相变化存储器制造技术

一种相变化存储器，包括一个以上的主存储单元，产生至少一检测信号，其中每一该主存储单元具有一纪录层；一个以上的参考存储单元，产生至少一参考信号，其中每一该参考存储单元具有一记录层；以及一比较电路，用以比较该至少一检测信号与该至少一参考信号而产生至少一对应于比较结果的输出信号。该多个参考存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线为不同于该多个主存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线，用以调制该参考信号以提高比较电路的检测能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于相变化存储器(Phase Change Memory),且特别有关于一种 用于相变化存储器读取的参考存储单元。
技术介绍
随着便携式应用产品的成长，非易失性存储器的需求有日渐增加的趋势。 相变化存储器由于具有速度、功率、可靠度、制造集成度以及成本等众多具 竟争力的特性，已被视为下一代最具潜力的非易失性存储器技术。相变化存储器主要利用电阻的改变来做为存储状态，因此设计一个理想 的读取电路来正确地读取存储阵列中存储单元的状态是有所必要的。 一般而 言，在一存储器系统中，除了主要的主存储单元外，额外设计一组参考存储 单元。此组参考存储单元主要用来产生参考信号，并用来提供给读取电路以与该主要的主存储单元所产生的信号相比较。因此，为了使存储器在进行读 取操作时，不会因为参考信号的误差而导致存储器状态的判读错误，设计一组理想的参考存储单元是必须的。理想的参考存储单元须具备以下几项特性(l)制作简单，不需额外的制 作工艺或复杂的电路设计即可实现；(2)具备较高的稳定度与可靠度，此意谓 可容许制作工艺均匀性偏差而造成的存储器状态变化；(3)具备状态可调整的 特性，且不因元件状态或结构的改变而失效。换句话说，可适用于不同元件 结构的设计。图1为2001年Ovonyx公司所提出的相变化存储器100的结构示意图， 其为具有并联式的参考存储单元。如图所示，相变化存储器100包括主要的 存储器阵列120(包含四行C1至C4)、参考存储器阵列130(包含并联的两行 C5及C6)以及一比较电路140。其中该主要的存储器阵列120包括多个存储 单元121,以及该参考存储器阵列130包括多个存储单元131,并且存储单元 121以及131中具有相同的结构。当存储器100在进行读取操作时，存储器 阵列120会依其存储状态而提供对应其存储状态的检测信号SSE1至SSE4,以及参考存储器阵列130会提供一参考信号SRE。比较电路140对该多个检 测信号SSE1至SSE4及参考信号SRE进行比较后，即可读取储存在存储器阵 列120的存储单元121内的数据。然而，由于参考存储器阵列130釆用两行 并联的C5及C6与主存储器阵列的存储单元121具相同结构的存储单元131 的作法，这除了让所产生的参考信号SRE较无弹性而不容易调整其值外，亦 可能会让该参考信号SRE较偏向某一存储状态下的检测信号SSE,因此制作 工艺上的偏差容易导致判读结果的误差。举例而言，当存储器阵列120的存储状态分别为重置状态(高电阻状态) 以及设定状态(低电阻状态)，检测信号SSE与参考信号SRE的压差分别为其中/一;为施加于存储器阵列120的读取电流，以及/r^为施加于参考存储器阵列的读取电流，R^为存储单元处于设定状态(低电阻状态)的电阻值 (称为设定电阻)，以及R，,为存储单元处于重置状态(高电阻状态)的电阻值 (称为重设电阻)。为了使参考信号更接近两存储状态的重置电流的平均值， 读取电流乙^通常i殳定为读取电流厶』的两倍，因此<formula>formula see original document page 5</formula>由于重设电阻R，,通常远大于设定电阻R^ (通常超过百倍以上)，因此lA「，,^够大，然而iA^g却相对较弱而不可靠，从而造成比较电路no的判 读错误。
技术实现思路
本专利技术提供一种相变化存储器，其具有不同结构的存储单元的主存储器 区块与参考存储器区块，用以使得参考存储区块的存储单元的状态可不同于 主存储器区块的存储单元的状态，从而可通过元件结构的调整而使参考存储 区块所产生的参考信号可调制，并提高比较电路的检测能力。本专利技术提供一种相变化存储器，包括一个以上的主存储单元，产生至少 一检测信号，其中每一该主存储单元具有一纪录层，该记录层可编程为至少一第一电阻与一第二电阻； 一个以上的参考存储单元，产生至少一参考信号，其中每一该参考存储单元具有一记录层，该记录层可编程以改变其电阻值； 以及一比较电路，耦合至该多个主存储单元阵列及该多个参考存储单元阵列， 用以比较该至少 一检测信号与该至少 一参考信号，并产生至少 一对应于比较 结果的输出信号。该多个参考存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线不同于该多个主 存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线。在一实施例中，该多个参考存 储单元当中至少一记录层的尺寸(如截面积)不同于该多个主存储单元当中至 少一记录层的尺寸。在另一实施例中，该多个参考存储单元当中至少一记录 层与加热电极的接触面积不同于该多个主存储单元当中至少一记录层与加热 电才及的4妄触面积。