多位存儲(chǔ)器單元的條件編程的制作方法
【專利摘要】用于編程多級(jí)金屬氧化物存儲(chǔ)器單元的改進(jìn)的方法平衡了施加的電壓和電流以提供改進(jìn)的性能。將存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到較低電阻狀態(tài)的設(shè)置編程通過確定對(duì)于在該編程中要達(dá)到的目標(biāo)電阻狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷汉碗娏飨拗啤⑷缓笫┘泳哂写_定的設(shè)置電特性的脈沖而完成。將存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到較高電阻狀態(tài)的復(fù)位編程通過確定對(duì)于在該編程中要達(dá)到的目標(biāo)電阻狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷汉涂蛇x的電流限制、然后施加具有確定的電特性的脈沖而完成。用于確定適當(dāng)?shù)脑O(shè)置或復(fù)位編程電壓和電流值的算法提供了有效的編程而不對(duì)存儲(chǔ)器元件施加壓力。編程脈沖的電特性可以存儲(chǔ)在表查找操作算法中使用的數(shù)據(jù)表中。
【專利說明】多位存儲(chǔ)器單元的條件編程
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求在2011年3月18日提交的美國申請(qǐng)13/051，885的優(yōu)先權(quán)，其全部被合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請(qǐng)涉及包含存儲(chǔ)器陣列的半導(dǎo)體集成電路，特別涉及對(duì)多級(jí)存儲(chǔ)器單元編程的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存(storage class memory, SCM)器件的發(fā)展已經(jīng)模糊了計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體行業(yè)中的儲(chǔ)存器(storage,存儲(chǔ)器)(慢、不昂貴并且非易失性)和存儲(chǔ)器(memory,內(nèi)存)(快速，昂貴并且易失性)之間的界限。金屬氧化物多級(jí)單元(MLC)存儲(chǔ)器是用于實(shí)現(xiàn)諸如非易失性、短存取時(shí)間、每位低成本以及固態(tài)要求的所有的SCM特征的最有前途的候選之一。通?；诹慷软?xiàng)F2或者“特征尺寸的平方”來比較SCM單元。F2量度越小，每單位面積有越多的SCM單元。在三維(3D)垂直存儲(chǔ)器陣列架構(gòu)中，由金屬氧化物電阻器元件指出的電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)可能能夠以八層的堆疊實(shí)現(xiàn)0.5F2。八層的堆疊可能帶來技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小的嚴(yán)峻的集成挑戰(zhàn)。但是，四級(jí)的多級(jí)單元(MLC)操作幫助以一半數(shù)量的存儲(chǔ)器單元層實(shí)現(xiàn)相同的F2量度。作為公知的因素，金屬氧化物存儲(chǔ)器單元已經(jīng)操作在擊穿區(qū)(breakdown region)。對(duì)于MLC存儲(chǔ)器的固態(tài)存儲(chǔ)器件應(yīng)用中的最低耐用性要求比技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小的單級(jí)單元(SLC)存儲(chǔ)器低得多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]各個(gè)實(shí)施例包括用于編程多級(jí)金屬氧化物層存儲(chǔ)器單元的改進(jìn)的方法，這些方法平衡了施加的電壓和電流以提供改進(jìn)的性能。實(shí)施例方法可以包括以下操作:接收要寫到該存儲(chǔ)器器件的數(shù)據(jù)；選擇接收的數(shù)據(jù)的至少一部分要被寫到的存儲(chǔ)器單元；確定所選存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)；確定用于表示數(shù)據(jù)要被寫到所選存儲(chǔ)器單元的目標(biāo)電阻狀態(tài)；基于當(dāng)前電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)，確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻；基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻，確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性；以及向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖。確定的編程脈沖的電特性可以包括該編程脈沖的電壓和電流限制。確定的電特性還可以包括基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻的編程脈沖的持續(xù)時(shí)間，在此情況下，向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖可以包括施加這樣的編程脈沖達(dá)確定的持續(xù)時(shí)間?？梢允褂媚繕?biāo)電阻狀態(tài)以及編程將涉及增加(RESET)還是降低(SET)所選存儲(chǔ)器單元的電阻在表查找操作中進(jìn)行確定編程脈沖的電特性。在一個(gè)實(shí)施例中，在編程脈沖之后可以檢查存儲(chǔ)器單元的得到的電阻，并且如果得到的電阻不在關(guān)于目標(biāo)電阻的閾值限制的容限帶內(nèi)，則可以施加第二編程脈沖。在另一實(shí)施例中，可以分步驟完成存儲(chǔ)器單元的編程，每個(gè)步驟涉及具有對(duì)每個(gè)編程步驟確定的電特性(電壓、電流限制和持續(xù)時(shí)間)的編程脈沖。
[0006]實(shí)施例還包括存儲(chǔ)器器件，所述存儲(chǔ)器器件包括:位于多條字線和多條位線之間的多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元的陣列；存儲(chǔ)器控制器電路；位線控制器，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)而選擇位線；字線控制器，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)而選擇字線；編程脈沖發(fā)生器電路，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)產(chǎn)生具有用于向所選存儲(chǔ)器單元寫入數(shù)據(jù)的電壓的編程脈沖；電流限制電路，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)限制在編程脈沖期間流經(jīng)所選存儲(chǔ)器單元的電流；以及電阻狀態(tài)確定電路，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路、所述位線控制器和所述字線控制器，并且配置為確定所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)。在這樣的存儲(chǔ)器器件中，存儲(chǔ)器控制器電路配置為控制位線和字線解碼器以及脈沖發(fā)生器電路使得該器件進(jìn)行包括以下的數(shù)據(jù)寫操作:接收要被寫到存儲(chǔ)器器件的數(shù)據(jù)；激活位線和字線控制器以選擇接收的數(shù)據(jù)的一部分將被寫到的存儲(chǔ)器單元；從電阻狀態(tài)確定電路獲得所選存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)；確定用于表示數(shù)據(jù)要被寫到所選存儲(chǔ)部件的目標(biāo)電阻狀態(tài)；基于當(dāng)前電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)，確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻；基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻，確定將把所選存儲(chǔ)部件的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性(即電壓、電流限制以及可選的脈沖持續(xù)時(shí)間)；以及激活脈沖發(fā)生電路和電流限制電路以向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器器件可以包括:存儲(chǔ)部件的陣列，用于以多個(gè)相關(guān)的電阻狀態(tài)的形式存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)位；用于接收要寫到該存儲(chǔ)器器件的數(shù)據(jù)的部件；用于選擇接收的數(shù)據(jù)的至少一部分要被寫到的存儲(chǔ)部件的部件；用于獲得所選存儲(chǔ)部件的當(dāng)前電阻狀態(tài)的部件；用于確定用于表示數(shù)據(jù)要被寫到所選存儲(chǔ)部件的目標(biāo)電阻狀態(tài)的部件；用于基于當(dāng)前電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻的部件；用于基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻確定將把所選存儲(chǔ)部件的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性的部件；以及用于向所選存儲(chǔ)部件施加具有確定的電特性的編程脈沖的部件。
[0008]在實(shí)施例存儲(chǔ)器器件中，存儲(chǔ)器單元和存儲(chǔ)部件可以是多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元，所述多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元包括雙極性金屬氧化物電阻元件，該雙極性金屬氧化物電阻元件可以由氧化鉿(HfOx)、氧化鎳(NiO)和氧化鈦(例如TiO2)或另一金屬氧化物制成，并且可以具有四個(gè)、六個(gè)或更多編程級(jí)別(即電阻狀態(tài))來存儲(chǔ)多于一位數(shù)據(jù)。在這樣的存儲(chǔ)器器件中，編程脈沖電特性可以作為表存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，使能夠使用目標(biāo)電阻狀態(tài)以及編程將涉及增加(RESET)或降低(SET)存儲(chǔ)器單元的電阻在表查找操作中確定編程脈沖的電特性。該存儲(chǔ)器控制器電路還可以配置為使得如果要寫在單元中的數(shù)據(jù)已經(jīng)表示在該單元中(即，當(dāng)前電阻狀態(tài)在目標(biāo)電阻狀態(tài)的容限限制內(nèi))，則不施加編程脈沖。該存儲(chǔ)器控制器電路還可以配置為確定從編程脈沖得到的所選存儲(chǔ)器單元的電阻，然后如果得到的電阻不在目標(biāo)電阻狀態(tài)的容限閾值限制內(nèi)，則施加另一編程脈沖。該存儲(chǔ)器控制器電路還可以配置為確定并施加最終得到目標(biāo)電阻狀態(tài)的一系列編程脈沖。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]合并于此并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖例示了本發(fā)明的示例實(shí)施例，并且與以上給出的概括性描述以及以下給出的詳細(xì)描述一起用于說明本發(fā)明的特征。
[0010]圖1適合于與各個(gè)實(shí)施例一起使用的單個(gè)金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器單元的電路元件圖。
[0011]圖2是可以在集成電路內(nèi)實(shí)現(xiàn)的單個(gè)金屬氧化物存儲(chǔ)器單元的截面圖。
[0012]圖3是適合于與各個(gè)實(shí)施例一起使用的金屬氧化物多級(jí)單元存儲(chǔ)器陣列的一部分的剖視圖。
[0013]圖4A和4B是例示可以用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例的一些電路組件的金屬氧化物存儲(chǔ)器陣列的部分的電路框圖。
[0014]圖5是例示金屬氧化物多級(jí)存儲(chǔ)器單元中的存儲(chǔ)器元件電阻率狀態(tài)的全體的圖。
[0015]圖6是例示金屬氧化物多級(jí)存儲(chǔ)器單元中的存儲(chǔ)器元件電阻率狀態(tài)的累積分布函數(shù)的圖。
