具有多电平的相变存储器设备及其驱动方法技术

提出了一种具有多电平的相变存储器设备及其驱动方法。所公开的相变存储器设备包括单元阵列，该单元阵列包括多个存储器单元,其中存储器单元包括：第一开关元件，其连接到第一字线；第二开关元件，其连接在第一开关元件和第二字线之间；以及可变电阻器，其连接在第一开关元件和位线之间。

【技术实现步骤摘要】
具有多电平的相变存储器设备及其驱动方法本专利技术申请是申请日期为2010年3月12日、申请号为“201010133293.2”、专利技术名称为“具有多电平的相变存储器设备及其驱动方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关专利申请的交叉引用本申请要求在2009年6月15日向韩国专利局提交的韩国申请10-2009-0052726号的35U.S.C119（a）下的优先权，在此通过引用将其全文合并于此。
本专利技术涉及一种存储器设备及其驱动方法，并且更具体地，涉及一种具有多电平的相变存储器设备及其驱动方法。
技术介绍
选择用于相变存储器设备（诸如PRAM（相变随机存取存储器，Phase-ChangeRandomAccessMemory））的材料是那些能够通过经过温度改变或者由温度改变驱动而容易地并且可逆地在不同的固态相之间相互转换的材料类型。对未来的相变存储器设备中的材料的另一期望性质是不同的固态相呈现出可测量的不同电阻。由于这些和其它生化性质，可以认为相变材料可以用作能够经由相变材料的所测量的电阻和相应的固态相之间的关联存储海量数据的未来存储器设备的关键成分。典型的相变存储器设备可以被配置成包括多条字线、与限定单位存储器单元的多条字线相交的多条位线、选择字线的一个开关元件、以及通过驱动开关元件接收并且存储来自位线的数据的可变电阻器。已经报告了这种相变存储器设备可以获得中间态的值以及二元状态（即，可以根据相变材料层的特定固态相与“0”和“1”相关的状态）。然而，目前流行的GST基的相变材料层通常呈现出对应于高度有序晶体态和高度无序无定形态的两种离散线性电阻类型。然而，呈现中间电平固态的相变材料的电阻分布可以是非线性的。为此，为了实现多电平，用于写入置位（0）或者复位（1）数据的电流条件以及具有多种电平的电流应该被提供到相变材料。为此，需要单独的泵电路（pumpingcircuit）。尽管由另外的泵电路来提供多种电流，但是相变材料在除置位和复位电平之外的电平没有清晰的电阻分布，使得可能发生读取错误。因此，存在如下问题：要求具有多电平电流的相变存储器设备具有如上所述地布置多个泵电路的布局，这不能获得完整的多电平。
技术实现思路
相变存储器设备可以包括：可变电阻器，其根据所施加的电流而变成置位和复位状态；以及偏移单元，其连接到可变电阻器，并且将可变电阻器的置位和复位状态中的电阻分布偏移预定水平。相变存储器设备还可以包括：包括多个存储器单元的单元阵列，其中该存储器单元包括：第一开关元件，其连接到第一字线；第二开关元件，其连接在第一开关元件和第二字线之间；以及可变电阻器，其连接在第一开关元件和位线之间。相变存储器设备还可以包括：单元阵列，其包括多个存储器单元，该存储器单元包括位线以及与位线相交的第一和第二字线；以及控制块，其布置在单元阵列外侧并且配置用来控制位线和字线。此时，存储器单元包括连接到位线的可变电阻器以及连接到可变电阻器并且由第一和第二字线控制的偏移单元。另一变型是相变存储器设备可以包括：半导体基片，其中划分单元区域和外围区域；第一和第二字线选择开关，其在基于单元区域的两侧的外围区域的半导体基片的上部上形成；第一字线，其形成为电连接到在形成有第一字线选择开关的半导体基片的上部上的第一字线选择开关；多个第一二极管，其在第一字线的上部上形成；第二字线，其在多个第一二极管的上部上形成；第二二极管，其在第二字线的上部上形成，以对应于第一二极管；加热电极，其在第二二极管的上部上形成，以对应于每个第二二极管；相变图案，其在加热电极的上部上形成，以与每个加热电极接触；以及位线，其在相变图案的上部上形成，并且形成为电连接到相变图案。