料被液化。238處表示的溫度Tx直到236處表示的最小時間(TMrN)，相變材料仍然是非晶形的。在236處的TMIN之后，相變材料開始結(jié)晶。在如242處表示的第一周期之后，大約1％的相變材料被結(jié)晶。在如244處表示的第二周期之后，大約50％的相變材料被結(jié)晶，以及在如246處表示的第三周期之后，大約99％的相變材料被結(jié)晶。因此，通過控制相變材料的溫度和處于該溫度的持續(xù)時間，可以控制結(jié)晶的相變材料的量。
圖4是示出相變材料的電阻和溫度之間關(guān)系的一個實(shí)施例的曲線圖260。曲線圖260包括x軸262上以開爾文(K，Kelvin)為單位的溫度和y軸264上以千歐姆(kΩ)為單位的電阻。通過曲線266示出了編程期間的相變材料的溫度和電阻之間關(guān)系。在低編程溫度(例如，400K)處，相變材料的電阻大約為5.6kΩ。在較高編程溫度(例如，1000K)處，相變材料的電阻大約為1.5kΩ。因此，通過在編程期間確定相變材料的電阻，可以確定相變材料的溫度。
圖5是示出用于對相變存儲單元編程的溫控置位脈沖的一個實(shí)施例的曲線圖300。曲線圖300包括x軸302上的時間、軸304上的電流和電壓、以及軸306上的電阻。由曲線318表示電壓與時間的關(guān)系，由曲線320表示電流與時間的關(guān)系，以及由曲線316表示電阻與時間的關(guān)系。
溫控置位脈沖包括在308、310、312、和314處表示的四個階段。在308處的第一階段中，將小電流施加給存儲單元，以達(dá)到如電壓曲線318的322處表示的相變材料的閾值電壓。在310處的第二階段中，電流增大，直到達(dá)到存儲單元的期望溫度。在一個實(shí)施例中，通過監(jiān)控存儲單元的電阻來確定溫度。在電阻曲線316的324處達(dá)到如由電阻表示的期望溫度。
在312處的第三階段中，施加于存儲單元的電流和電壓在設(shè)定周期內(nèi)維持為恒定值，以使相變材料的期望部分結(jié)晶。結(jié)晶的相變材料的期望部分確定存儲單元的編程狀態(tài)。在314處的第四階段中，相變材料的期望部分已經(jīng)被結(jié)晶。在326處，電流斜降(ramp down)為零。以這種方式，基于相變材料的溫度以及在312處的第三階段中寫入脈沖的長度，將相變存儲單元編程為期望狀態(tài)。
在一個實(shí)施例中，寫入電路102包括電流脈沖發(fā)生器，用于在與所選存儲單元連接的位線上提供電流脈沖。在該實(shí)施例中，監(jiān)控位線電流和位線電壓，以確定存儲單元的電阻，并由此確定存儲單元的溫度。在另一實(shí)施例中，寫入電路102包括電壓源，用于將電壓施加給與所選存儲單元連接的位線。另外，將電壓施加給字線(其控制與所選存儲單元連接的存取裝置)，以從存取裝置向所選存儲單元提供電流脈沖。在該實(shí)施例中，監(jiān)控字線和位線的電壓，以確定存儲單元的電阻，并由此確定存儲單元的溫度。在其他實(shí)施例中，使用了生成電流脈沖的其他方法。在任何情況下，電流脈沖是受溫度控制的，以將所選存儲單元編程為期望的電阻狀態(tài)。
圖6是示出用于將相變存儲單元編程為多個狀態(tài)中的一個的溫控置位脈沖的一個實(shí)施例的曲線圖350。曲線圖350包括x軸352上的時間和y軸354上的電流。溫控置位脈沖356將存儲單元編程為第一狀態(tài)，例如，圖2中所示存儲單元202的狀態(tài)200b。溫控置位脈沖358(其提供比溫控置位脈沖356更大的電流)將存儲單元編程為第二狀態(tài)，例如，圖2中所示存儲單元202的狀態(tài)200c。溫控置位脈沖360(其提供比溫控置位脈沖358更大的電流)將存儲單元編程為第三狀態(tài)，例如，圖2中所示存儲單元202的狀態(tài)200d。溫控置位脈沖356、358、和360都具有相同的脈沖長度，但是它們具有不同的目標(biāo)溫度，由此具有用于將存儲單元編程為不同狀態(tài)的不同電流等級平穩(wěn)狀態(tài)(plateaus)。
圖7是示出用于對相變存儲單元進(jìn)行編程的方法400的一個實(shí)施例的流程圖。在402處，寫入電路102將所選存儲單元106a～106d重置為非晶態(tài)或基本上的非晶態(tài)(例如，圖2中所示存儲單元202的基本上的非晶態(tài)200a)。在404處，根據(jù)存儲單元的期望狀態(tài)，選擇在脈沖施加期間需要維持的目標(biāo)溫度/電阻以及脈沖長度。在406處，在施加電流脈沖期間估計(jì)存儲單元的電阻，并基于該電阻調(diào)節(jié)電流脈沖穩(wěn)定等級。在408處，一旦達(dá)到目標(biāo)電阻/溫度，就保持脈沖達(dá)預(yù)定時間，以將相變存儲單元編程為期望狀態(tài)。在410處，切斷脈沖并完成存儲單元的編程。
