使用温控置位脉冲进行编程的存储单元制造技术

技术编号:3082121 阅读:215 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种存储装置,包括相变存储单元和电路。该电路用于通过将温控置位脉冲施加给存储单元来将存储单元编程为多于两个的状态中的一个选定状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及存储装置,更具体地,涉及使用温控置位脉冲进行编程的存储单元
技术介绍
存储器的一种类型是电阻式存储器。电阻式存储器利用存储元件的阻值来存储一个或多个比特的数据。例如,被编程为具有大阻值的存储单元可表示逻辑“1”数据比特值,而被编程为具有小阻值的存储元件可表示逻辑“0”数据比特值。通过将电压脉冲或电流脉冲施加于存储元件来电切换存储元件的阻值。电阻式存储器的一种类型是相变存储器。在电阻存储元件中,相变存储器使用相变材料。相变存储器基于呈现至少两种不同状态的相变材料。相变材料可用在存储单元中以存储数据比特。相变材料的状态可被称为非晶态和晶态。由于非晶态通常比晶态呈现更大的电阻率,因此可以区分这两种状态。通常,非晶态涉及更加无序的原子结构,而晶态涉及更加有序的晶格。一些相变材料呈现出一种以上的晶态,例如,面心立方(FCC)状态和六方最密堆积(HCP)状态。这两种晶态具有不同的电阻率,并且都可以用于存储数据比特。在以下描述中,非晶态通常是指具有更大电阻率的状态,而晶态通常是指具有更小电阻率的状态。可以可逆地感应相变材料中的相变。这样,响应于温度变化,存储器可从非晶态转变为晶态以及从晶态转变为非晶态。可以以多种方式实现相变材料的温度变化。例如,可将激光器对准相变材料,可使电流通过相变材料,或者可将电流馈通与相变材料相邻的电阻加热器。在这些方法中的任意一种中,相变材料的可控加热都将引起相变材料内的可控相变。可对包括具有由相变材料制成的多个存储单元的存储阵列的相变存储器编程,以利用相变材料的存储状态来存储数据。一种在这种相变存储装置中读取和写入数据的方式是控制施加于相变材料的电流和/或电压脉冲。电流和/或电压的等级通常对应于在每个存储单元中的相变材料内所感应的温度。为了获得更高密度的相变存储器,相变存储单元可存储多个比特的数据。可通过将相变材料编程为具有中间阻率值或状态来实现相变存储单元中的多比特存储。处于这种中间状态的单元具有处于完全晶态和完全非晶态之间的电阻。如果将相变存储单元编程为三个不同电阻等级中的一个,则可以存储每单元1.5比特的数据。如果将相变存储单元编程为四个不同电阻等级中的一个,则可以存储每单元2比特的数据,依此类推。为了简明,本说明书的描述主要集中于四个不同的电阻等级或状态以及每单元2比特的数据。但是,这仅是为了说明的目的,并不用于限制本专利技术的范围。原则上,可以存储三个或更多状态。为了将相变存储单元编程为中间电阻值,通过适当的写入策略来控制与非晶材料共存的结晶材料的量,从而控制单元的电阻。应该精确地控制与非晶材料共存的结晶材料的量,以确保多比特存储一致的电阻值。具有不同电阻等级的窄分布的一致电阻值确保可以获得足够的感测容限。由于上述以及其他原因,存在着对本专利技术的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了一种存储装置(memory device,又称存储器件)。该存储装置包括相变存储单元和电路。该电路用于通过将温控置位脉冲施加于存储单元将存储单元编程为多于两个的状态中的一个选定状态。附图说明附图是为了进一步理解本专利技术,以及并入并构成本说明书的一部分。附图示出了本专利技术的实施例,并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。由于参考以下详细描述更好地了解本专利技术,所以将会容易地理解本专利技术的其他实施例和本专利技术的许多预期优点。附图中的元件不一定相对于彼此按比例绘制。相似的参考标号表示相应的类似部件。图1是示出存储装置的一个实施例的框图。图2是示出处于四个不同状态的存储单元的一个实施例。图3是示出基于温度和时间的相变材料的结晶化的一个实施例的曲线图。图4是示出相变材料的电阻和温度之间关系的一个实施例的曲线图。图5是示出用于对相变存储单元编程的温控置位脉冲的一个实施例的曲线图。图6是示出用于将相变存储单元编程为多个状态中的一个的温控置位脉冲的一个实施例的曲线图。图7是示出用于对相变存储单元编程的方法的一个实施例的流程图。图8是示出用于对相变存储单元编程的方法的另一实施例的流程图。具体实施例方式在以下的详细描述中,参考构成本文一部分的附图,其中,通过可以实现本专利技术的示例性具体实施例示出了附图。对此,参考所描述图的方向使用方向术语(例如,“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前端”、“尾部”等)。由于本专利技术实施例中的元件可以定位于许多不同的方向,因此,方向术语是用来说明而不是用来限制的。可以理解,可利用其他实施例,并且在不背离本专利技术范围的情况下,可对结构或逻辑进行改变。因此,以下详细的描述不是用来限制本专利技术的,本专利技术的范围由所附权利要求限定。图1是示出了存储装置100的一个实施例的框图。存储装置100包括写入电路102、配电电路(distribution circuit)104、存储单元106a、106b、106c和106d、以及读出电路(sense circuit)108。