还提供了一种驱动相变存储器设备的方法，该相变存储器设备包括：可变电阻器，其根据从位线施加的电流而变为置位和复位状态；偏移单元，其连接到可变电阻器，并且将可变电阻器的置位和复位状态中的电阻分布偏移预定水平；以及存储器单元，其包括多条控制偏移单元的字线，驱动相变存储器设备的方法包括：当写入和读取存储器单元时，选择多条字线之一并将其接地，并且在浮置其余字线的状态中，经由位线提供对写入和读取必要的电压。提供的另一驱动相变存储器设备的方法是该相变存储器设备可以包括：位线；可变电阻器，其电连接到位线；第一开关元件，其连接到可变电阻器；第二开关元件，其电连接到第一开关元件；以及存储器单元，其包括控制第一开关元件的第一字线以及控制第二开关元件的第二字线，驱动相变存储器的方法包括：当写入存储器单元时，在浮置第二字线的状态中，将第一字线接地，并且通过经由位线施加预先设置的置位电压和复位电压来写入第一置位状态和第一复位状态，以及在将第二字线接地的状态中，浮置第一字线，并且通过经由位线施加置位电压和复位电压来写入第二置位状态和第二复位状态。以下在“具体实施方式”部分描述这些和其它特征、方面和实施例。附图说明结合附图描述特征、方面和实施例，其中：图1是示出根据一个实施例的相变存储器设备的构造的图；图2是示出根据一个实施例的相变存储器装置的存储器单元的电路图；图3A至3D是示出用于将第一置位和复位状态写入根据实施例的存储器单元的过程的图，其中图3A是用于将第一置位状态写入存储器单元的电路图，图3B是用于将第一复位状态写入存储器单元的电路图，图3C是示出存储器单元的电阻分布的图，并且图3D是示出相对于存储器单元的电压的电流特性的图；图4A至4D是示出用于将第二置位和复位状态写入根据实施例的存储器单元的过程的图，其中图4A是用于将第二置位状态写入存储器单元的电路图，图4B是用于将第二复位状态写入存储器单元的电路图，图4C是示出存储器单元的电阻分布的图，并且图4D是示出相对于存储器单元的电压的电流特性的图；图5A是用于说明根据一个实施例的读取存储器单元的方法的电路图；图5B是用于说明根据另一实施例的读取存储器单元的方法的电路图；图6A至6C是示出根据电压的电阻分布的、用于说明根据一个实施例的取决于读取电压确定电平的方法的图；图7是示出用于示出根据一个实施例的读取电压分布的电流特性的图；图8是用于说明根据另一实施例的驱动相变存储器设备的方法的流程图；图9A和9B是用于说明根据另一实施例的读取存储器单元的方法的电路图；图10A至10C是示出根据电压的电阻分布的、用于说明根据另一实施例取的取决于读取电压确定电平的方法的图；图11是示出用于示出根据另一实施例的读取电压分布的电流特性的图；图12是示出根据另一实施例的、包括四个写入驱动器的相变存储器设备的电阻分布的图；图13是根据一个实施例的相变存储器设备的横截面图；图14是根据另一实施例的相变存储器设备的横截面图；以及图15是根据另一实施例的相变存储器设备的存储器单元电路图。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的示例性实施例。图1是示意性地示出根据一个实施例的相变存储器设备的构造的图。参照图1，相变存储器设备10可以被划分为单元阵列“CA”和外围区域“PA”。单元阵列“CA”被配置成包括由多条字线“WL1_0到WL1_n和WL2_1到WL2_n”以及多条位线“BL0到BLn”的相交限定的多个存储器单元“MC”。如图2所示，存储器单元“MC”可以被配置成包括可变电阻器“Rv”和偏移单元“Su”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器设备，包括：单元阵列，其包括多个存储器单元；其中所述存储器单元包括：第一开关元件，其连接到第一字线；第二开关元件，其连接在所述第一开关元件和第二字线之间；以及可变电阻器，其连接在所述第一开关元件和位线之间。

【技术特征摘要】
