一个相变材料存储设备的刷新存储器单元制造技术

一种技术，包含确定一个相变材料存储器单元的存储级别是否在离一个电阻阈值的一个预定余量范围之内。响应于该确定，该单元被有选择地写入。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

这个专利技术一般涉及电子存储器，尤其涉及一个相变材料存储设备的刷新存储器单元。
技术介绍
相变材料可以用来存储一个半导体存储器设备中的存储器单元的存储器状态。用这样的方式，在相变材料存储设备中使用的相变材料可以呈现至少两个不同的状态。这些状态可以被称作非晶和晶态。在这些状态之间的跃迁可以被有选择地启动。可以区分这些是因为非晶态通常呈现出比晶态更高的电阻系数。非晶态涉及一个更无序的原子结构。通常任何相变材料都可以使用来呈现这两个状态。然而，举例来说，薄膜硫族化物合金材料可能是尤其合适的。相变可以被可逆地引起。因此，相变材料可以响应于温度的改变，从非晶改变到晶态并且此后可以恢复到非晶态，或者反之亦然。实际上，当相变材料在一个存储器单元中使用时，存储器单元可以被认为是一个可编程电阻，其在较高和较低电阻状态之间可逆地改变。相变可以由电阻加热引起，而中电阻加热由一个流过该材料的电流所引起。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种技术，包含确定一个相变材料存储器单元的存储级别是否在离一个电阻阈值的一个预定余量范围之内。响应于该确定，该单元被有选择地写入。附图说明图1描述了用于设置和重置一个相变材料存储设备的一个存储器单元的温度波形。图2是依据这专利技术一个实施例的一个计算机系统示意图。图3和5是流程图，描述了依据本专利技术的实施例、来刷新一个相变存储器单元的技术。图4是由一个相变存储器单元呈现的一个电阻的例图。图6是流程图，描述了依据本专利技术的实施例、从一个相变存储器单元中读取一位数据的技术。图7和8是流程图，描述了依据本专利技术的实施例、来写一位数据到一个相变存储器单元中的技术。图9是依据本专利技术一个实施例的一个相变材料存储设备的示意图。图10是依据本专利技术的一个实施例、一个与图9中的相变材料存储设备的行译码器相关的真值表。图11是依据本专利技术一个实施例、图9中的相变材料存储设备的一个列译码器的示意图。图12是依据本专利技术的一个实施例、一个用于一条特定列线的读取路径电路的示意图。图13是图12中的电路的阈电流电源的示意图。图14是一个流程图，依据本专利技术的一个实施例描述了一种确定要被使用用于写复位操作的电流的技术。图15是一个流程图，依据本专利技术的一个实施例描述了一种确定要被使用用于写设置操作的扫除衰减时间的技术。具体实施例方式参见图2，依据本专利技术的一个的一个实施例30包含一个相变材料存储器32，其经由一条存储器总线36和一个存储控制器集线器34进行通信。存储器总线36包含用于往返于存储器32传递数据的通信线以及用于控制往返于存储器32的数据存储与检索的控制和地址线。一个特定的写或者读操作可能同时涉及写入数据到存储器32的几个设备中，或者从其中读取数据。举例来说，在本专利技术的某些实施例中，相变材料存储器32可以包含各种存储器设备(例如，半导体存储芯片、或者包)，其中的每个设备都包含基于相变材料的存储器单元。举例来说，一个特定存储设备的每个存储器单元都可以包含一个呈现晶相和非晶相的相变材料(例如，一个薄膜硫族化物合金材料)。这些状态，按序，用来指示该存储器单元的存储器状态(例如，“1”和“0”状态)。一个相变存储设备的存储器单元不局限于仅仅两个存储器状态(即，“1”状态和“0”状态)，而是代之以该存储器单元可以具有大量的状态。即，因为每个状态可以通过它的电阻来区分，多个电阻确定的状态可以是可能的，这允许在单个存储器单元中存储多个数据位。已知有各种相变合金。通常，硫族化物合金包含来自周期表VI列的一个或多个元素。一中尤其合适的合金组是GeSbTe合金。为了写入一位数据到一个相变存储器单元中，该单元可以要么经由一个称作设置电流脉冲的电流脉冲设置(例如，来存储一个“1”位数据)或者经由一个称作复位脉冲的电流脉冲重置(例如，以存储一个“0”位数据)。举例来说，图1描述了一个通常从大约时间T0延续到时间T2以把一个特定单元相变材料放置在晶态中的晶化置位脉冲20。如图所示，置位脉冲20描述了在相变材料温度中的一个瞬间上升。置位脉冲20和复位脉冲10形成对比，复位脉冲10也是一个也与相变材料的较高温度相关的一个脉冲但是可能具有明显较短的持续时间，因为复位脉冲10从大约时间T0延续到T1。