包括多位存储单元和温度收支传感器的半导体器件制造技术

一个实施例提供了一种半导体器件，包括多个多位存储单元、第一温度收支传感器、和电路。多个多位存储单元中的每一个可被编程为两种以上状态中的每种状态。电路将来自第一温度收支传感器的第一信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果。电路根据第一比较结果刷新多个多位存储器件。

【技术实现步骤摘要】
包括多位存储单元和温度 收支传感器的半导体器件相关申请的交叉参考本专利技术专利申请相关于2006年5月18日提交的题为PHASE CHANGE MEMORY HAVING TEMPERATURE BUDGET SENSOR的美国专利申请序列号11/436,358，其全部内容结合于 此作为参考。
技术介绍
一种类型的非易失性存储器是电阻式存储器。电阻式存储器利 用存储元件的电阻值来存储一个或者多个数据位。例如，被编程具 有高电阻值的存储元件可以代表逻辑1数据位值并且被编程具 有低电阻值的存储元件可以代表逻辑0数据位值。通常，存储 元件的电阻值-故通过施加电压月永冲或者电流月永冲来电切换。一种类型的电阻式存储器是相变存储器。相变存储器在电阻式 存储元件中使用相变材料。相变材料呈现至少两种不同的状态。相 变材料的这些状态可以被称为非晶态和晶态，其中，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。通常，非晶态呈 现出比晶态更高的电阻率。同样， 一些相变材料呈现出多晶态，例 如面心立方(FCC)态和六方密堆积(HCP)态，这些状态具有不 同的电阻率，并且可以被用来存储多个数据位。在接下来的描述中， 非晶态指的是具有较高电阻率的状态，并且晶态指的是具有较低电 阻率的状态。在相变材料中的相变能够被可逆地诱发(induce )。以这种方式， 存储器可以响应温度变化从非晶态转变成晶态并且从晶态转变成 非晶态。相变材料的温度变化可以通过驱使电流穿过相变材料本身 或者通过驱使电流穿过与相变材料相邻的电阻式加热器来实现。利 用这两种方法，相变材4+的可控加热导致在相变材并+内部的可控相包括具有多个由相变材料构成的存储单元的存储器阵列的相 变存储器可以被编程，以利用相变材料的存储状态来存储数据。在 这样的相变存储器件中读和写数据的一种方法是控制施加到相变 材泮牛上的电流3永沖和/或电压3永沖。电流和/或电压的水平通常对应 于在每个存储单元的相变材料中诱发的温度。为获得较高密度的相变存储器，相变存储单元可以存储多个数 据位。在相变存储单元中的多位存储可以通过将相变材料编程为具 有中间电阻值或者状态来实现，这种情况下，多位或者多级相变存 储单元可以被写成两种以上状态。如果相变存储单元被编程为三个 不同的电阻级别中的一个，那么每个单元可以存储1.5个凝:据位。个单元可以存^f诸两个^据位，等等。为了将相变存4诸单元编程为中 间电阻值，与非晶态材料共存的晶态材料的数量进而单元电阻被通 过合适的写策略来控制。为了简单起见，在该公开中的描述主要集而，这仅仅是出于说明性的目的，并不用于限定本专利技术的范围。原 则上可存储三个或更多状态。相变存储器的数据保持能力强烈地依赖于随时间变化的存储 的温度。通常，对于非易失性存储器，在运行温度达到85。C时， 数据保持被保证十年以上。数据保持主要是材料特性并且依赖于相 变材料的结晶温度。例如，对于Ge2Sb2Tes,在运行温度达到105°C到ll(TC时，^t据^f呆持能力大约为十年。然而，对于许多应用，该 温度失见范是不足够的。例如，在才几动车应用中，该温度失见范可能4皮 超过。同样，存储器件通常不是在不变的环境温度中运行，而是在 环境温度中经历相当大的变化。例如，用于汽车发动才几控制器的存 储器件基于发动机是否运行而经历极端的温度。在这种情况下，存 储器件的数据保持不是由暂时的温度(在确定的限度之内)或者平 均温度如此强烈地影响，而是由存储器件积累的温度收支 (temperature budget)影响。此外，在多位相变存^f诸单元中的凌丈据 保持比在单位相变存储单元更加关键。由于这些以及其他原因，存在着对本专利技术的需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体器件，其具有多位存储单元和温度收支 传感器，并且提供了一种方法，用于监控器件的温度收支。 一个实 施例提供了一种半导体器件，其包括多个多位存储单元、第一温度 收支传感器、和电路。多个多位存〗诸单元中的每一个可以-波编程为 两个以上状态中的每一个状态。