[0016]圖7是例示在給定讀取電壓時(shí)四級(jí)的多級(jí)單元存儲(chǔ)器元件中的讀取電路的差別的圖。
[0017]圖8是例示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的確定設(shè)置編程電壓和電流的圖。
[0018]圖9是例示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的確定復(fù)位編程電壓和電流的圖。
[0019]圖1OA和IOB是例示存儲(chǔ)器中的適合于實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)表。
[0020]圖11是用于編程雙極性金屬氧化物多級(jí)單元存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)施例方法的處理流程圖。
[0021]圖12是用于編程雙極性金屬氧化物多級(jí)單元存儲(chǔ)器的另一實(shí)施例方法的處理流程圖。
[0022]圖13是用于編程雙極性金屬氧化物多級(jí)單元存儲(chǔ)器的另一實(shí)施例方法的處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]將參考附圖詳細(xì)描述各個(gè)實(shí)施例。無論何處，附圖通篇將使用相同的參考數(shù)字來指代相同或類似的部分。對(duì)具體例子和實(shí)現(xiàn)方式的參考是為了例示的目的，而不意圖限制本發(fā)明或權(quán)利要求的范圍。附圖不是按比例的，并且以簡(jiǎn)化形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以有助于描述各個(gè)實(shí)施例。
[0024]在此使用詞語“示例的”以意味“當(dāng)作例子、實(shí)例或例示”。在此被描述為“示例的”的任何實(shí)現(xiàn)方式不是一定被理解為比其他實(shí)現(xiàn)方式更優(yōu)選或更有利。在此使用術(shù)語“字線”和“位線”來指代存儲(chǔ)器單元陣列之內(nèi)和之間的電連接。
[0025]在各個(gè)實(shí)施例中，通過選擇性地向金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器單元施加電壓和電流以致使它們從一個(gè)電阻級(jí)別改變到另一電阻級(jí)別而編程存儲(chǔ)器單元，得到的電阻是可測(cè)量的以確定該單元(即存儲(chǔ)在該單元中的數(shù)據(jù))的狀態(tài)。如在此使用的，從較高電阻狀態(tài)到較低電阻狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)诖吮环Q為設(shè)置(SET)轉(zhuǎn)變，根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，其受設(shè)置電流、設(shè)置或編程電壓、或者設(shè)置或編程脈沖影響。如在此使用的，從較低電阻狀態(tài)到較高電阻狀態(tài)的相反轉(zhuǎn)變被稱為復(fù)位(RESET)轉(zhuǎn)變，根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，其受復(fù)位電流、復(fù)位電壓或者復(fù)位脈沖影響。
[0026]各個(gè)實(shí)施例提供了平衡施加的電壓和電流以提供改進(jìn)的性能的用于編程多級(jí)金屬氧化物電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)的改進(jìn)的方法。在各個(gè)實(shí)施例中，通過確定對(duì)于在編程中要達(dá)到的狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷汉碗娏飨拗迫缓笙蛩x的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器單元施加具有確定的設(shè)置編程電壓和電流的脈沖來完成將存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到較低電阻狀態(tài)的設(shè)置編程。類似地，通過確定對(duì)于在編程中要達(dá)到的狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷汉?可選地)電流限制然后向所選的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器單元施加具有確定的復(fù)位編程電壓和電流的脈沖來完成將存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到較高電阻狀態(tài)的復(fù)位編程。用于確定適當(dāng)?shù)脑O(shè)置或復(fù)位編程電壓和電流值的算法提供了有效的編程而不對(duì)存儲(chǔ)器元件施加壓力。具體地，設(shè)置編程方法施加對(duì)于每個(gè)隨后的編程級(jí)增加電流限制而降低電壓電平(即降低電阻狀態(tài))的脈沖，而復(fù)位編程方法施加對(duì)于每個(gè)隨后的編程級(jí)降低電流而增加電壓(即提高電阻狀態(tài))的脈沖。在特征是諸如HfO2的雙極性金屬氧化物電阻率元件的實(shí)施例中，設(shè)置和復(fù)位電壓極性相反(例如，設(shè)置電壓是負(fù)的，并且復(fù)位電壓是正的)，這使能直接寫多級(jí)存儲(chǔ)器單元。直接寫多級(jí)存儲(chǔ)器單元意味著存儲(chǔ)器單元可以直接被編程到任意的其各個(gè)存儲(chǔ)器狀態(tài)(即與具體位樣式相關(guān)的電阻狀態(tài))而無需在編程到期望的狀態(tài)之前首先清除或復(fù)位單元。這樣的金屬氧化物直接寫MLC技術(shù)提供了能夠迅速編程的低成本、高密度的儲(chǔ)存存儲(chǔ)器陣列。
[0027]已經(jīng)提出了金屬氧化物RRAM存儲(chǔ)器的多個(gè)架構(gòu)和配置。參考圖1_4的以下描述提供了適合于與各個(gè)實(shí)施例一起使用的雙極性金屬氧化物多級(jí)單元(MLC)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和配置的概況。例如，在美國專利第7，463，536,7, 706, 169和7，745，312號(hào)以及美國專利公開第2008/0007989和2010/0157652號(hào)中公開了對(duì)于金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和替換配置，所有這些專利和專利公開被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人并且通過參考合并于此用于公開金屬氧化物RRAM存儲(chǔ)器單元制造、配置、編程和讀取電路和操作的部分。一些實(shí)施例還可以使用如在美國專利公開第2010/0259960號(hào)中公開的在小的子陣列中沒有操縱元件的存儲(chǔ)器單元的替換陣列組織，該專利公開通過參考合并于此用于公開這樣的存儲(chǔ)器陣列和單元結(jié)構(gòu)的部分。
[0028]參考圖1，電阻存儲(chǔ)器可以形成為包括耦接在字線104和位線106之間的可轉(zhuǎn)變的電阻元件102 (例如單元100本身的存儲(chǔ)器元件的儲(chǔ)存元件)的電路元件。通過將電阻材料102的電阻率級(jí)別轉(zhuǎn)變到可識(shí)別的電阻狀態(tài)，信息可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器元件100中?？勺R(shí)別的電阻狀態(tài)是落在與某些數(shù)據(jù)位樣式(例如在四級(jí)MLC元件中的00、01、10和11)相關(guān)的某些閾值限(即電阻的范圍)以內(nèi)的整個(gè)元件的可測(cè)量的電阻。然后可以通過完成在字線104和位線106之間的電路來感測(cè)整個(gè)電阻材料102的電阻而確定這樣的信息，該電路跨過該存儲(chǔ)器單元施加電壓，得到的電流或電壓降由以下更全面描述的讀感測(cè)電路測(cè)量。通常，電阻存儲(chǔ)器元件100包括諸如二極管108的操縱元件，其用于在該元件未被尋址時(shí)最小化否則將流經(jīng)該元件的漏電流。可以使用諸如晶體管的其他操縱元件或者甚至在小的子陣列中沒有操縱元件的存儲(chǔ)器單元。
[0029]可以由包括反熔絲電介質(zhì)、熔絲、串聯(lián)布置的二極管和反熔絲電介質(zhì)、多晶硅記憶效應(yīng)材料、金屬氧化物或可切換復(fù)雜金屬氧化物材料、碳納米管材料、石墨烯可切換電阻率材料、相變材料、導(dǎo)電橋元件、電解質(zhì)切換材料、可切換聚合物材料或者諸如非晶、多晶或微晶碳或石墨材料的碳電阻率切換材料的各種可變電阻材料來制造電阻元件102。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電阻元件102由展現(xiàn)雙極性(即可逆電阻)特征的金屬氧化物制造，包括例如氧化鉿(HfOx)、氧化鎳(NiO)和氧化鈦(例如Ti02)。其他涉及的電阻率切換二進(jìn)制金屬氧化物或氮化合物包括 NixOy、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy、ZrxOy、BxNy、AlxNy0 例子是定比化合物 NiO, Nb2O5' Ti02、HfO2, A1203> MgOx、CoO, CrO2, W、ZnO, ZrO, BN 和AlN,但是可以優(yōu)選非定比化合物。
[0030]雙極性可變電阻金屬氧化物(例如HfOx)表現(xiàn)出通過施加具有第一極性(例如負(fù)電壓)的電脈沖可以降低(設(shè)置)電阻級(jí)別并且通過施加具有相反極性(例如正電壓)的電脈沖可以增加(復(fù)位)電阻級(jí)別的方便的特性。此雙極性特性簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)器元件的編程，因?yàn)榭梢允┘泳幊堂}沖以逐步增加或逐步降低電阻來達(dá)到期望的編程狀態(tài)而無需完全復(fù)位該器件以及依次經(jīng)歷(sequence)—系列電阻狀態(tài)來達(dá)到目標(biāo)電阻狀態(tài)。
[0031]通常使用形成諸如圖2所示的柱配置的半導(dǎo)體制造技術(shù)在存儲(chǔ)器陣列中形成這樣的電阻率切換存儲(chǔ)器單元。例如，通常的金屬氧化物電阻率存儲(chǔ)器元件100可以以一系列層102到208形成在字線104和位線106之間。例如，此材料可以包括用于向諸如S1、Ge或者SiGe P_I_N或P-N 二極管的二極管108傳導(dǎo)電勢(shì)的諸如由氮化鈦(TiN)制造的導(dǎo)電連接層。第二導(dǎo)電層206 (例如TiN)可以將二極管108耦接到諸如氧化鈦(TiO2)的緩沖層204。金屬氧化物電阻(即電阻率切換)元件102可以耦接到緩沖層204以及耦接到導(dǎo)電層202 (例如TiN)，該導(dǎo)電層202電連接到位線106。在各個(gè)實(shí)施例中，施加到字線104和位線106之間的存儲(chǔ)器元件100的電壓和電流致使該金屬氧化物電阻元件102以使能存儲(chǔ)信息的方式從一個(gè)電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一電阻狀態(tài)。
[0032]圖3例示存儲(chǔ)器單元元件100如何可以密集地封裝在第一層中的一系列平行字線104以及第二級(jí)中的位線106的正交的平行陣列之間的陣列中。圖3例示這樣的陣列中的特征尺寸如何是每個(gè)存儲(chǔ)器單元元件100的尺寸。
[0033]諸如圖3所示的存儲(chǔ)器單元的陣列可以連接到驅(qū)動(dòng)器和解碼器電路以便創(chuàng)建存儲(chǔ)器芯片400。存儲(chǔ)器芯片400可以包括存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)401，其配置為在需要時(shí)設(shè)置或復(fù)位存儲(chǔ)器單元元件100的電阻以向這些單元寫數(shù)據(jù)。在圖4A中示出這樣的存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)401中的示例的驅(qū)動(dòng)器和解碼器電路元件的框圖。如該圖所示，耦接在多條字線104和位線106之間的存儲(chǔ)器單元100的陣列通常電耦接到各自的字線解碼器406和位線解碼器408，這些字線解碼器406和位線解碼器408可以由存儲(chǔ)器控制器電路402控制。這些解碼器電路通常包括使得各條字線和位線可被選擇用于由電阻或電流測(cè)量電路感測(cè)的多個(gè)開關(guān)。因此，為了讀取存儲(chǔ)器單元100，響應(yīng)于來自存儲(chǔ)器控制器電路403的信號(hào)而啟動(dòng)字線和位線解碼器406、408以選擇耦接到該具體單元的字線和位線并且用于將該電路連接到電壓、電阻或電流測(cè)量電路613 (圖4B中所示)。