附图说明图1为一传统数字相变化存储器的结构示意图2为显示本专利技术一实施例的相变化存储器200的方块图3为显示本专利技术另一实施例的相变化存储器300的方块图4A及4B为分别显示主存储单元与参考存储单元的结构图的第一实施例以及存储单元的重置电流随记录层截面积的变化关系图；以及图5A及5B为分别显示主存储单元与参考存储单元的结构图的第二实施例以及存储单元的重置电流随记录层与加热电极栓塞间接触面积的变化关系主要元件符号说明 100-相变化存储器120- 主要的存储器阵列121- 存储单元130- 参考存储器阵列131- 存储单元 140-比较电路 200-相变化存储器220- 主存储器区块221- 主存储单元 230-参考存储器区块231-参考存储单元 240-比较电路241 — 1至241_4-第一输入242 — 1至242_4-第二输入 300-相变化存储器 320-参考存储器区块33L及3312-第一及第二参考存储单元41,及412-上电极42!及422-记录层43i及43广加热电极栓塞4^及442-下电极52,及522-记录层5 3i及5 32-加热电极栓塞Cl-C6-行CLl-CL6-行线NR-参考节点Rl-R4-列RLl-RL4-列线RML、 RMLR、 RML1及RML2-记录层 QM、 QMR、 QMR1、 QMR2-开关晶体管 VA-参考电压具体实施例方式图2为显示本专利技术一实施例的相变化存储器200的方块图。如图所示， 相变化存储器200包括一主存储器区块220、 一参考存储器区块以及一 比较电路240。主存储器区块220包括多个主存储器单元221。于实施例中，该多个主 存储器单元221排列成至少一行与至少一列而构成一阵列，譬如为本图中的 四行Cl至C4及四列Rl至R4。主存储器区块220还包括至少一行线与至少 一列线，每一行(列)线为分别耦接一对应行(列)上所有的主存储器单元1， 譬如为本图中的四4亍线CL1至C与四列线RL1至RL4，其中每一行线CL1至CL4为分别耦接至一对应行Cl至C4的主存储器单元221，以及每一列线 RL1至RL4为分别耦接至一对应列Rl至R4的主存储器单元221。每一主存储 器单元221包括一开关晶体管QM以及一记录层RML耦合至该开关晶体管QM 与一参考电压VA。须注意，开关晶体管QM与记录层RML的位置可互换。当欲改变某一行或某一列上的主存储器单元221的记录层的电阻时(即 写入操作)，改变该列所对应的列线的电压以使所有耦接至该列线的开关晶体 管QM导通，并施加一电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变化存储器，包括：　一个以上的主存储单元，产生至少一检测信号，其中每一该主存储单元具有至少一纪录层，该主存储单元的记录层可编程为至少一第一电阻与一第二电阻；　一个以上的参考存储单元，产生至少一参考信号，其中每一该参考存储单元具有至少一记录层，该参考存储单元的记录层可编程以改变其电阻值；以及　一比较电路，耦合至该多个主存储单元阵列及该多个参考存储单元阵列，用以比较该至少一检测信号与该至少一参考信号，并产生至少一对应于比较结果的输出信号，　其中该多个参考存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线为不同于该多个主存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线。

【技术特征摘要】
1. 一种相变化存储器，包括一个以上的主存储单元，产生至少一检测信号，其中每一该主存储单元具有至少一纪录层，该主存储单元的记录层可编程为至少一第一电阻与一第二电阻；一个以上的参考存储单元，产生至少一参考信号，其中每一该参考存储单元具有至少一记录层，该参考存储单元的记录层可编程以改变其电阻值；以及一比较电路，耦合至该多个主存储单元阵列及该多个参考存储单元阵列，用以比较该至少一检测信号与该至少一参考信号，并产生至少一对应于比较结果的输出信号，其中该多个参考存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线为不同于该多个主存储单元当中至少一记录层的电性工作曲线。2. 如权利要求1所述的相变化存储器，其中每一该检测信号为一检测电 压，以及每一该参考信号为一参考电压。3. 如权利要求2所述的相变化存储器，其中该多个参考存储单元当中至 少 一记录层的电性工作曲线与该多个主存储单元当中至少 一记录层的电性工 作曲线间的差异，用以使当该多个主存储单元当中任一的记录层编程为至少 该第一及第二电阻时，该检测电压与该参考电压的差异皆大于一预定电压差。4. 如权利要求1所述的相变化存储器，其中该多个参考存储单元当中至 少一记录层的电性工作曲线与该多个主存储单元当中至少一记录层的电性工 作曲线间的差异，用以使该参考电压等于第一电压及第二电压的平均值，其中该第一电压及第二电压分别为该多个主存储单元当中任一的记录层编程...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵得胜，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，力晶半导体股份有限公司，南亚科技股份有限公司，茂德科技股份有限公司，华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[]