电路将来自第一温度收支传感器的 第一信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果。电路根据第 一 比较结果刷新多个多位存储单元。 附图说明附图,皮包括是为了进一步理解本专利技术，并且并入并构成本i兌明 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4以部4牛。图1是示出了存储器件的一个实施例的框图。图2是示出了四个不同状态的多位或者多级相变存储单元的一个实施例的图示。图3是示出了设置相变存储单元的电阻状态的一个实施例的曲线图。施例的曲线图。图5是示出了存储器件的一个实施例的曲线图，该存储器件包 括监控多位相变存储单元的一个或多个状态的温度收支传感器。图6是示出了存储器件的一个实施例的曲线图，该存储器件包 括监控多位相变存储单元的多个非晶状态的温度收支传感器。图7是示出了存储器件的一个实施例的曲线图，该存储器件包 括监控多位相变存储单元的一个非晶状态的温度收支传感器。图8是示出了存储器件的温度收支传感操作的流程图。具体实施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4吏用方向术语(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^f立于许多不同的方向，因此，方向术i吾是用来iJt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，可进4于结构或逻辑改变。因》匕，以下详细的描述不应该祐:理解为限制本专利技术，本专利技术的范围由所附权利要求限定。图i是示出了存储器件ioo的一个实施例的框图。存储器件100包括写电路102、分配电路104、多位存卡者单元106a、 106b、和106c、 控制器108、读出电3各110、和一个或多个温度收支传感器112a、 112b、 112c、和112d。读出电路110包括一个或多个比较器114a、 114b、 114c、和114d。多位存4诸单元106a-106c (也^皮称为多级存 储单元)是相变存储单元，其根据在多位存储单元中的相变材料的 非晶态和晶态存储数据。在其他的实施例中，多位存储单元 106a-106c可以是任何合适类型的电阻式存储单元。通过将相变材料编程为具有中间电阻值，每个多位存储单元 106a-106c可以一皮写成或者编程为两个以上状态中的一个状态。为 了将多位存储单元106a-106c编程为具有中间电阻值，与非晶材料 共存的晶态材料的数量进而单元电阻通过控制器108和合适的写策 略来控制，在一个实施例中，每个多位存^f诸单元106a-106c可以#皮 编程为三个状态中的任何一个状态。在一个实施例中，每个多位存 储单元106a-106c可以被编程为四个状态中的任何一个状态。在其 他的实施例中，每个多位存储单元106a-106c可以被编程为任何合 适凄t量的状态中的4任何一个状态。存储器件100包括一个或多个温度收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括　　　　多个多位存储单元，其中，所述多个多位存储单元中的每一个可以被编程为两种以上状态中的每一种状态；　　　　第一温度收支传感器；以及　　　　电路，所述电路将来自所述第一温度收支传感器的第一信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果，并且基于所述第一比较结果刷新所述多个多位存储单元。

【技术特征摘要】
US 2006-10-6 11/544,1591.一种半导体器件，包括多个多位存储单元，其中，所述多个多位存储单元中的每一个可以被编程为两种以上状态中的每一种状态；第一温度收支传感器；以及电路，所述电路将来自所述第一温度收支传感器的第一信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果，并且基于所述第一比较结果刷新所述多个多位存储单元。2. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一温度收支传感器包括可以被编程为两种以上状态中的每一种状态的多 位存储单元，并且所述第 一温度收支传感器^皮写成所述两种以 上状态中的一种状态。3. 根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述电路将来自所 述第一温度收支传感器的所述第一信号与电阻率带进行比较， 以获得温度收支结果。