2009.06.15 KR 10-2009-00527261.一种相变存储器设备，包括：单元阵列，其包括多个存储器单元；其中所述存储器单元包括：第一开关元件，其连接到第一字线；第二开关元件，其连接在所述第一开关元件和第二字线之间；以及可变电阻器，其连接在所述第一开关元件和位线之间。2.根据权利要求1所述的相变存储器设备，其中所述第一和第二开关元件具有门限电压。3.根据权利要求2所述的相变存储器设备，其中所述第一和第二开关元件是二极管。4.根据权利要求3所述的相变存储器设备，其中每个可变电阻器连接到所述第一开关元件的第一二极管的阳极，所述第一开关元件的第一二极管的阴极连接到所述第二开关元件的第二二极管的阳极并且连接到所述第一字线之一，并且所述第二开关元件的第二二极管的阴极连接到所述第二字线之一。5.根据权利要求1所述的相变存储器设备，其中所述第一和第二字线被配置成选择性地接地或者浮置。6.根据权利要求1所述的相变存储器设备，还包括配置用来选择性地驱动所述第一和第二字线的开关。7.根据权利要求6所述的相变存储器设备，其中所述开关被安装成对应于所述第一和第二字线中的每个。8.一种相变存储器设备，包括：单元阵列，其包括多个存储器单元，所述存储器单元包括与位线相交的第一和第二字线；以及控制块，其布置在所述单元阵列的外侧，并且配置用来控制所述位线和所述字线；其中所述存储器单元包括连接到所述位线的可变电阻器以及连接到所述可变电阻器的偏移单元，其中，所述偏移单元被配置成包括串联连接的并且被配置成由所述第一和第二字线控制的第一开关元件和第二开关元件。9.根据权利要求8所述的相变存储器设备，其中每个偏移单元配置用来将所述可变电阻器的置位状态和复位状态的电阻分布偏移预定水平。10.根据权利要求8所述的相变存储器设备，其中每个开关元件是二极管。11.根据权利要求10所述的相变存储器设备，其中所述第一字线连接到每个偏移单元的第一二极管的阴极，并且所述第二字线连接到每个偏移单元的第二二极管的阴极，以使得所述第二字线配置用来改变每个偏移单元中的电流路径。12.根据权利要求8所述的相变存储器设备，其中所述控制块包括：行控制块，其配置用来控制所述字线；以及列控制块，其配置用来控制所述位线。13.根据权利要求12所述的相变存储器设备，其中所述行控制块包括：第一行控制块，其配置用来控制所述第一字线；以及第二行控制块，其配置用来控制所述第二字线。14.根据权利要求13所述的相变存储器设备，其中所述第一和第二行控制块中的每个包括：解码单元，其配置用来选择多条第一或者第二字线之一来提供接地电压；以及开关阵列，其配置用来选择性地将所述接地电压提供到所选择的字线。15.根据权利要求13所述的相变存储器设备，其中所述第一行控制块布置在所述单元阵列的基本垂直于所述第一和第二字线的一侧，并且所述第二行控制块布置在所述单元阵列的相对于布置所述第一行控制块的对侧，所述第二行控制块也基本垂直于所述第一和第二字线。16.根据权利要求12所述的相变存储器设备，其中所述列控制块包括：第一列控制块，其配置用来控制奇数位线；以及第二列控制块，其配置用来控制偶数位线，其中所述单元阵列布置在所述第一和第二列控制块之间，以使得所述第一和第二列控制块彼此面对。17.根据权利要求9所述的相变存储器设备，其中所述偏移单元包括串联连接的晶体管。18.根据权利要求8所述的相变存储器设备，其中每个所述可变电阻器包括相变材料。19.一种相变存储器设备，包括：半导体基片，其具有外围区域以及外围区域之间的单元区域；第一和第二字线选择开关，其位于所述半导体基片的所述外围区域中的上部上；第一字线，其电连接到所述第一字线选择开关，所述第一字线位于其上形成有所述第一字线选择开关的半导体基片的上部上；第一二极管，其位于所述第一字线的上部上；第二字线，其位于所述第一二极管的上部上；第二二极管，其位于所述第二字线的上部上，对应地排列在所述第一二极管之上；加热电极，其对应地耦合到所述第二二极管的上部；相变图案，其对应地耦合到所述加热电极的上部；以及位线，其对应地耦合到所述相变图案的上部。20.根据权利要求19所述的相变存储器设备，其中所述第一和第二字线选择开关是MOS晶体管。21.根据权利要求19所述的相变存储器设备，还包括：第一绝缘层，其插入在其上形成有所述第一和第二字线选择开关的半导体基片上；第二绝缘层，其插入在所述第一字线和所述第二字线之间；第三绝缘层，其插入在所述第二字线和所述加热电极之间；以及第四绝缘层，其插入在所述加热电极和所述位线之...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴海赞，李世昊，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR