電阻可變存儲器感測的制作方法
【專利說明】電阻可變存儲器感測
[0001]相關(guān)串請案
[0002]本申請案與具有代理人檔案號1003.0040001的標(biāo)題為“電阻可變存儲器感測(Resistance Variable Memory Sensing) ”的在2013年4月24日提出申請的美國專利申請案13/869，571相關(guān)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體來說涉及例如半導(dǎo)體存儲器裝置、系統(tǒng)及控制器的設(shè)備以及相關(guān)方法，且更特定來說涉及感測電阻可變存儲器單元。
【背景技術(shù)】
[0004]存儲器裝置通常經(jīng)提供作為計(jì)算機(jī)或其它電子裝置中的內(nèi)部半導(dǎo)體集成電路及/或外部可裝卸式裝置。存在許多不同類型的存儲器，包含隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(R0M)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)、快閃存儲器及電阻可變存儲器以及其它。電阻可變存儲器的類型包含可編程導(dǎo)體存儲器、相變隨機(jī)存取存儲器(PCRAM)、電阻式隨機(jī)存取存儲器(RRAM)、磁阻隨機(jī)存取存儲器(MRAM ;還稱為磁性隨機(jī)存取存儲器)、導(dǎo)電橋接隨機(jī)存取存儲器(CBRAM)及自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(STT RAM)以及其它。
[0005]舉例來說，非易失性存儲器可用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式存儲器棒、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字相機(jī)、蜂窩式電話、便攜式音樂播放器(例如，MP3播放器)及電影播放器以及其它電子裝置中。數(shù)據(jù)(例如程序代碼、用戶數(shù)據(jù)及/或例如基本輸入/輸出系統(tǒng)(B1S)的系統(tǒng)數(shù)據(jù))通常存儲于非易失性存儲器裝置中。
[0006]電阻可變存儲器(例如RRAM或STT RAM)包含可基于存儲元件(例如，具有可變電阻的存儲器元件)的電阻狀態(tài)而存儲數(shù)據(jù)的電阻可變存儲器單元。如此，電阻可變存儲器單元可經(jīng)編程以通過使存儲器元件的電阻水平變化而存儲對應(yīng)于目標(biāo)數(shù)據(jù)狀態(tài)的數(shù)據(jù)。電阻可變存儲器單元可通過將編程信號施加到電阻可變存儲器單元而編程為目標(biāo)數(shù)據(jù)狀態(tài)(例如，對應(yīng)于特定電阻狀態(tài))。編程信號可包含將電場或能量源(例如正或負(fù)電脈沖(例如，正或負(fù)電壓或者電流脈沖))施加到單元(例如，施加到單元的存儲器元件)達(dá)特定持續(xù)時(shí)間。
[0007]電阻可變存儲器單元可經(jīng)編程為若干個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一者。舉例來說，單電平單元(SLC)可經(jīng)編程為兩個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)(對應(yīng)于設(shè)置數(shù)據(jù)狀態(tài)的低電阻狀態(tài)(例如，邏輯I)或?qū)?yīng)于復(fù)位數(shù)據(jù)狀態(tài)的高電阻狀態(tài)(例如，邏輯O))中的一者。存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)可取決于單元是編程為高于特定電平的電阻還是低于特定電平的電阻。作為額外實(shí)例，各種電阻可變存儲器單元可經(jīng)編程為對應(yīng)于不同電阻水平的多個(gè)不同數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一者。此些單元可稱為多狀態(tài)單元、多數(shù)字單元及/或多電平單元(MLC)，且可表示數(shù)據(jù)的多個(gè)二進(jìn)制數(shù)字(例如，10、01、00、11、111、101、100、1010、1111、0101、0001 等)O
[0008]在一些實(shí)例中，用于確定電阻可變存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)的感測操作可能不正確地確定所述電阻可變存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)?？赏ㄟ^將存儲器單元的電參數(shù)與另一存儲器單元或?yàn)閰⒖即鎯ζ鲉卧拇鎯ζ鲉卧M合的電參數(shù)進(jìn)行比較而感測所述存儲器單元。舉例來說，將在某一經(jīng)定義偏置條件中流動(dòng)到存儲器單元中的電流與在相同偏置條件中流動(dòng)到參考存儲器單元中的電流進(jìn)行比較。接著，宣告存儲器單元在取決于存儲器單元中的電流是大于還是小于參考存儲器單元中的電流的邏輯狀態(tài)中。此感測操作可為快速且簡單的，但可導(dǎo)致感測錯(cuò)誤。舉例來說，在感測操作期間與存儲器單元相關(guān)聯(lián)的信號可能或可能不對應(yīng)于存儲器單元被編程到的數(shù)據(jù)狀態(tài)，因此導(dǎo)致感測存儲器單元的不正確數(shù)據(jù)狀態(tài)。
【附圖說明】
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例的電阻可變存儲器單元陣列的一部分的框圖。
[0010]圖2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例的用于確定電阻可變存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)的方法。
[0011]圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例的用于確定電阻可變存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)的方法。
[0012]圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例的呈存儲器裝置的形式的設(shè)備的框圖。