[0034]為了將數(shù)據(jù)寫到金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器單元100，根據(jù)實(shí)施例，將電脈沖施加到每個(gè)單元。為了使能夠產(chǎn)生這樣的脈沖并將其應(yīng)用于各個(gè)存儲(chǔ)器單元100，存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)401可以包括電壓控制電路404，該電壓控制電路404配置為響應(yīng)于來自存儲(chǔ)器控制器電路402的控制信號(hào)輸出適當(dāng)?shù)膶挾?即持續(xù)時(shí)間)和電壓幅度/量值(大??？ magnitude)的電壓脈沖以完成存儲(chǔ)器單元編程。電壓控制電路404可以耦接到電壓源，比如提供適合于讀取操作的電壓(Vread)的電壓源、提供適合于復(fù)位操作的電壓(V_rt)的電壓源和/或提供適合于設(shè)置操作的電壓(Vset)的電壓源。或者，電壓控制電路404可以耦接到單個(gè)(或更多)電壓源并且包括配置為使能夠輸出處于可選的預(yù)定電勢(shì)的電壓脈沖的電路(例如，可由開關(guān)陣列選擇的一堆(bank)電阻器)。電壓控制電路404可以配置為接收來自存儲(chǔ)器控制器電路402的用于識(shí)別要進(jìn)行的存儲(chǔ)器寫操作的類型的控制信號(hào)。電壓控制電路404還可以配置為確定要產(chǎn)生的讀取或編程脈沖的適當(dāng)?shù)碾妷汉统掷m(xù)時(shí)間以及該產(chǎn)生的脈沖應(yīng)該施加到的電路(例如位線解碼器408或位線脈沖施加電路412a-412d)。例如，作為進(jìn)行存儲(chǔ)器單元設(shè)置操作的部分，電壓控制電路404可以輸出具有電壓-Vset的脈沖，其具有被選擇為致使所選存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到較低電阻率狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，該脈沖連接到適當(dāng)?shù)奈痪€脈沖施加電路412a-412d。位線脈沖施加電路412a_412d可以是配置為比如響應(yīng)于來自位線解碼器408的控制信號(hào)將相應(yīng)的位線連接到電壓控制電路404達(dá)存儲(chǔ)器讀取或編程(即設(shè)置或復(fù)位)操作的持續(xù)時(shí)間的簡(jiǎn)單的開關(guān)或晶體管(例如單個(gè)器件驅(qū)動(dòng)器)。
[0035]電壓控制電路404還可以包括電流限制電路414以便以在各個(gè)實(shí)施例中確定的電流限制施加由電壓控制電路404輸出的存儲(chǔ)器設(shè)置或復(fù)位脈沖。在此實(shí)施例中，電壓控制電路404中的電流限制電路414將限制施加到位線的總電流?；蛘撸娏飨拗齐娐?14可以實(shí)現(xiàn)在經(jīng)過被編程的存儲(chǔ)器元件的電路的字線部分上。例如，電流限制電路414可以實(shí)現(xiàn)為字線解碼器406或相關(guān)聯(lián)的電路的部分。因此，盡管電壓控制電路404可以輸出耦接到位線的電壓脈沖，耦接到字線解碼器406的電流限制電路可以限制穿過所選的存儲(chǔ)器單元的總電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意各種電流限制電路可以用于電流限制電路414，其可以被包括在電壓控制電路404、字線解碼器406、位線解碼器408或者存儲(chǔ)器芯片400的其他電路組件中。
[0036]存儲(chǔ)器控制電路402可以配置為響應(yīng)于比如經(jīng)由一條或多條控制輸入導(dǎo)線(未示出)從外部處理器控制接收的輸入/輸出(I/o)信號(hào)而控制電壓控制電路404、位線解碼器408和字線解碼器406以影響存儲(chǔ)器芯片400的操作。如上所述，存儲(chǔ)器控制電路402可以控制對(duì)于諸如讀取、設(shè)置或復(fù)位的給定操作被訪問的位線和字線兩者以及施加用于該操作的適當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷嚎刂齐娐?04。
[0037]如以下更全面地描述的，各個(gè)實(shí)施例涉及控制的電壓的施加以及電流限制以便有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)多級(jí)存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器單元單位的設(shè)置和復(fù)位編程。為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器控制器電路402可以配置有用于進(jìn)行以下所述的實(shí)施例方法的操作的可執(zhí)行指令(其可以實(shí)現(xiàn)在軟件、固件或軟件和固件的組合中)。另外，存儲(chǔ)器控制器電路402可以包括存儲(chǔ)器410，根據(jù)實(shí)施例，適合與實(shí)現(xiàn)特定設(shè)置或復(fù)位操作的電壓、電流和脈沖寬度特性存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器410上。如下所述，這樣的電壓、電流和脈沖寬度特性可以存儲(chǔ)在可以經(jīng)過存儲(chǔ)器控制器電路402進(jìn)行的表查找算法而訪問的數(shù)據(jù)表中。
[0038]在圖4B中例示了對(duì)于實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例方法有用的存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)600的替換實(shí)施例。此圖示出存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)600包括用于產(chǎn)生設(shè)置、復(fù)位和讀取模式脈沖的分離的電路塊。在圖4B所示的實(shí)施例中，通過將所選位線耦接到相應(yīng)的SELN總線而以反向偏壓(即負(fù)電壓)模式實(shí)現(xiàn)復(fù)位編程脈沖。在此實(shí)施例中，復(fù)位驅(qū)動(dòng)器615耦接到表示到SELN總線的路徑的SELN總線617.實(shí)質(zhì)上，這表示最終耦接到用于所選陣列塊的SELN總線片段的路徑。要寫入的數(shù)據(jù)信息被接受到I/o邏輯601中，在總線602上傳送到寫鎖存塊604，在總線607上傳送到控制邏輯608，控制邏輯608然后通過控制線612控制復(fù)位驅(qū)動(dòng)器615。在其他實(shí)施例中，可以以反向偏壓模式實(shí)現(xiàn)設(shè)置操作，并且可以以正向偏壓模式實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，在此情況下在圖4B中的設(shè)置驅(qū)動(dòng)器和復(fù)位驅(qū)動(dòng)器位置互換。
[0039]在圖4B所示的實(shí)施例中，以正向偏壓(即正電壓)模式實(shí)現(xiàn)設(shè)置數(shù)據(jù)寫入操作，所選位線耦接到相應(yīng)的SELN總線。因?yàn)樵O(shè)置和讀取模式兩者可以利用正向偏壓模式，所以設(shè)置驅(qū)動(dòng)器614和讀感測(cè)放大器613兩者可以耦接到SELN總線616，該SELB總線616表示到SELB總線的路徑。所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)可以由讀感測(cè)放大器613確定，該讀感測(cè)放大器613確定當(dāng)向該單元施加給定電壓時(shí)穿過該單元的電流或電壓降，從該電流或電壓降可以確定電阻。由讀感測(cè)放大器613確定的數(shù)據(jù)可以通過總線609傳送到讀鎖存器605，通過總線603傳送到I/O邏輯601。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，可以提供各條總線606、610和611用于可以將編程電流限制到確定的限制的編程控制循環(huán)。這些總線還提供在寫之前的讀能力以確定例如在隨后的編程操作期間應(yīng)該被保持的任何先前被編程的狀態(tài)(例如LSB數(shù)據(jù)位或者當(dāng)前電阻狀態(tài))。在一些實(shí)施例中，設(shè)置驅(qū)動(dòng)器614和復(fù)位驅(qū)動(dòng)器615可以被包括在圖4A的電壓控制電路404中，并且總線616和617將404連接到脈沖線施加電路412a_412d。
[0040]在美國專利第7，463，536中公開了關(guān)于與讀取和編程電阻存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)的電路元件的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，通過參考將其合并于此用于這些電路元件的公開。
[0041]在一些實(shí)施例中，在對(duì)圖4A中的電路的以上描述中，對(duì)于電壓控制電路404經(jīng)由位線脈沖施加電路412a-412d連接到位線的參考僅僅是為了例示的目的。在一個(gè)替換配置中，可以以類似的方式通過電壓控制電路404向字線施加電壓脈沖。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，以上討論的圖4A和4B中所示的具體電路元件是各個(gè)實(shí)施例的僅兩個(gè)實(shí)現(xiàn)方式的例子；本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以在各種不同的電路和組件配置中實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。
[0042]盡管金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器單元是低成本的并且可以制造在密集的單元陣列中，但是通過增加每個(gè)單元可以保存的存儲(chǔ)器狀態(tài)的數(shù)量，該陣列的存儲(chǔ)器密度會(huì)顯著增加。首先，電子存儲(chǔ)器陣列單元具有兩個(gè)狀態(tài)，即低電阻狀態(tài)和高電阻狀態(tài)。但是，各個(gè)實(shí)施例使得能夠用多個(gè)電阻狀態(tài)編程存儲(chǔ)器單元，由此增加每個(gè)存儲(chǔ)器單元100中可以編碼的位的數(shù)量。例如，在此參考用四個(gè)不同狀態(tài)的電阻率狀態(tài)編程存儲(chǔ)器單元、由此使能夠存儲(chǔ)兩位信息(即00 ；01 ;10和11)來描述各個(gè)實(shí)施例。這通過使用設(shè)置和復(fù)位編程方法來配置電阻元件102以便其具有四個(gè)可檢測(cè)的電阻狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)。
[0043]實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)目勺冸娮枨袚Q元件的多級(jí)存儲(chǔ)器單元可以達(dá)到具有充分不同的電阻級(jí)別的多個(gè)不同的電阻狀態(tài)以使得能夠由存儲(chǔ)器單元中的電阻或電流傳感器準(zhǔn)確地感測(cè)狀態(tài)。例如，圖5示出已被編程到四個(gè)區(qū)別的電阻級(jí)別A、B、C、D的采用諸如以上參考圖2所述的HfO2層的可變電阻切換元件的電阻值的概率函數(shù)。如圖5所示，應(yīng)用各個(gè)實(shí)施例的設(shè)置和復(fù)位方法使能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)HfO2存儲(chǔ)器單元配置到可識(shí)別的電阻狀態(tài)。圖6例示已經(jīng)被編程到四個(gè)區(qū)別的電阻級(jí)別A、B、C、D的HfO2層的累積分布函數(shù)。如圖6所示，在這樣的存儲(chǔ)器單元的具體電阻狀態(tài)內(nèi)的成員(population)分布以及電阻狀態(tài)之間的電阻率的差別提供了使能夠?qū)崿F(xiàn)可以準(zhǔn)確地識(shí)別被編程到具體存儲(chǔ)器狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的高概率的充足的余量。在意圖(mean)或目標(biāo)電阻狀態(tài)之間的此余量可以適應(yīng)在編程操作中達(dá)到的電阻狀態(tài)的變化性。如果存儲(chǔ)器單元的電阻落在對(duì)于給定電阻狀態(tài)的最小電阻閾值和最大電阻閾值之間，則該存儲(chǔ)器單元將被識(shí)別為處于該電阻狀態(tài)。因此，實(shí)施例方法確定被期望得到表現(xiàn)出落在對(duì)于目標(biāo)電阻狀態(tài)最大和最小閾值限制內(nèi)的電阻(即希望的電阻)的存儲(chǔ)器單元的編程脈沖特性(即電壓、電流和持續(xù)時(shí)間)。
[0044]可以通過向單元施加讀取電壓(Viead)并測(cè)量經(jīng)過該存儲(chǔ)器單元的得到電流(讀取電流或Irell)來讀取電極金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器狀態(tài)。如圖7所示，由于各個(gè)電阻狀態(tài)之間的電阻的顯著差別(見圖6)，對(duì)于每個(gè)電阻狀態(tài)可以被趕出的讀取電流的差別足夠大以使能夠準(zhǔn)確確定存儲(chǔ)器狀態(tài)。如需要，可以通過增加在讀取操作中施加到單元的讀取電壓VMad來增加該電流的差別。
[0045]還可以通過基于閾值比較的序列而不是比較讀取電流(或計(jì)算的電阻)與預(yù)定狀態(tài)而確定讀取狀態(tài)來增加對(duì)電極金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器狀態(tài)的準(zhǔn)確讀取。例如，讀取操作可能涉及首先確定讀取電流是否大于第一閾值(II)。如果讀取電流小于該第一閾值11，則可以確定該存儲(chǔ)器單元處于第一存儲(chǔ)器狀態(tài)(圖7中的狀態(tài)D )。如果讀取電流大于該第一閾值，則讀取操作可以確定讀取電流是否大于第二閾值(12)。如果讀取電流小于第二閾值12，則可以確定該存儲(chǔ)器單元處于第二存儲(chǔ)器狀態(tài)(圖7中的狀態(tài)C)。如果讀取電流大于該第二閾值，則對(duì)請(qǐng)操作可以確定讀取電流是否大于第三閾值(13)。如果讀取電流小于該第三閾值13，則可以確定該存儲(chǔ)器單元處于第三存儲(chǔ)器狀態(tài)(圖7中的狀態(tài)B)。如果讀取電流大于該第三閾值，則可以確定該存儲(chǔ)器單元處于第四存儲(chǔ)器狀態(tài)(圖7中的狀態(tài)A)。通過有效地標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)器單元電阻落入的最大和最小電阻閾值，讀取狀態(tài)與相繼的閾值電流值的此順序比較可以適應(yīng)大量的存儲(chǔ)器單元將表現(xiàn)出的電阻狀態(tài)的不可避免的分布。
[0046]在電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器器件中將金屬氧化物元件編程到各個(gè)電阻狀態(tài)可能是困難的，帶來了商業(yè)上實(shí)現(xiàn)這樣的器件的技術(shù)挑戰(zhàn)。這樣的難題部分是由于電阻和電流之間的反向關(guān)系以及電阻元件轉(zhuǎn)變到新的電阻狀態(tài)的方式。當(dāng)施加設(shè)置編程電壓脈沖以將金屬氧化物轉(zhuǎn)變到較低電阻狀態(tài)時(shí)，由于歐姆定律:I=V/R，隨著電阻下降，施加的電流會(huì)明顯增力口。因?yàn)樵诮苟蒔=I2R之下，在存儲(chǔ)器電阻元件內(nèi)消耗的功率與電流極大地相關(guān)，隨著存儲(chǔ)器元件轉(zhuǎn)變到較低電阻而可能發(fā)生的經(jīng)過該元件的電流的迅速增加可以導(dǎo)致該存儲(chǔ)器元件消耗的功率的顯著增加。這可以引起存儲(chǔ)器元件中的熱應(yīng)力(heating stress)。在一些器件中，失控的(runaway)熱量可以導(dǎo)致器件的電阻率的進(jìn)一步降低，引起電流和熱量的進(jìn)一步增加，這可以導(dǎo)致對(duì)存儲(chǔ)器元件的編程的失控。如果不控制，這樣的失控的熱量會(huì)降低存儲(chǔ)器器件的壽命并導(dǎo)致器件故障。
[0047]為了克服這些困難，各個(gè)實(shí)施例在平衡的操作中的設(shè)置操作中使用的編程脈沖期間(即在將存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到較低電阻狀態(tài)時(shí))同時(shí)控制電壓和電流兩者。在設(shè)置編程操作中，實(shí)施例方法選擇達(dá)到希望的電阻狀態(tài)但是將經(jīng)過存儲(chǔ)器元件的電流限制到依賴于希望的編程狀態(tài)的預(yù)設(shè)量的所需的電壓。在其中電阻增加的復(fù)位編程操作中，使用與選擇達(dá)到希望的電阻狀態(tài)所需的電壓的實(shí)施例方法類似的方法，并且該方法可以調(diào)整經(jīng)過存儲(chǔ)器元件的電流以補(bǔ)償增加的電阻。在此平衡的方法中，操作電壓和電流限制被設(shè)置為近似相互平衡。因此，隨著存儲(chǔ)器單元的電阻增加或降低，可以將操作功率維持為接近恒定。還可以通過變化編程脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)該平衡的方法。在一些實(shí)施例中，按一系列脈沖施加具有預(yù)定的電流限制的預(yù)定電壓的脈沖，以便以控制的方式接近電阻的希望的編程狀態(tài)。例如，在此實(shí)施例中，設(shè)置操作可以包括配置為逐步增加地轉(zhuǎn)變存儲(chǔ)器元件的電阻狀態(tài)的一系列增加的電壓和降低的電流的脈沖。在其他實(shí)施例中，將存儲(chǔ)器元件編程到具體地址狀態(tài)還可以涉及感測(cè)該元件的得到電阻，并且如果還未達(dá)到希望的電阻率級(jí)別，則重新施加編程脈沖。
[0048]各個(gè)實(shí)施例是基于對(duì)金屬氧化物材料響應(yīng)于電壓和電流如何行為以及對(duì)在改變這樣的材料的電阻率級(jí)別中涉及的物理機(jī)制的理解。對(duì)于某些金屬氧化物材料，認(rèn)為電阻狀態(tài)依賴于氧原子在金屬氧化物微觀結(jié)構(gòu)中的位置。因此，從一個(gè)級(jí)別的電阻轉(zhuǎn)變到另一級(jí)別的電阻可能是由于氧原子在金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴(kuò)散。擴(kuò)散通常與驅(qū)動(dòng)電勢(shì)(即電壓)、時(shí)間和濃度梯度成比例。氧原子的擴(kuò)散速率還可能受材料溫度的影響?；诖死斫?，可以經(jīng)由算法確定施加的電壓、脈沖持續(xù)時(shí)間和最大電流的適當(dāng)組合，確信可以以高概率重復(fù)地達(dá)到得到的電阻狀態(tài)。
[0049]各個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)用于確定施加到設(shè)置和復(fù)位編程脈沖的適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏飨拗频乃惴?。這樣的算法可以從用經(jīng)過設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)或者設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的組合而確定的值構(gòu)成的表中查找值。這樣的算法確定將得到具體編程存儲(chǔ)器元件將達(dá)到希望的電阻率狀態(tài)的高可能性的電壓和電流限制。圖8以圖的形式例示用于確定對(duì)于設(shè)置操作的脈沖電特性的概念算法。圖9類似地以概念形式例示用于確定對(duì)于復(fù)位操作的脈沖電特性的電壓設(shè)置的算法。如圖8和9所示，該算法可以通過選擇對(duì)于編程操作希望的電阻來確定適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏鲄?shù)。這些圖例示了通過選擇相應(yīng)數(shù)量的電阻率狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于金屬氧化物電阻存儲(chǔ)器元件的大量不同的編程狀態(tài)。圖8和9所示的算法示出了可以如何基于希望的電阻率狀態(tài)確定編程脈沖參數(shù)。電壓和電流限制線的量值和斜率將依賴于在存儲(chǔ)器元件中使用的金屬氧化物的具體類型以及諸如金屬氧化物層的尺寸的其他特性。如上所述，可以基于金屬氧化物的類型和電子元件的大小以及在意圖的存儲(chǔ)器芯片的配置中對(duì)存儲(chǔ)器單元的測(cè)試而確定在該算法中使用的電壓和電流限制線的斜率和量值。
[0050]因?yàn)榇鎯?chǔ)器芯片通常將被限制到預(yù)定數(shù)量的級(jí)別或電阻率狀態(tài)(每存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)的位數(shù))，所以可以以數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)用于確定電壓和電流限制的算法，該數(shù)據(jù)表可以在表查找算法中比如由存儲(chǔ)器控制器電路或者處理器訪問。在圖1OA和IOB中例示了對(duì)于這樣的編程電壓和電流參數(shù)確定算法的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0051]參考圖10A，可以以利用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)表中的預(yù)定編程電壓和電流級(jí)別實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例，該簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得存儲(chǔ)器控制器能夠簡(jiǎn)單地通過使用希望的存儲(chǔ)器狀態(tài)作為輸入進(jìn)行表查找而進(jìn)行迅速標(biāo)識(shí)適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏髦?。例如，圖1OA例示了適合于四級(jí)的多級(jí)單元配置的數(shù)據(jù)表，不同的級(jí)別被標(biāo)識(shí)為A、B、C、D。如所示，電壓和電流設(shè)置將依賴于是否正使用設(shè)置或復(fù)位操作編程存儲(chǔ)器狀態(tài)。例如，如果處理器確定存儲(chǔ)器單元將被寫到A狀態(tài)(例如將值11寫到該存儲(chǔ)器單元)，則此編程將涉及設(shè)置操作，因?yàn)樵搯卧呀?jīng)處于較高電阻狀態(tài)。參考該表，處理器確定設(shè)置編程脈沖應(yīng)該具有值Vset3的電壓，電流限制是Isrt3。用于編程操作的具體電壓和電流將依賴于金屬氧化物材料及其配置。例如，忽略操縱元件的電壓降，用于將存儲(chǔ)器單元配置到最低電阻狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷嚎梢允?2.0伏，電流限制是100微安。該適當(dāng)?shù)木幊屉妷嚎梢粤硗饪紤]操縱元件電壓降。如圖10所示，不需要用于該最低電阻狀態(tài)的復(fù)位電壓或復(fù)位電流，因?yàn)榭赡軟]有復(fù)位操作能達(dá)到此狀態(tài)。[0052]如圖1OA所示，隨著存儲(chǔ)器單元從相對(duì)高電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到相對(duì)低電阻狀態(tài)，對(duì)設(shè)置電壓指定的值的量值降低。類似地，從當(dāng)前四編程相對(duì)高電阻狀態(tài)到編程相對(duì)低電阻狀態(tài)，在設(shè)置操作中利用的電流限制將增加。如上所述，設(shè)置和復(fù)位脈沖電壓可以是相反極性，因此圖1OA和IOB示出電壓的絕對(duì)值的相對(duì)量值。
[0053]如圖1OA所示，復(fù)位電壓和電流設(shè)置的值可以遵循與設(shè)置操作相反的樣式，隨著存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到較高電阻狀態(tài)，復(fù)位脈沖電壓增加并且電流降低。例如，忽略操縱元件的電壓降，用于將存儲(chǔ)器單元配置到最高電阻狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷嚎梢允?.5伏，電流限制是5毫安。
[0054]除了控制電壓和電流以達(dá)到具體電阻率編程狀態(tài)之外，一些實(shí)施例還可以依賴于希望的存儲(chǔ)器狀態(tài)而變化施加的脈沖寬度。通過開展脈沖寬度，存儲(chǔ)器編程操作可以控制施加電壓電勢(shì)的持續(xù)時(shí)間，這將控制在編程脈沖期間發(fā)生在存儲(chǔ)器單元內(nèi)的原子擴(kuò)散的量以及在存儲(chǔ)器單元中積蓄(deposit)的功率量。例如，隨著存儲(chǔ)器單元的電阻率增加，由于氧離子密度(population)梯度的改變，對(duì)于給定的施加的電勢(shì)，氧原子在金屬氧化物內(nèi)的擴(kuò)散速率可以降低，導(dǎo)致需要增加施加電壓電勢(shì)的持續(xù)時(shí)間以達(dá)到希望的電阻狀態(tài)。
[0055]另外，可以一起調(diào)整編程脈沖電壓和脈沖寬度以達(dá)到希望的電阻狀態(tài)，有次降低必須施加到存儲(chǔ)器單元的總電壓。增加脈沖寬度以便降低施加的電壓的量值可以延長存儲(chǔ)器單元的壽命和/或通過降低每個(gè)存儲(chǔ)器單元之間所需的隔離的量使能夠增加單元密度。圖1OV例示了對(duì)于包括脈沖寬度參數(shù)的編程算法查找表的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0056]如上所述，限制在設(shè)置或復(fù)位編程脈沖中的施加的電壓的進(jìn)一步的選項(xiàng)涉及施加具有變化的電壓和電流設(shè)置的多于一個(gè)脈沖或者一系列脈沖。這樣的參數(shù)還可以列出在具有與圖1OA和IOB所示類似的結(jié)構(gòu)的查找數(shù)據(jù)表中，該查找數(shù)據(jù)表具有指定對(duì)于該系列脈沖的每個(gè)的脈沖的數(shù)量和/或電壓、電流和脈沖寬度設(shè)置的另外的數(shù)據(jù)字段。
[0057]在實(shí)現(xiàn)電壓和電流限制的數(shù)據(jù)表的實(shí)施例中，各個(gè)方法涉及確定被編程的電阻率狀態(tài)或存儲(chǔ)器狀態(tài)，然后在表查找算法中標(biāo)識(shí)在編程脈沖中要施加以達(dá)到該狀態(tài)的相應(yīng)的電壓和電流限制。在進(jìn)行該表查找算法之前，該編程方法必須首先確定編程操作將是設(shè)置操作還是復(fù)位操作。
[0058]如上所述，設(shè)置操作導(dǎo)致存儲(chǔ)器單元的電阻降低，而復(fù)位操作導(dǎo)致存儲(chǔ)器單元的電阻增加。為了確定對(duì)于具體的編程步驟將應(yīng)用這兩個(gè)操作者的哪個(gè)，存儲(chǔ)器(或者控制該存儲(chǔ)器的控制器)可以首先確定該存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前狀態(tài)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)前的存儲(chǔ)器狀態(tài)可以存儲(chǔ)在另一存儲(chǔ)器中，比如本地緩存存儲(chǔ)器中。例如，在向電阻存儲(chǔ)器寫數(shù)據(jù)之前，存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以臨時(shí)被復(fù)制到可以從其確定任何單元的當(dāng)前存儲(chǔ)器狀態(tài)的本地緩沖器中。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，可以通過在數(shù)據(jù)被寫到存儲(chǔ)器單元之前在讀取操作(或類似的操作)中讀取該存儲(chǔ)器單元而確定該存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)。然后，依賴于下一存儲(chǔ)器狀態(tài)將具有更高或更低的電阻，選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)置或復(fù)位操作。這在圖7中例示，圖7通過垂直的箭頭示出了如果希望的編程操作涉及將單元轉(zhuǎn)變到較低電阻狀態(tài)，比如如所示的向當(dāng)前處于狀態(tài)D的存儲(chǔ)器單元寫入存儲(chǔ)器狀態(tài)C，則將進(jìn)行設(shè)置操作。類似地，如果希望的編程操作涉及轉(zhuǎn)變到較高電阻狀態(tài)，比如如所示的向當(dāng)前處于狀態(tài)C的存儲(chǔ)器單元寫入存儲(chǔ)器狀態(tài)D，則將進(jìn)行復(fù)位操作。
[0059]概括各個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器寫入操作涉及接收要寫到存儲(chǔ)器單元的信息(例如兩位數(shù)據(jù))，確定與要寫入的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器狀態(tài)(即，將該數(shù)據(jù)映射到存儲(chǔ)器狀態(tài))，確定存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前狀態(tài)(例如通過讀取存儲(chǔ)器單元)，確定從當(dāng)前存儲(chǔ)器狀態(tài)移動(dòng)到希望的存儲(chǔ)器狀態(tài)需要設(shè)置還是復(fù)位操作，進(jìn)行用于確定在編程脈沖中應(yīng)該施加以達(dá)到希望的轉(zhuǎn)變的適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏飨拗频乃惴?例如表操作算法)，將要被編程的存儲(chǔ)器單元電耦接到脈沖發(fā)生器，以及式家具有確定的電壓和電流限制的編程脈沖。如上所述，另外的步驟可能涉及測(cè)量得到的電阻狀態(tài)以便確定編程脈沖實(shí)際上是否將存儲(chǔ)器單元轉(zhuǎn)變到需要的電阻級(jí)另IJ，以及如果確定存儲(chǔ)器單元未被充分編程，則重新施加相同的編程脈沖。以下參考圖11到圖13所示的處理流程圖更詳細(xì)地描述適合于與四級(jí)的多級(jí)電阻存儲(chǔ)器單元一起使用的二個(gè)實(shí)施例方法 。
[0060]在圖11中例示了用于將數(shù)據(jù)寫到金屬氧化物多級(jí)單元存儲(chǔ)器的第一實(shí)施例方法1100。將數(shù)據(jù)寫到存儲(chǔ)器單元的處理可以開始于在步驟1102接收要被寫到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)以及在步驟1104選擇用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的單元。除了將標(biāo)識(shí)多于一位的信息用于存儲(chǔ)在多級(jí)單元存儲(chǔ)器中的各個(gè)存儲(chǔ)器單元中之外，這些操作可以按傳統(tǒng)的方式進(jìn)行。例如，如果存儲(chǔ)器單元配置有四個(gè)不同的存儲(chǔ)器狀態(tài)，則步驟1104可能涉及選擇存儲(chǔ)兩位數(shù)據(jù)的單元。在八級(jí)的多級(jí)單元存儲(chǔ)器中，此步驟可能涉及選擇存儲(chǔ)三位數(shù)據(jù)的特定單元。在步驟1106，確定與要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器狀態(tài)。因?yàn)榇藚?shù)在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器時(shí)確定，所以這可以在硬件中、比如在尋址電路中完成。
[0061]在步驟1108，存儲(chǔ)器控制器電路(或處理器)可以確定所選單元的當(dāng)前電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，可以通過訪問存儲(chǔ)在諸如緩存存儲(chǔ)器的另一存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來確定此信息。當(dāng)另外不知道該存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前狀態(tài)時(shí)，步驟1108可能涉及對(duì)所選單元進(jìn)行讀操作或另外測(cè)量該單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)。在確定步驟1110中，存儲(chǔ)器控制器電路(或處理器)可以將希望的電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)與該單元的當(dāng)前電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)相比較以確定要進(jìn)行設(shè)置還是復(fù)位操作。如上所述，如果希望的電阻大于當(dāng)前電阻(即RW>R。)，在要進(jìn)行復(fù)位操作，否則(即RW〈R。)，則要進(jìn)行設(shè)置操作。此確定步驟1110還可以確定該存儲(chǔ)器單元當(dāng)前是否已經(jīng)處于希望的狀態(tài)(即Rw ^ R。)，在此情況下，不需要將該數(shù)據(jù)寫到該存儲(chǔ)器單元，并且可以跳過數(shù)據(jù)寫操作。
[0062]如果確定要進(jìn)行復(fù)位操作(即RW>R。)，則在步驟1112中，存儲(chǔ)器控制電路(或處理器)可以進(jìn)行表查找以確定用于將該存儲(chǔ)器單元復(fù)位到該希望的電阻狀態(tài)的電壓和電流。因?yàn)閺?fù)位操作涉及將單元轉(zhuǎn)變到較高電阻狀態(tài)，所以更少擔(dān)心損壞單元的失控電流情況。因此，步驟1112中的此表查找操作可以簡(jiǎn)單地確定編程脈沖電壓并且不加以電流限制。在步驟1114，確定的電壓和電流的編程脈沖被施加到所選單元。
[0063]如果確定要進(jìn)行設(shè)置操作(即RW〈R。)，則在步驟1116中，存儲(chǔ)器單元電路(或處理器)可以進(jìn)行表查找以確定用于將該存儲(chǔ)器單元設(shè)置到希望的電阻狀態(tài)的電壓和電流。在步驟1118，希望的電壓和電流限制的編程脈沖被施加到所選單元。
[0064]一旦所選單元已經(jīng)在步驟1114或步驟1118中被編程，或者被確定為已經(jīng)處于希望的存儲(chǔ)器步驟(即Rw ^ R。)，則在步驟1120中，存儲(chǔ)器控制器電路(或處理器)可以確定是否存在更多要被寫入數(shù)據(jù)的單元。如果是(即判斷步驟1120= “是”)，則該操作可以返回到步驟1104以選擇下一單元用于寫入數(shù)據(jù)，處理如上所述繼續(xù)。一旦所有單元已被寫入數(shù)據(jù)(即，確定步驟1120= “否”)，則數(shù)據(jù)寫入操作可以結(jié)束。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器系統(tǒng)向存儲(chǔ)器器件中的數(shù)據(jù)頁應(yīng)用擦除操作。例如，該擦除操作可以在數(shù)據(jù)編程之前將所有單元編程到狀態(tài)A或D。在擦除操作中，以上所述的步驟1108是可選的，因?yàn)橄Ｍ拇鎯?chǔ)器狀態(tài)是可能的狀態(tài)的極值(extreemum)。在此情況下,可以從希望的擦除狀態(tài)推斷出判斷步驟1110。在這些實(shí)施例中，可以簡(jiǎn)化圖11和圖12的編程方法，因?yàn)椴襟E1108是可選的，并且步驟1110與擦除狀態(tài)相當(dāng)。[0065]圖12中所示的用于將數(shù)據(jù)寫到金屬氧化物多級(jí)單元存儲(chǔ)器的第二實(shí)施例方法1200包括感測(cè)被編程的存儲(chǔ)器單元以確認(rèn)其達(dá)到希望的電阻狀態(tài)的步驟。如以上參考圖11所述，將數(shù)據(jù)寫到存儲(chǔ)器單元的處理可以按傳統(tǒng)方式開始于在步驟1102中接收要被寫到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)以及在步驟1104選擇用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的具體單元。在步驟1106，確定與要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)。在步驟1108，比如通過對(duì)所選單元進(jìn)行讀操作確定該單元的當(dāng)前電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)。在確定步驟1110中，存儲(chǔ)器控制器電路(或處理器)可以將希望的電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)與該存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)相比較以確定要進(jìn)行設(shè)置還是復(fù)位操作。
[0066]如果確定要進(jìn)行復(fù)位操作(即RW>R。)，則在步驟1112中，存儲(chǔ)器控制電路(或處理器)可以進(jìn)行表查找以確定用于將該存儲(chǔ)器單元復(fù)位到該希望的電阻狀態(tài)的電壓和電流。在步驟1114，確定的電壓和電流的編程脈沖被施加到所選單元。在步驟1202，然后可以感測(cè)被編程的存儲(chǔ)器單元以確定由編程脈沖得到的其當(dāng)前電阻狀態(tài)。然后該處理流程可以返回到確定步驟1110，在該確定步驟1110中，可以將感測(cè)的電阻狀態(tài)R。與希望的電阻狀態(tài)Rw相比較以確定該單元是否已經(jīng)被恰當(dāng)?shù)鼐幊?。如果在編程之后的感測(cè)電阻狀態(tài)R。近似等于希望的電阻狀態(tài)Rw (即感測(cè)的電阻落在對(duì)于目標(biāo)電阻狀態(tài)的要求電阻閾值限制內(nèi))，則對(duì)存儲(chǔ)器單元的編程完成，并且處理可以前進(jìn)到確定步驟1120。另一方面，如果感測(cè)的電阻狀態(tài)R。不近似等于希望的電阻狀態(tài)Rw，這指示單元未被恰當(dāng)?shù)鼐幊蹋瑒t可以重復(fù)在步驟1112中確定適當(dāng)?shù)木幊屉妷?、在步驟1114中施加具有該確定的電壓的脈沖以及在步驟1202中感測(cè)得到的電阻狀態(tài)的處理。編程以及測(cè)試得到的電阻狀態(tài)的處理可以繼續(xù)，直到達(dá)到希望的電阻狀態(tài)(即Rw ^ R。)。
[0067]如果確定要進(jìn)行設(shè)置操作(即RW〈R。)，則在步驟1116中，存儲(chǔ)器單元電路(或處理器)可以進(jìn)行表查找以確定用于將該存儲(chǔ)器單元設(shè)置到希望的電阻狀態(tài)的電壓和電流。在步驟1118，希望的電壓和電流限制的編程脈沖被施加到所選單元。在步驟1204，然后可以感測(cè)被編程的存儲(chǔ)器單元以確定由編程脈沖得到的其當(dāng)前電阻狀態(tài)。然后該處理流程可以返回到確定步驟1110，在該確定步驟1110中，可以將感測(cè)的電阻狀態(tài)Rc與希望的電阻狀態(tài)Rw相比較以確定該單元是否已經(jīng)被恰當(dāng)?shù)鼐幊獭Ｈ绻诰幊讨蟮母袦y(cè)電阻狀態(tài)R。近似等于希望的電阻狀態(tài)Rw (即Rw ^ R。)，則對(duì)存儲(chǔ)器單元的編程完成，并且處理可以前進(jìn)到確定步驟1120。另一方面，如果感測(cè)的電阻狀態(tài)R。不近似等于希望的電阻狀態(tài)Rw，這指示單元未被恰當(dāng)?shù)鼐幊蹋瑒t可以重復(fù)在步驟1116中確定適當(dāng)?shù)木幊屉妷?、在步驟1118中施加具有該確定的電壓的脈沖以及在步驟1204中感測(cè)得到的電阻狀態(tài)的處理。編程以及測(cè)試得到的電阻狀態(tài)的處理可以繼續(xù)，直到達(dá)到希望的電阻狀態(tài)(即Rw ^ R。)。
[0068]一旦確定所選單元已經(jīng)處于希望的存儲(chǔ)器步驟(即Rw ^ R。)，則在步驟1120中，存儲(chǔ)器控制器電路(或處理器)可以確定是否存在更多要被寫入數(shù)據(jù)的單元。如果是(即判斷步驟1120=“是”)，則該操作可以返回到步驟1104以選擇下一單元用于寫入數(shù)據(jù)，處理如上所述繼續(xù)。一旦所有單元已被寫入數(shù)據(jù)(即，確定步驟1120=“否”)，則數(shù)據(jù)寫入操作可以結(jié)束。
[0069]應(yīng)該注意，實(shí)施例方法1200可以對(duì)于因?yàn)榉祷氐讲襟E1110使得編程操作能夠應(yīng)用需要的設(shè)置或復(fù)位操作來將存儲(chǔ)器單元的電阻調(diào)整到目標(biāo)值、編程脈沖導(dǎo)致過沖(overshoot)(即電阻比希望的增加或降低得更多)的情況進(jìn)行檢測(cè)和校正。
[0070]在圖13中例示了涉及多個(gè)編程脈沖的用于將數(shù)據(jù)寫到金屬氧化物多級(jí)單元存儲(chǔ)器的第三實(shí)施例方法1300。如以上參考圖11所述，將數(shù)據(jù)寫到存儲(chǔ)器單元可以按傳統(tǒng)的方式開始于在步驟1102中接收要被寫到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)以及在步驟1104選擇用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的具體單元。在步驟1106，確定與要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)。在步驟1108，t匕如通過對(duì)所選單元進(jìn)行讀操作確定該單元的當(dāng)前電阻或存儲(chǔ)器狀態(tài)。
[0071]在步驟1302，存儲(chǔ)器控制器電路或處理器可以確定在當(dāng)前電阻狀態(tài)和希望的電阻狀態(tài)之間的編程步驟或狀態(tài)的數(shù)量?？梢允褂门c以上參考圖1OA和IOB所述的類似的表查找算法來完成對(duì)要實(shí)行的編程步驟的數(shù)量的確定。例如，存儲(chǔ)器可以配置為在一系列的兩個(gè)或多個(gè)脈沖中從一個(gè)電阻狀態(tài)移動(dòng)到下一電阻狀態(tài)。作為另一例子，存儲(chǔ)器可以配置為遞增地將存儲(chǔ)器單元從一個(gè)電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到下一電阻狀態(tài)，直到達(dá)到希望的存儲(chǔ)器狀態(tài)。因此，如果所選的存儲(chǔ)器單元當(dāng)前處于狀態(tài)D并且目標(biāo)存儲(chǔ)器狀態(tài)是狀態(tài)A，則存儲(chǔ)器控制電路可以在步驟1302中確定將需要三個(gè)編程脈沖，即從狀態(tài)D轉(zhuǎn)變到狀態(tài)C，跟著從狀態(tài)C轉(zhuǎn)變到狀態(tài)B，最后從狀態(tài)B轉(zhuǎn)變到狀態(tài)A。作為步驟1302的部分，可以確定這些轉(zhuǎn)變的方向(即設(shè)置或復(fù)位)。在確定步驟1304中，存儲(chǔ)器控制器電路(或處理器)選擇設(shè)置或復(fù)位操作，或者如果存儲(chǔ)器單元已經(jīng)處于希望的電阻狀態(tài)則跳過存儲(chǔ)器寫操作。
[0072]如果確定要進(jìn)行復(fù)位操作，則在步驟1306中，存儲(chǔ)器控制電路(或處理器)可以進(jìn)行表查找以確定用于將存儲(chǔ)器單元復(fù)位到下一電阻狀態(tài)的電壓和電流。如上所述，當(dāng)要實(shí)行多于一個(gè)編程步驟時(shí)，此下一電阻狀態(tài)可以不是最終希望的狀態(tài)。在步驟1308，確定的電壓和電流的編程脈沖被施加到所選單元。在確定步驟1310，被編程的存儲(chǔ)器單元可以基于在步驟1302中確定的狀態(tài)的數(shù)量來確定是否要實(shí)行另一編程步驟。如果要實(shí)行另一編程步驟(即確定步驟1310=“是”)，則處理可以返回到步驟1306以進(jìn)行查找操作來標(biāo)識(shí)用于下一編程步驟的電壓和電流，跟著在步驟1308施加具有確定的電壓的復(fù)位脈沖。一旦所有的編程步驟已經(jīng)完成(即確定步驟1310=“否”)，則處理可以返回到確定步驟1120以確定是否存在更多要被寫入的單元。
[0073]如果確定要進(jìn)行設(shè)置操作，則在步驟1312，存儲(chǔ)器控制電路(或處理器)可以進(jìn)行表查找以確定用于將存儲(chǔ)器單元復(fù)位到下一電阻狀態(tài)的電壓和電流。如上所述，當(dāng)要實(shí)行多于一個(gè)編程步驟時(shí)，此下一電阻狀態(tài)可以不是最終的目標(biāo)狀態(tài)。在步驟1314，確定的電壓和電流的編程脈沖被施加到所選單元。在確定步驟1316中，被編程到存儲(chǔ)器單元可以基于在步驟1302中確定的狀態(tài)的數(shù)量來確定是否存在另一要實(shí)行的編程步驟。如果要實(shí)行另一編程步驟(即確定步驟1316=“是”)，則處理可以返回到步驟1312以進(jìn)行查找操作來標(biāo)識(shí)用于下一編程步驟的電壓和電流，跟著在步驟1314中施加具有確定的電壓的復(fù)位脈沖。一旦所有編程步驟已經(jīng)完成(即確定步驟1316= “否”)，則該處理可以返回到確定步驟1120以確定是否存在更多要被寫入的單元。
[0074]一旦所選單元已被恰當(dāng)?shù)鼐幊袒蛘卟⑶掖_定為處于希望的存儲(chǔ)器步驟(SPRw ^ R。)，則在確定步驟1120中存儲(chǔ)器控制器電路(或處理器)可以確定是否存在更多要被寫入數(shù)據(jù)的單元。如果是(即，判斷步驟1120= “是”)，則操作可以返回到步驟1104以選擇下一單元用于寫入數(shù)據(jù)，處理如上所述繼續(xù)。一旦所有單元已被寫入數(shù)據(jù)(B卩，確定步驟1120= “否”)，則數(shù)據(jù)寫入操作可以結(jié)束。
[0075]在此參考字線和位線不意圖將本發(fā)明的范圍限制到訪問存儲(chǔ)在這樣的存儲(chǔ)器陣列中的數(shù)據(jù)的特定方法。換句話說，位線和字線可以交替地被“驅(qū)動(dòng)”或“感測(cè)”。而且，不意圖或暗示在位線和字線方面的優(yōu)選存儲(chǔ)器組織，并且可以容易地顛倒存儲(chǔ)器陣列的字線和位線組織。
[0076]在此參考選擇特定存儲(chǔ)器單元、位線或字線是為了例示的目的，并且不意圖將實(shí)施例限制為一次編程一個(gè)存儲(chǔ)器單元。相反，也可以實(shí)現(xiàn)用于同時(shí)編程各數(shù)據(jù)塊或者同時(shí)向一塊存儲(chǔ)器單元寫入單個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)、比如將存儲(chǔ)器復(fù)位到全零或另一值的各個(gè)實(shí)施例?？梢酝ㄟ^選擇用于編程的存儲(chǔ)器單元塊、確定對(duì)于所有所選單元的用于達(dá)到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性、然后同時(shí)或順序地向所有所選單元施加編程脈沖來完成這樣的塊寫入。當(dāng)數(shù)據(jù)寫操作涉及復(fù)位時(shí)這樣的塊編程特別有用，因?yàn)檫@樣的轉(zhuǎn)變的增加的電阻將抑制經(jīng)過所選編程脈沖的失控電流。
[0077]在以上描述中，在描述中的圖中的字線和位線的方向性僅僅是為了易于理解。不意圖或暗示任何特定取向。而且，盡管字線和位線通常如圖中所示正交，但是字線和位線的這種取向不是必然的，并且可以實(shí)現(xiàn)非正交的布局。
[0078]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，將位值分配到多級(jí)單元中的不同電阻率級(jí)別是任意的，并且可以使用與在對(duì)實(shí)施例的以上描述中所提及的不同的電阻到位映射來實(shí)現(xiàn)各種方法。此外，編程脈沖的極性是任意的，并且可以不脫離權(quán)利要求的范圍而變化用于施加編程脈沖的方法和電路。
[0079]各個(gè)實(shí)施例的方法和處理可以以電路元件的形式實(shí)現(xiàn)在硬件中、實(shí)現(xiàn)在處理器(例如存儲(chǔ)器芯片或存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器組件內(nèi)的處理器電路)中執(zhí)行的軟件中或者以硬件和軟件的組合實(shí)現(xiàn)。例如，耦接到電路元件的被編程處理器的組合可以配置為執(zhí)行實(shí)施例方法。
[0080]提供圖11-13所示的處理流程圖以及以上方法描述僅僅作為例示性例子，并且不意圖要求或暗示必須按給出的順序進(jìn)行各個(gè)實(shí)施例的步驟。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，在以上實(shí)施例中的步驟的順序可以按任意順序進(jìn)行。諸如“其后”、“然后”、“接下來”等等的詞語不意圖限制步驟的順序；這些詞語僅僅用于在對(duì)方法的描述中引導(dǎo)讀者。此外，以單數(shù)、例如使用冠詞“一”、“一個(gè)”或者“該”對(duì)權(quán)利要求要素的任何參考不將被解釋為將該要素限制為單數(shù)。
[0081]結(jié)合在此公開的實(shí)施例描述的各種例示性邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者這兩者的組合。為了清楚地例示硬件和軟件的該可互換性，以上在其功能性方面已經(jīng)概括地描述了各種例示性的組件、塊、模塊、電路和步驟。這樣的功能性實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件依賴于具體應(yīng)用和對(duì)整體系統(tǒng)所加的設(shè)計(jì)限制。對(duì)于每個(gè)具體應(yīng)用，技術(shù)人員可以按變化的方式實(shí)現(xiàn)所述的功能性，但是這樣的實(shí)現(xiàn)決定不應(yīng)被解釋為導(dǎo)致脫離本發(fā)明的范圍。
[0082]提供對(duì)公開的方面的以上描述以使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠做出或使用本發(fā)明。對(duì)這些方面的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是非常顯而易見的，并且不脫離本發(fā)明的范圍，在此定義的一般化的原理可以應(yīng)用于其他方面。因此，本發(fā)明不意圖被限于在此所示的方面，而是依照與在此公開的原理和新穎特征已知的最寬范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種將數(shù)據(jù)寫到多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器器件的方法，包括: 接收要寫到該存儲(chǔ)器器件的數(shù)據(jù)； 選擇將要向其寫入所接收的數(shù)據(jù)的至少一部分的存儲(chǔ)器單元； 確定所選存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)； 確定用于代表要被寫到所選存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)的目標(biāo)電阻狀態(tài)； 基于當(dāng)前電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)，確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻； 基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻，確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性；以及 向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中確定編程脈沖的電特性包括確定該編程脈沖的電壓和電流限制。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中確定編程脈沖的電特性包括當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻時(shí)，確定該編程脈沖的電壓和電流限制，以及當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加所選存儲(chǔ)器單元的電阻時(shí)，確定該編程脈沖的電壓。