圖8是示出用于對相變存儲單元進(jìn)行編程的方法450的另一實(shí)施例的流程圖。在452處，寫入電路102將所選存儲單元106a～106d重置為非晶態(tài)或基本上的非晶態(tài)(例如，圖2中所示存儲單元202的基本上的非晶態(tài)200a)。在454處，根據(jù)存儲單元的期望狀態(tài)，選擇脈沖施加期間需要維持的目標(biāo)溫度以及脈沖長度。在456處，在監(jiān)控存儲單元的相變元件(PCE)電壓以估計(jì)相變元件電阻的同時使電流斜升。相變元件的電阻提供相變元件溫度的指示。在458處，一旦達(dá)到目標(biāo)電流和電壓等級，就停止電流的斜升，并將電流和電壓等級維持為恒定等級。在460處，在預(yù)定脈沖長度內(nèi)施加脈沖，以將相變存儲單元編程為期望狀態(tài)。在462處，切斷脈沖并完成存儲單元的編程。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于將相變存儲單元編程為至少多于兩個的電阻等級或狀態(tài)中的一個的溫控置位脈沖。溫控置位脈沖基于通過在置位脈沖期間監(jiān)控存儲單元的電阻所確定的存儲單元的溫度以及處于該溫度的存儲單元的結(jié)晶時間。以這種方式，可進(jìn)行將存儲單元編程為用于多比特存儲應(yīng)用的中間阻值的精確控制。
盡管本文已示出并描述了具體實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以用各種替換和/或等價的實(shí)現(xiàn)來代替所示出和描述的具體實(shí)施例。本申請應(yīng)覆蓋本文中所述的具體實(shí)施例的改編和變化。因此，本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等同物所限定。
權(quán)利要求
1.一種存儲裝置，包括相變存儲單元；以及電路，用于通過將溫控置位脈沖施加給所述存儲單元來將所述存儲單元編程為多于兩個的狀態(tài)中的一個選定狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其中，所述溫控置位脈沖包括第一階段，其中，所述置位脈沖的電流被增加；第二階段，其中，一旦所述存儲單元的預(yù)定溫度被獲得，則所述置位脈沖的所述電流被維持在恒定等級；以及第三階段，其中，一旦所述電流已被維持為恒定等級達(dá)預(yù)定周期，所述置位脈沖的所述電流就被減小為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲裝置，其中，所述溫控置位脈沖還包括初始階段，其中，初始電流被施加給所述存儲單元，以達(dá)到所述存儲單元的閾值電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲裝置，其中，所述預(yù)定周期包括處于所述預(yù)定溫度的所述存儲單元的結(jié)晶時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其中，所述相變存儲單元包括Ge、Sb、Te、Ga、As、In、Se、和S中的一種。
6.一種存儲器，包括相變存儲單元；以及電路，用于將所述存儲單元編程為多于兩個的可能狀態(tài)中的一個選定狀態(tài)，其中，所述電路通過將電流脈沖施加給所述存儲單元來對所述存儲單元進(jìn)行編程，電流脈沖斜升，直至所述存儲單元的期望電阻被獲得，然后整平所述電流脈沖達(dá)特定時間，以將所述存儲單元設(shè)定為所述選定狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲器，其中，所述電路基于所述存儲單元上的電壓來確定所述存儲單元的電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲器，其中，所述期望電阻基于所述選定狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲器，其中，所述特定時間包括處于所述期望電阻的所述存儲單元的結(jié)晶時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲器，其中，所述相變存儲單元包括Ge、Sb、Te、Ga、As、In、Se、和S中的一種。
11.一種存儲器，包括相變存儲單元，用于存儲至少1.5數(shù)據(jù)比特；以及用于使用溫控置位脈沖來對所述存儲單元進(jìn)行編程的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲器，其中，所述用于使用溫控置位脈沖來對所述存儲單元進(jìn)行編程的裝置包括用于使所述置位脈沖的電流斜升的裝置；用于一旦所述存儲單元的預(yù)定溫度被獲得就將所述置位脈沖的所述電流維持在恒定等級的裝置；以及用于一旦所述電流已被維持為恒定等級達(dá)預(yù)定周期就使所述置位脈沖的所述電流斜降為零的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲器，其中，所述用于使用溫控置位脈沖對所述存儲單元進(jìn)行編程的裝置還包括用于達(dá)到所述存儲單元的閾值電壓的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲器，其中，所述預(yù)定周期包括處于所述預(yù)定溫度的所述存儲單元的結(jié)晶時間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲器，其中，所述相變存儲單元包括Ge、Sb、Te、Ga、As、In、Se、和S中的一種。
16.一種用于對相變存儲單元進(jìn)行編程的方法，所述方法包括將所述存儲單元重置為非晶態(tài)；將電流施加給所述存儲單元；使施加給所述存儲單元的所述電流斜升；監(jiān)控所述存儲單元的電阻，并響應(yīng)于達(dá)到期望值的所述電阻來整平所述電流；維持電流等級達(dá)設(shè)定周期，以將所述存儲單元設(shè)定為期望狀態(tài)；以及一旦所述設(shè)定周期過去，就使所述電流斜降。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述電流施加給所述存儲單元包括將所述電流施加給所述存儲單元以達(dá)到所述存儲單元的閾值電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，維持電流等級達(dá)設(shè)定周期包括維持所述電流等級達(dá)所述存儲單元的結(jié)晶時間。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述電流施加給所述存儲單元包括將所述電流施加給連接至所述存儲單元的位線，以及其中，監(jiān)控所述存儲單元的電阻包括基于所述電流和位線電壓確定所述存儲單元的電阻。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述電流施加給所述存儲單元包括將第一電壓施加給連接至所述存儲單元的位線以及將第二電壓施加給連接至所述存儲單元的存取裝置的字線，以提供所述電流，以及其中，監(jiān)控所述存儲單元的電阻包括基于所述第一電壓和所述第二電壓來確定所述存儲單元電阻。
21.一種用于對相變存儲單元進(jìn)行編程的方法，所述方法包括將所述存儲單元重置為非晶態(tài)；將電流施加給所述存儲單元；使施加給所述存儲單元的電流斜升；監(jiān)控所述存儲單元上的電壓，并響應(yīng)于達(dá)到期望值的所述電壓和電流來整平所述電流；維持所述電流和電壓達(dá)設(shè)定周期，以將所述存儲單元設(shè)定為期望狀態(tài)；以及一旦所述設(shè)定周期過去，就使所述電流斜降。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，將所述電流施加給所述存儲單元包括將所述電流施加給所述存儲單元以達(dá)到所述存儲單元的閾值電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，維持所述電流和電壓達(dá)設(shè)定周期包括維持所述電流和電壓達(dá)所述存儲單元的結(jié)晶時間。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，將所述電流施加給所述存儲單元包括將所述電流施加給連接至所述存儲單元的位線。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，將所述電流施加給所述存儲單元包括將第一電壓施加給連接至所述存儲單元的位線以及將第二電壓施加給連接至所述存儲單元的存取裝置的字線，以提供所述電流。
全文摘要
一種存儲裝置，包括相變存儲單元和電路。該電路用于通過將溫控置位脈沖施加給存儲單元來將存儲單元編程為多于兩個的狀態(tài)中的一個選定狀態(tài)。
文檔編號G11C11/56GK101093723SQ20071011156
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者托馬斯·哈普, 揚(yáng)·鮑里斯·菲利普 申請人:奇夢達(dá)北美公司