4. 根据权利要求1所述的半导体器件，包括第二温度收支传感器，其中，所述电路将来自所述第二 温度收支传感器的第二信号与第二参考信号进行比较，以获得 第二比较结果并且基于所述第二比较结果来刷新所述多个多 位存储单元。5. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一温度收支4专感器包4舌以下中至少 一个所述多个多位存卡者单元中的一个；以及 电阻式多位存储单元。6. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述多个多位存储 单元是多个多位相变存储单元，并且所述第 一温度收支传感器 包括可以被编程为两种以上状态中的每一种状态的多位相变 存储单元。7. 根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述第一温度收支 传感器^t写成以下中至少 一种所述两种以上状态中的 一 种状态，其具有比所述两种以 上状态中的任何其他状态的灵敏度系数更高的灵敏度系数；以 及所述两种以上状态中的非晶态。8. 根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述第一温度收支 传感器被写成以下中至少 一种基本上所述两种以上状态中的 一 种状态的较低电阻端；以及基本上所述两种以上状态中的 一 种非晶态的较低电阻端。9. 根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述第一温度收支 传感器被写成基本上具有比所述两种以上状态中的任何其他 状态的灵敏度系数都高的灵敏度系数的所述两种以上状态中 的一种状态。10. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述多个多位存储 单元包括多个多位相变存储单元，其中，所述多个多位相变存储单元中的每一个包括Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se和S中的至少一种。11. 一种存储器包括多位相变存〗诸单元阵列，其中，所述多位相变存储单元 中的每一个包括可编程为多种非晶态中的每种状态的相变材料；第一温度收支传感器，包括可编程为所述多种非晶态中 的每种状态的所述相变材料；以及电路，所述电路将来自所述第一温度收支传感器的第一 信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果，并且基于所述第一比较结果刷新所述多位相变存储单元阵列。12. 根据权利要求11所述的存储器，其中，所述第一温度收支传 感器被写成基本上具有比所述多种非晶态的其他非晶态的灵 敏度系数更大的灵敏度系数的 一种非晶态的较低电阻端。13. 根据权利要求11所述的存储器，其中，基于所述存储器的当 前温度来调节所述第 一参考信号。14. 根据权利要求11所述的存储器，包括第二温度收支传感器，所述第二温度收支传感器包括可 编程为所述多种非晶态的每一种状态的相变材料，其中，所述 电路将来自所述第二温度收支传感器的第二信号与第二参考 信号进行比较，以获得第二比较结果，并且基于所述第二比较 结果来刷新所述多位相变存储单元阵列，以及，其中，所述第 一温度收支传感器被写成基本上第一非晶态的较低电阻端，并 且所述第二温度收支传感器被写成基本上所述多种非晶态的 第二非晶态的较低电阻端。15. 根据权利要求11所述的存储器，其中，所述多位相变存储单 元中的每一 个都包括Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se和S中的至少一种。16. —种半导体器件，包括多个多位存储单元，其中，所述多个多位存储单元中的 每一个可以被编程为两种以上状态中的每一种状态；第一温度收支传感器，所述第一温度收支传感器包括可 被编程为所述两种以上状态中的每 一 种状态的第 一 多位存储 单元；以及电路，其中，所述第一温度收支传感器被写成所述两种 以上状态中的一种状态，并且所述电^各将来自所述第一温度收 支传感器的第一信号与第 一电阻率带进行比较，以获得第 一结 果，并且基于所述第一结果刷新所述多个多位存储单元。17. 根据权利要求16所述的半...

【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]