4.如權(quán)利要求1的方法，還包括: 基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫 到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻，確定編程脈沖的持續(xù)時(shí)間， 其中向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖包括施加這樣的編程脈沖達(dá)所確定的持續(xù)時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中確定編程脈沖的電特性包括使用目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻作為輸入進(jìn)行表查找操作，并且獲得所述電特性作為輸出。
6.如權(quán)利要求1的方法，還包括確定當(dāng)前電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)，其中向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖包括在當(dāng)前電阻狀態(tài)不在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)向所選存儲(chǔ)器單元施加這樣的編程脈沖，以及在當(dāng)前電阻狀態(tài)在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)，不向所選存儲(chǔ)器單元施加編程脈沖。
7.如權(quán)利要求1的方法，還包括: 確定在施加所述編程脈沖之后所選存儲(chǔ)器單元的得到的電阻狀態(tài)； 確定該得到的電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)；以及 當(dāng)該得到的電阻狀態(tài)不在該目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)，向所選存儲(chǔ)器單元重新施加具有確定的電特性的編程脈沖。
8.如權(quán)利要求1的方法，還包括: 確定在施加所述編程脈沖之后所選存儲(chǔ)器單元的得到的電阻狀態(tài)； 確定該得到的電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)； 基于確定的得到的電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的第二編程脈沖的電特性；以及向所選存儲(chǔ)器單元施加具有對(duì)于第二編程脈沖確定的電特性的第二編程脈沖。
9.如權(quán)利要求1的方法， 其中確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性包括確定編程脈沖的數(shù)量以及對(duì)于該數(shù)量的編程脈沖的每個(gè)的相應(yīng)的電特性，該數(shù)量的編程脈沖在被連續(xù)地施加時(shí)將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)，以及其中向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖包括向所選存儲(chǔ)器單元施加每個(gè)具有所述相應(yīng)的電特性的所述數(shù)量的編程脈沖。
10.如權(quán)利要求1的方法，其中所選存儲(chǔ)器單元包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的可變電阻材料:反熔絲電介質(zhì)、熔絲、串聯(lián)布置的二極管和反熔絲電介質(zhì)、多晶硅記憶效應(yīng)材料、金屬氧化物或可切換復(fù)雜金屬氧化物材料、碳納米管材料、石墨烯可切換電阻率材料、相變材料、導(dǎo)電橋元件、電解質(zhì)切換材料、可切換聚合物材料或者諸如非晶、多晶或微晶碳或石墨材料的碳電阻率切換材料。
11.如權(quán)利要求1的方法，其中所選存儲(chǔ)器單元包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的電阻率切換化合物:NixOy、NbxOy、TixOy、HfxOy、AlxOy、MgxOy> CoxOy> CrxOy、VxOy、ZnxOy、ZrxOy> BxNy>AlxNy。
12.如權(quán)利要求1的方法，其中所選存儲(chǔ)器單元包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的雙極性金屬氧化物:氧化鉿(Η--χ)、氧化鎳(NiO)和氧化鈦(Ti02)。
13.—種存儲(chǔ)器器件,包括: 位于多條字線和多條位線·之間的存儲(chǔ)器單元的陣列，其中所述存儲(chǔ)器單元是多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元； 存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)，配置為向所選存儲(chǔ)器單元寫數(shù)據(jù)， 其中存儲(chǔ)器控制器電路配置為進(jìn)行包括以下的操作: 接收要寫到該存儲(chǔ)器器件的數(shù)據(jù)； 選擇將向其寫入所接收的數(shù)據(jù)的至少一部分的存儲(chǔ)器單元； 獲得所選存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)； 確定用于代表要被寫到所選存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)的目標(biāo)電阻狀態(tài)； 基于當(dāng)前電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)，確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻； 基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻，確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性；以及 向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖。
14.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的可變電阻材料:反熔絲電介質(zhì)、熔絲、串聯(lián)布置的二極管和反熔絲電介質(zhì)、多晶硅記憶效應(yīng)材料、金屬氧化物或可切換復(fù)雜金屬氧化物材料、碳納米管材料、石墨烯可切換電阻率材料、相變材料、導(dǎo)電橋元件、電解質(zhì)切換材料、可切換聚合物材料或者諸如非晶、多晶或微晶碳或石墨材料的碳電阻率切換材料。
15.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的電阻率切換化合物:Nix0y、NbxOy、Tix0y、HfxOy、AlxOy、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy、ZrxOy、BxNy、AlxNy。
16.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元包括雙極性金屬氧化物電阻存儲(chǔ)元件和操縱元件，其中雙極性金屬氧化物電阻存儲(chǔ)元件包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的雙極性金屬氧化物:氧化鉿(Η--χ)、氧化鎳(NiO)和氧化鈦(例如Ti02)。
17.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元和所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得用編程脈沖編程所述存儲(chǔ)器單元以四個(gè)不同的電阻狀態(tài)存儲(chǔ)四位數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元和所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得用編程脈沖編程所述存儲(chǔ)器單元以六個(gè)不同的電阻狀態(tài)存儲(chǔ)六位數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得確定編程脈沖的電特性包括確定該編程脈沖的電壓和電流限制。
20.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得確定編程脈沖的電特性包括當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻時(shí)，確定該編程脈沖的電壓和電流限制，以及當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加所選存儲(chǔ)器單元的電阻時(shí)，確定該編程脈沖的電壓。
21.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為進(jìn)行進(jìn)一步包括以下的操作:基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻，確定編程脈沖的持續(xù)時(shí)間， 其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖包括施加這樣的編程脈沖達(dá)所確定的持續(xù)時(shí)間。
22.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得確定編程脈沖的電特性包括訪問與存儲(chǔ)器單元變成系統(tǒng)相連的存儲(chǔ)器以便使用目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)器單元的電阻作為輸入進(jìn)行表查找操作，并且獲得所述電特性作為輸出。
23.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為進(jìn)行進(jìn)一步包括以下的操作:確定當(dāng)前電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)， 其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖包括在當(dāng)前電阻狀態(tài)不在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)向所選存儲(chǔ)器單元施加這樣的編程脈沖，以及在當(dāng)前電阻狀態(tài)在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)，不向所選存儲(chǔ)器單元施加編程脈沖。
24.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為進(jìn)行進(jìn)一步包括以下的操作: 確定在施加所述編程脈沖之后所選存儲(chǔ)器單元的得到的電阻狀態(tài)； 確定該得到的電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)；以及 當(dāng)該得到的電阻狀態(tài)不在該目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)，向所選存儲(chǔ)器單元重新施加具有確定的電特性的編程脈沖。
25.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為進(jìn)行進(jìn)一步包括以下的操作:確定在施加所述編程脈沖之后所選存儲(chǔ)器單元的得到的電阻狀態(tài)； 確定該得到的電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)； 基于確定的得到的電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的第二編程脈沖的電特性；以及 向所選存儲(chǔ)器單元施加具有對(duì)于第二編程脈沖確定的電特性的第二編程脈沖。