因此，复位脉冲10可以用来把一个基于相变材料的存储器单元从晶态变换为非晶态，或者把该存储器单元的状态“重置”为“0”。相反，置位脉冲20可以用来把该存储器单元的状态设置为“1”。更可取地是，设置加热被慢慢地除去，这是因为这趋向于把该单元保留在一个最佳的晶化设置状态并且允许使用和与重置使用相同的峰值加热。对于重置来说，加热必须被快速地淬火以避免晶化。因为加热是利用电流执行的，所以更可取地是重置电流为重置一位所需要的最小数乘以1.5，并且具有大约50纳秒的宽度和低于10纳秒的后缘。设置电流峰值和宽度与重置大约相同，但是更可取地是后缘要缓慢很多并且在一个微秒衰减时间的数量级上。重置电流的这些时间和幅值将随选择的相变材料和在该材料每一端的尺寸和电极类型而变化。更可取地是，对于小于0.05u的触头、TiAIN电极、以及氮化物端衬套，重置电流可以小于4毫安。为了读取保存在该相变存储器单元中的数据位，路由一个电流通过该存储器单元以导致该单元两端产生一个电压。这个电压，按序，与由该单元呈现的电阻成比例。因此，一个较高的电压指示该单元是在非晶态，较高的电阻状态中；以及一个较低的电压指示该单元是在晶态，较低的电阻状态中。在此假定当存储器单元的相变材料是在晶态中时，它被认为是指示数据的一个“1”位，以及当它的相变材料是在非晶态中时，指示数据的一个“0”位。然而，要注意到在本专利技术的其它实施例中，这个约定可以是相反的，即在这些实施例中，当该存储器单元的是在晶相中时它被认为指示一个数据的“0”位，以及当它的相变材料是在非晶相中时，它指示数据的一个“1”位。为了检测一个特定单元的存储器状态，一个比较器的正相输入端可以与该单元相连以接收通过迫使一个电流，诸如10μa，通过该单元产生的单元电压的指示。举例来说，为了区分“1”位和“0”位，该比较器的反相输入端可以与一个起参考作用的阈值电压相连。因此，该比较器把该单元电压和这个阈值电压进行比较以产生一个该存储器单元是否存储了数据的一个“1”位或者数据的一个“0”位的指示。这个比较产生一个输出信号(读位指示)而且可以被保存在一个锁存器或者触发器中。该阈值电压可以，例如，通过一个(阈值电阻的)阈值电阻和一个电流的乘积形成。这个电流，按序，可以具有(例如)和在读取存储器单元的存储位期间流过它的电流相同的幅值。用这样的方式，阈值电阻可以具有一个在用于数据的一个“1”位的存储器单元电阻和用于数据的一个“0”位的存储器单元电阻之间某处的电阻。因此，阈值电阻的电阻和流过该阈值电阻的电流的乘积产生阈值电压，一个位于在当存储器单元在非晶态中时的读取电压和当存储器单元在晶态中时的读取电压之间的某处的电压。使用相变存储器单元的一个潜在困难是，因为很多不同的可能原因，由该单元呈现以指示一个特定存储器状态的电阻可能不可接收地接近于一个区分那个特定存储器状态和另一个存储器状态的阈值。例如，对于一个双存储器状态的单元，该单元可能具有一个指示非晶态，一个例如可以与位“0”相关的存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含：　　　　确定一个相变材料存储器单元的存储级别是否在离一个电阻阈值级别的预定余量范围之内；以及　　　　响应于该确定，有选择地写入到该单元中。

【技术特征摘要】
US 2002-8-5 10/2126301.一种方法，包含确定一个相变材料存储器单元的存储级别是否在离一个电阻阈值级别的预定余量范围之内；以及响应于该确定，有选择地写入到该单元中。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含读取该单元；以及响应于该读取执行确定。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于响应于传输存储器状态的一个指示到一个输出缓冲器中出现该执行。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该确定包含把由该单元呈现的一个电阻和第一电阻阈值进行比较来检测第一数据位；把该电阻和一个第二不同的阈值进行比较来检测一个第二数据位；把第一和第二位进行比较来确定存储级别是否在预定义余量范围之内。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于存储器单元处于一个非晶态中；以及该确定包含把由该单元呈现的一个电阻和第一电阻阈值进行比较，以及把该电阻和一个大于第一电阻阈值的第二电阻阈值进行比较。