存储单元106a~106d中的每一个都是基于存储单元中的相变材料非晶态和晶态来存储数据的相变存储单元。此外,通过将相变材料编程为具有中间阻值,可将存储单元106a~106d中的每一个编程为多于两个的状态。为了将存储单元106a~106d中的一个编程为中间阻值,通过适当的写入策略控制与非晶材料共存的结晶材料的量,从而控制单元的电阻。存储装置100被配置为通过监控存储单元的温度和/或电阻而控制结晶材料的量来对存储单元106a~106d进行编程。在恰当的温度下,可通过时间控制结晶相变材料的量。另外,相变存储单元电阻提供了存储单元温度的指示。因此,通过控制在根据存储单元的电阻所测量的特定温度处的写入脉冲的长度,将每个相变存储单元106a~106d编程为多于两个的可能状态中的一个选定状态。如这里所使用的,术语“电连接(electrically coupled,又称电耦合)”不是指元件必须直接连接在一起,而是在“电连接”的元件之间可以设置插入元件。写入电路102通过信号通路110电连接至配电电路104。配电电路104通过信号通路112a~112d电连接至存储单元106a~106d中的每一个。配电电路104通过信号通路112a电连接至存储单元106a。配电电路104通过信号通路112b电连接至存储单元106b。配电电路104通过信号通路112c电连接至存储单元106c。配电电路104通过信号通路112d电连接至存储单元106d。另外,配电电路104通过信号通路114电连接至读出电路108,并且读出电路108通过信号通路116电连接至写入电路102。存储单元106a~106d中的每一个都包括在温度变化的影响下可从非晶态转变为晶态或从晶态转变为非晶态的相变材料(即,相变元件)。从而,存储单元106a~106d中的一个的相变材料中的与非晶材料共存的结晶材料的量定义存储装置100内用于存储数据的多于两个的状态。在非晶态下,相变材料呈现出远远比在晶态下更大的电阻率。因此,在储单元106a~106d的多于两个的状态的电阻率是不同的。在一个实施例中,多于两个的状态可以是三个状态并且可以使用三个状态组成的系统,其中,将比特值“0”、“1”、和“2”分配给三个状态。在一个实施例中,多于两个的状态可以是分配有多比特值(例如,“00”、“01”、“10”、和“本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种存储装置,包括:    相变存储单元;以及    电路,用于通过将温控置位脉冲施加给所述存储单元来将所述存储单元编程为多于两个的状态中的一个选定状态。

【技术特征摘要】
US 2006-6-19 11/455,3401.一种存储装置,包括相变存储单元;以及电路,用于通过将温控置位脉冲施加给所述存储单元来将所述存储单元编程为多于两个的状态中的一个选定状态。2.根据权利要求1所述的存储装置,其中,所述温控置位脉冲包括第一阶段,其中,所述置位脉冲的电流被增加;第二阶段,其中,一旦所述存储单元的预定温度被获得,则所述置位脉冲的所述电流被维持在恒定等级;以及第三阶段,其中,一旦所述电流已被维持为恒定等级达预定周期,所述置位脉冲的所述电流就被减小为零。3.根据权利要求2所述的存储装置,其中,所述温控置位脉冲还包括初始阶段,其中,初始电流被施加给所述存储单元,以达到所述存储单元的阈值电压。4.根据权利要求2所述的存储装置,其中,所述预定周期包括处于所述预定温度的所述存储单元的结晶时间。5.根据权利要求1所述的存储装置,其中,所述相变存储单元包括Ge、Sb、Te、Ga、As、In、Se、和S中的一种。6.一种存储器,包括相变存储单元;以及电路,用于将所述存储单元编程为多于两个的可能状态中的一个选定状态,其中,所述电路通过将电流脉冲施加给所述存储单元来对所述存储单元进行编程,电流脉冲斜升,直至所述存储单元的期望电阻被获得,然后整平所述电流脉冲达特定时间,以将所述存储单元设定为所述选定状态。7.根据权利要求6所述的存储器,其中,所述电路基于所述存储单元上的电压来确定所述存储单元的电阻。8.根据权利要求6所述的存储器,其中,所述期望电阻基于所述选定状态。9.根据权利要求6所述的存储器,其中,所述特定时间包括处于所述期望电阻的所述存储单元的结晶时间。10.根据权利要求6所述的存储器,其中,所述相变存储单元包括Ge、Sb、Te、Ga、As、In、Se、和S中的一种。11.一种存储器,包括相变存储单元,用于存储至少1.5数据比特;以及用于使用温控置位脉冲来对所述存储单元进行编程的装置。12.根据权利要求11所述的存储器,其中,所述用于使用温控置位脉冲来对所述存储单元进行编程的装置包括用于使所述置位脉冲的电流斜升的装置;用于一旦所述存储单元的预定温度被获得就将所述置位脉冲的所述电流维持在恒定等级的装置;以及用于一旦所述电流已被维持为恒定等级达预定周期就使所述置位脉冲的所述电流斜降为零的装置。13.根据权利要求12所述的存储器,其中,所述用于使用温控置位脉冲对所述存储单元进行编程的装置还包括用于达到所述存储单元的阈值电压的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员:托马斯哈普扬鲍里斯菲利普
申请(专利权)人:奇梦达北美公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1