26.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)配置為使得: 確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性包括確定編程脈沖的數(shù)量以及對(duì)于該數(shù)量的編程脈沖的每個(gè)的相應(yīng)的電特性，該數(shù)量的編程脈沖在被連續(xù)地施加時(shí)將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)，以及 向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖包括向所選存儲(chǔ)器單元施加每個(gè)都具有所述相應(yīng)的電特性的所述數(shù)量的編程脈沖。
27.如權(quán)利要求13的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)器單元編程系統(tǒng)包括: 存儲(chǔ)器控制器電路； 位線控制器，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)而選擇位線； 字線控制器，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)而選擇字線； 編程脈沖發(fā)生器電路，耦接到 所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)產(chǎn)生具有用于向所選存儲(chǔ)器單元寫入數(shù)據(jù)的電壓的編程脈沖； 電流限制電路，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路，并且配置為響應(yīng)于來自所述存儲(chǔ)器控制器電路的控制信號(hào)限制在編程脈沖期間流經(jīng)所選存儲(chǔ)器單元的電流；以及 電阻狀態(tài)確定電路，耦接到所述存儲(chǔ)器控制器電路、所述位線控制器和所述字線控制器，并且配置為確定所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)， 其中: 選擇要向其寫入所接收數(shù)據(jù)的至少一部分的存儲(chǔ)器單元包括激活所述位線控制器和所述字線控制器以選擇要向其寫入所接收數(shù)據(jù)的至少一部分的存儲(chǔ)器單元； 獲得所選存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)包括從所述電阻狀態(tài)確定電路獲得所選存儲(chǔ)器單元的當(dāng)前電阻狀態(tài)；以及 向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖包括激活脈沖發(fā)生電路和電流限制電路以向所選存儲(chǔ)器單元施加具有所述確定的電特性的編程脈沖。
28.—種存儲(chǔ)器器件,包括: 存儲(chǔ)部件的陣列，用于以多個(gè)相關(guān)的電阻狀態(tài)的形式存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)位； 用于接收要寫到該存儲(chǔ)器器件的數(shù)據(jù)的部件； 用于選擇要向其寫入所接收數(shù)據(jù)的至少一部分的存儲(chǔ)部件的部件； 用于獲得所選存儲(chǔ)部件的當(dāng)前電阻狀態(tài)的部件； 用于確定用于代表要被寫到所選存儲(chǔ)部件的數(shù)據(jù)的目標(biāo)電阻狀態(tài)的部件； 用于基于當(dāng)前電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻的部件；用于基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻確定將把所選存儲(chǔ)部件的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性的部件；以及 用于向所選存儲(chǔ)部件施加具有確定的電特性的編程脈沖的部件。
29.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，其中所述存儲(chǔ)部件的陣列包括多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元，所述多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的可變電阻材料:反熔絲電介質(zhì)、熔絲、串聯(lián)布置的二極管和反熔絲電介質(zhì)、多晶硅記憶效應(yīng)材料、金屬氧化物或可切換復(fù)雜金屬氧化物材料、碳納米管材料、石墨烯可切換電阻率材料、相變材料、導(dǎo)電橋元件、電解質(zhì)切換材料、可切換聚合物材料或者諸如非晶、多晶或微晶碳或石墨材料的碳電阻率切換材料。
30.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，其中存儲(chǔ)部件的陣列包括多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元，所述多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的電阻率切換化合物:NixOy、NbxOy、Tix0y、HfxOy、AlxOy、MgxOy、CoxOy、CrxOy、VxOy、ZnxOy、ZrxOy、BxNy、AlxNy。
31.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，其中存儲(chǔ)部件的陣列包括多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元，所述多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器單元包括雙極性金屬氧化物電阻存儲(chǔ)元件和操縱元件，其中雙極性金屬氧化物電阻存儲(chǔ)元件包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的雙極性金屬氧化物:氧化鉿(HfOx)、氧化鎳(NiO)和氧化鈦(TiO2)。
32.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，其中存儲(chǔ)部件包括用于以四個(gè)不同的電阻狀態(tài)存儲(chǔ)四位數(shù)據(jù)的部件。
33.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，其中存儲(chǔ)部件包括用于以六個(gè)不同的電阻狀態(tài)存儲(chǔ)六位數(shù)據(jù)的部件。
34.如權(quán)利要求33的存儲(chǔ)器器件，其中用于確定編程脈沖的電特性的部件包括用于確定該編程脈沖的電壓和電流限制的部件。
35.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，其中用于確定編程脈沖的電特性的部件包括用于當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及降低所選存儲(chǔ)部件的電阻時(shí)確定該編程脈沖的電壓和電流限制、以及當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加所選存儲(chǔ)部件的電阻時(shí)確定該編程脈沖的電壓的部件。
36.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，還包括用于基于目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻確定編程脈沖的持續(xù)時(shí)間的部件， 其中用于向所選存儲(chǔ)部件施加具有確定的電特性的編程脈沖的部件包括用于施加這樣的編程脈沖達(dá)所確定的持續(xù)時(shí)間的部件。
37.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，還包括用于存儲(chǔ)對(duì)于每個(gè)目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性的數(shù)據(jù)表的部件， 其中用于確定編程脈沖的電特性的部件包括用于使用目標(biāo)電阻狀態(tài)以及將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)部件將涉及增加還是降低所選存儲(chǔ)部件的電阻作為輸入進(jìn)行表查找操作并且獲得所述編程脈沖的電特性作為輸出的部件。
38.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，還包括用于確定當(dāng)前電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)的部件， 其中用于向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖的部件包括用于在當(dāng)前電阻狀態(tài)不在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)向所選存儲(chǔ)器單元施加這樣的編程脈沖、以及在當(dāng)前電阻狀態(tài)在目標(biāo)電阻狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)，不向所選存儲(chǔ)器單元施加編程脈沖的部件。
39.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，還包括: 用于確定在施加所述編程脈沖之后所選存儲(chǔ)器單元的得到的電阻狀態(tài)的部件； 用于確定該得到的電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)的部件；以及用于當(dāng)該得到的電阻狀態(tài)不在該目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)時(shí)向所選存儲(chǔ)器單元重新施加具有確定的電特性的編程脈沖的部件。
40.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，還包括: 用于確定在施加所述編程脈沖之后所選存儲(chǔ)器單元的得到的電阻狀態(tài)的部件； 用于確定該得到的電阻狀態(tài)是否在目標(biāo)狀態(tài)的閾值限制內(nèi)的部件； 用于基于確定的得到的電阻狀態(tài)和目標(biāo)電阻狀態(tài)確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的第二編程脈沖的電特性的部件；以及 用于向所選存儲(chǔ)器單元施加具有對(duì)于第二編程脈沖確定的電特性的第二編程脈沖的部件。
41.如權(quán)利要求28的存儲(chǔ)器器件，其中: 用于確定將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)的編程脈沖的電特性的部件包括用于確定編程脈沖的數(shù)量以及對(duì)于該數(shù)量的編程脈沖的每個(gè)的相應(yīng)的電特性的部件，該數(shù)量的編程脈沖在被連續(xù)地施加時(shí)將把所選存儲(chǔ)器單元的電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到目標(biāo)電阻狀態(tài)，以及 用于向所選存儲(chǔ)器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖的部件包括用于向所選存儲(chǔ)器單元施加每個(gè)具有所述相應(yīng)的電特性的所述數(shù)量的編程脈沖的部件。
42.一種將數(shù)據(jù)寫到多級(jí)單元電阻存儲(chǔ)器器件的方法，包括: 接收要寫到該存儲(chǔ)器器件的數(shù)據(jù)； 選擇接收的數(shù)據(jù)的至少一部分要被寫到的存儲(chǔ)器單元； 確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加存儲(chǔ)器單元的電阻(RESET)還是降低存儲(chǔ)器單元的電阻(SET); 當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及降低存儲(chǔ)器單元的電阻(SET)時(shí)，確定對(duì)于在將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元中要達(dá)到的電阻狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷汉碗娏飨拗?，并施加具有確定的設(shè)置電特性的脈沖；以及 當(dāng)確定將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元將涉及增加存儲(chǔ)器單元的電阻(RESET)時(shí)，確定對(duì)于在將數(shù)據(jù)寫到所選存儲(chǔ)器單元中要達(dá)到的電阻狀態(tài)的適當(dāng)?shù)木幊屉妷?，并施加具有確定的設(shè)置電特性的脈沖。
【文檔編號(hào)】G11C13/00GK103548085SQ201280024163
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月18日
【發(fā)明者】X.科斯塔, Y.年, R.朔伊爾萊恩, T-Y.劉, C.R.戈拉 申請(qǐng)人:桑迪士克3D有限責(zé)任公司