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于第二电阻阈值比第一电阻阈值小大约百分之二十。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于存储器单元处于一个晶态中；确定退化程度包含把由该单元呈现的一个电阻和第一电阻阈值进行比较，以及把该电阻和一个小于第一电阻阈值的第二电阻阈值进行比较。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于第二电阻阈值比第一电阻阈值大大约百分之二十。9.如权利要求1所述的方法，进一步包含响应于存储级别在余量范围之内的确定写入到该单元。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于该确定包含把一个电流流过存储器单元以读取单元中的一个存储器状态。11.一种方法，包含编程一个相变材料存储器单元来指示一个存储器状态；以及响应于该存储器单元的存储级别是在离一个电阻阈值电平阈值级别一个预定余量范围之内的检测，有选择地刷新该存储器单元。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于该编程包含把该存储器单元放置在非晶态和晶态的一个中。13.如权利要求11所述的方法，进一步包含响应于从存储器单元中的一次读取执行该检测。14.如权利要求11所述的方法，其特征在于该刷新包含重新编程该存储器单元。15.一种方法，包含响应于来自一个相变材料单元的一次读操作，检测该单元以确定一个相变材料存储器单元的存储级别是否在离一个电阻阈值等级一个预定余量的范围之内。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于存储级别指示一个单元的存储器状态。17.如权利要求15所述的方法，其特征在于存储级别包含由该单元呈现的一个电阻。18.一个存储器设备，包含一个相变材料存储器单元；以及一个电路，来确定一个相变材料存储器单元的存储级别是否在离一个电阻阈值级别的预定余量范围之内；以及响应于该确定，有选择地写入到该单元中。19.如权利要求18所述的存储设备，其特征在于该电路检测该单元的一个存储器状态并且响应于该单元的读取执行该确定。20.如权利要求18所述的存储设备，进一步包含一个输出缓冲器，响应于该单元的读取接收存储器状态的一个指示，其特征在于该电路响应于传输该指示到输出缓冲器，确定余量。21.如权利要求18所述的存储设备，进一步包含一个比较器，把由该单元呈现的一个电阻的指示和该电阻阈值进行比较以产生该单元一个状态的第一指示，以及把由单元呈现的电阻和一个不同的第二电阻阈值进行比较来产生该状态的一个第二指示，该第一和第二指示指示存储级别是否在余量的范围之内。22.如权利要求18所述的存储设备，其特征在于该存储器单元处于晶态中，该存储设备进一步包含一个比较器，把由该单元呈现的一个电阻的指示和电阻阈值进行比较以产生该单元一个状态的第一指示，以及把该电阻和小于第一电阻阈值的一个不同的第二电阻阈值进行比较来产生该单元状态的一个第二指示。23.如权利要求18所述的存储设备，其特征在于该存储器单元处于非晶态中，该存储设备进一步包含一个比较器，把由该单元呈现的一个电阻的指示和电阻阈值进行比较以产生该单元一个状态的第一指示，以及把该电阻的一个指示和大于第一电阻阈值的一个不同的第二电阻阈值进行比较来产生该单元状态的一个指示。24.一个存储器设备，包含一个相变材料存储器单元；以及一个电路，来编程该存储器单元以呈现一个电阻来指示一个存储器状态，并且响应于一个相变存储器单元的存储级别是否在离一个预定阈值一个预定义余量的范围之内的确定，有选择地刷新存储器单元。25.如权利要求24所述的存储设备，其特征在于该电路产生一个电流来把该存储器单元放置在非晶态和晶态中的一个中。26.如权利要求24所述的存储设备，其特征在于该电路响应于从存储器单元中的一次读取确定该余量。27.如权利要求24所述的存储器设备，其特征在于该电路重新编程该存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：WD帕金森，TA劳里，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]