[0013]圖5A到5C圖解說明根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例的實(shí)例性改變確定組件。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明包含用于感測電阻可變存儲器單元的設(shè)備及方法。若干個(gè)實(shí)施例包含將存儲器單元編程為初始數(shù)據(jù)狀態(tài)且通過以下操作而確定所述存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài):將編程信號施加到所述存儲器單元，所述編程信號與將存儲器單元編程為特定數(shù)據(jù)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；及確定在施加所述編程信號期間所述存儲器單元的所述數(shù)據(jù)狀態(tài)是否從所述初始數(shù)據(jù)狀態(tài)改變?yōu)樗鎏囟〝?shù)據(jù)狀態(tài)。
[0015]舉例來說，與先前方法相比，本文中所描述的實(shí)施例可減少感測(例如，讀取)錯(cuò)誤及/或增加感測操作的速度。舉例來說，先前方法中的感測操作可由于存儲器單元具有與除關(guān)聯(lián)于用于將存儲器單元編程的編程信號的數(shù)據(jù)狀態(tài)之外的數(shù)據(jù)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的電阻而導(dǎo)致感測錯(cuò)誤。此外，先前存儲器單元感測方法可包含可為耗時(shí)的用以確定存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)的若干個(gè)步驟。舉例來說，先前方法可包含感測存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)，將存儲器單元編程為已知數(shù)據(jù)狀態(tài)，及最后再次感測存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)以確定存儲器單元的初始數(shù)據(jù)狀態(tài)。與先前方法相比，本發(fā)明的實(shí)施例可通過將編程信號施加到存儲器單元且確定是否發(fā)生與存儲器單元相關(guān)聯(lián)的信號改變而以增加的速度且以較少錯(cuò)誤感測存儲器單元。
[0016]在本發(fā)明的以下實(shí)施方式中，參考形成本發(fā)明的一部分的所附圖式，且圖式中以圖解說明的方式展示可如何實(shí)踐本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的實(shí)施例，且應(yīng)理解，可利用其它實(shí)施例且可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下做出過程、電及/或結(jié)構(gòu)改變。如本文中所使用，“若干個(gè)”某物可指此類事物中的一或多者。舉例來說，若干個(gè)存儲器裝置可指一或多個(gè)存儲器裝置。如本文中所使用，標(biāo)志符“N”及“M” (特定來說關(guān)于圖式中的元件符號)指示本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例可包含如此標(biāo)志的特定特征中的若干個(gè)特定特征。
[0017]本文中的各圖遵循其中第一個(gè)數(shù)字或前幾個(gè)數(shù)字對應(yīng)于圖式圖編號且其余數(shù)字識別圖式中的元件或組件的編號慣例。不同圖之間的類似元件或組件可通過使用類似數(shù)字來識別。舉例來說，100可指圖1中的元件“00”，且在圖4中可將類似元件指代為400。如將了解，可添加、更換及/或消除本文中的各種實(shí)施例中所展示的元件以便提供本發(fā)明的若干個(gè)額外實(shí)施例。另外，如將了解，各圖中所提供的元件的比例及相對尺度打算圖解說明本發(fā)明的實(shí)施例且不應(yīng)視為具限制意義。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例的電阻可變存儲器單元106的陣列100的一部分的框圖。在圖1中所圖解說明的實(shí)例中，陣列100是具有位于第一數(shù)目個(gè)導(dǎo)電線102-1、102-2、…、102-N(例如，存取線，其可在本文中稱為字線)與第二數(shù)目個(gè)導(dǎo)電線104-1、104-2、…、104-M (例如，數(shù)據(jù)/感測線，其可在本文中稱為位線)的交叉點(diǎn)處的電阻可變存儲器單元106的交叉點(diǎn)陣列。如圖1中所圖解說明，字線102-1、102-2、…、102-N實(shí)質(zhì)上彼此平行且實(shí)質(zhì)上正交于實(shí)質(zhì)上彼此平行的位線104-1、104-2、…、104-M ;然而，實(shí)施例不限于此。在圖1中所圖解說明的實(shí)施例中，電阻可變存儲器單元106可在兩端子架構(gòu)中起作用(例如，其中特定字線102-1、102-2、…、102-N及位線104-1、104-2、…、104-M充當(dāng)單元106的底部及頂部電極)。
[0019]每一電阻可變存儲器單元106可包含耦合(例如，串聯(lián))到選擇裝置(例如，存取裝置)的存儲元件(例如，電阻可變存儲器元件)。舉例來說，存取裝置可為二極管或晶體管(例如，場效應(yīng)晶體管(FET)或雙極結(jié)晶體管(BJT)以及其它)。存儲元件可包含可具有可變電阻(舉例來說)的可編程部分。存儲器單元106可為自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(STT RAM)單元且包含磁性穿隧結(jié)(舉例來說)。例如，存儲元件可包含一或多種電阻可變材料(例如，可編程為可表示多個(gè)不同數(shù)據(jù)狀態(tài)的多個(gè)不同電阻狀態(tài)的材料)，例如，舉例來說，過渡金屬氧化物材料或包含兩種或兩種以上金屬(例如，過渡金屬、堿土金屬及/或稀土金屬)的鈣鈦礦?？砂陔娮杩勺兇鎯ζ鲉卧?06的存儲元件中的電阻可變材料的其它實(shí)例可包含采用陷獲電荷來修改或更改導(dǎo)電率的各種材料、由各種經(jīng)摻雜或未摻雜材料形成的硫?qū)倩?、二元金屬氧化物材料、巨磁阻材料?或基于各種聚合物的電阻可變可變材料以及其它。實(shí)施例不限于特定或若干電阻可變材料。如此，電阻可變存儲器單元106可為單電平及/或多電平電阻式隨機(jī)存取存儲器(RRAM)單元、自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(STT RAM)單元、可編程導(dǎo)體存儲器單元、相變隨機(jī)存取存儲器(PCRAM)單元、磁阻隨機(jī)存取存儲器單元及/或?qū)щ姌蚪与S機(jī)存取存儲器(CBRAM)單元以及各種其它類型的電阻可變存儲器單元。
[0020]在操作中，陣列100的電阻可變存儲器單元106可經(jīng)由施加到單元(例如，單元的存儲元件)(經(jīng)由選定字線102-0,102-1,…、102-N及位線104_0、104_1、…、104-M)的編程信號(例如，寫