存储器可以利用一种被定义为基本的非晶相的硫属材料的稳态硫属玻璃来实现，当该材料暴露在２００℃下３０分钟或者更短的时间时不会改变为基本的晶相。可以通过改变材料的阈值电压来编程不同的状态。可以通过不同振幅和／或不同脉冲下降时间的脉冲来改变阈值电压。使用在两个不同状态的阈值电压之间的参考电平，可以进行读取操作。一般不再需要单独的存取装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对用作存储器或现场可编程逻辑阵列的 普通单相硫属材料的编程
技术介绍
本专利技术总的涉及采用硫属材料的存储器。硫属材料被用作半导体存储器已经多年。这些存储器传统上被称为相 变存储器。它们通常涉及从非晶相到晶相的转变。至今硫属材料仍采用双稳态的材料，因为当在20(TC暴露30分钟或者更短时间时，该材料将由基 本的非晶相转变为基本的结晶相，且施用65(TC的短时间快速淬火后变回 非晶相状态。硫属材料在半导体存储器中应用的 一个优点是相对适度的热量可以 使装置在不同的可测量的相位或状态间转换。该热量可以通过在硫属材料 上施加电流或者电压来产生。虽然相变材料具有许多优点，但它们在一些情况下还有许多缺点。例 如"关"态泄漏可能很高。双向阁值开关已被认为是单态硫属化物装置， 然而具有高的"关，，态泄漏。当将两态硫属材料串联组合时，会产生高的 "关"态泄漏和两态存储器。然而，所产生的双层堆叠需要大量的沉积。附图说明图1是本专利技术一个实施例的示意性描述图2是根据本专利技术一个实施例，用于编程重置和设置状态的编程脉沖 所施加电压或电流相对时间的图3A是本专利技术一个实施例的单元结构的电路示意图3B是本专利技术另一个实施例的单元结构的电路示意图4是根据本专利技术一个实施例的被编程过程中的存储器阵列的描述图5是根据本专利技术一个实施例的系统描述图； 图6是本专利技术一个实施例的电流电压图；和 图7是一个实施例的阔值电压随周期变化的图。具体实施例方式参考图1,阈值开关存储器单元的阵列12可沿被称作行线的地址线 16a-16n排列，并^皮耦合至行解码电路102。单元12也可通过被称作列 线的地址线14a- 14n耦合至列解码电路100。每个单元12可包括稳态硫属材料。在一个实施例中，硫属材料可以 是一般处于非晶相，且在操作中也不转变为晶相的材料。更具体来说，当 在200°C下暴露30分钟或者更短时间时，该硫属材料不发生诸如变为低阻 态的相改变。例如Ge2Sb2Te5 (GST)的双向通用存储器(OUM)在该条 件下发生相改变。选择或阁值装置是由硫属化物的合金制成的双向阈值开关("OTS")， 其不会从非晶相转化为晶相，而会发生快速的由电场触发的电导率变化， 仅只要维持电流通过装置则该电导率的改变就会保持。而通过施加合适的 编程脉冲，可以改变单元的阈值电压。然后基于该阈值电压，被改变阈值 电压的单元可被;险测为处于至少两个可编程状态中的一个或另一个。为了 获得附加的存储器容限，阈值开关存储单元可以与"OUM"(双向通用存 储器)装置串联组合，或者与从低阻到高阻相发生相改变的且在这些相之 间具有相应阈值差异的其它合金串联组合。整形和驱动电3各520可供应脉沖给列解码电3各100用于对单元12编 程。读耳又电路525可施加列电位或电流用于一全测单元12的编程状态。写 猝熄(write quench )晶体管46a - 46n可位于每条地址线14a - 14n上。在一个实施例中，地址线14a-14n可以适当的偏置。才艮据单元的阈 值电压，单元基于此偏置可以传导或不传导。例如，在一个实施例中，提 供了介于与不同阈值电压相关的两个状态(例如，如图6所示，可检测的 状态1和2)之间的偏置电压。如图7所示，在经过大量循环后仍可保持 这两种状态。位于读取电路525下节点处的用于所选列的电压可在比较器42中与 由参考发生器210所产生的电压相比较。此外，在一个实施例中，参考发 生器210可产生两个阈值电压之间的电压，其中两个阈值电压根据其先前 是如何被编程的由行和列解码器所选定的单元12来设定。由单元545提 供适当的时序和控制信号。参考图2,根据本专利技术的一个实施例，示出了所施加电压或电流相对 时间的理论图。具有幅值B的重置编程脉冲具有比具有幅值E的设置编程脉冲更高的幅值。而且，第一个可检测状态脉冲的下降时间C比第二个可 检测状态的下降时间F更短。这些状态对应于不同的阈值电压。一种用于在300A, 500A, 750A和IOOOA厚度的3386合金OTS (36% Te 31.75% As， 6% Ge, 26% Si, 0.25% In)状态之间进行编程的方法包括第一可检测状态(分别示为图2的A、 B和C):幅值大约为700|aA; a = 100ns; B = 1 m s; c = 10ns (越快越好)。根据接触尺寸和ots合金的 厚度，幅值优选的大于400 nA，前沿和脉沖宽度并不关键，可以更长或 更短。后沿可以更緩，但是越快越好，因此图1中有写猝熄晶体管46b。第二可检测状态(D、 e和F):幅值大约为300m A(〈400m A; >100 juA); D=ljus; E = 2jus; F = 15 ]U s (越长越好)。对于大约lym2的接 触面积，幅值优选为lOOja a到400 m a之间。前沿和脉沖宽度并不关键， 可以更长或更短。后沿可以更短，但是对于更好的容限，其优选为更长。因此，整形和驱动电路520可提供合适的脉沖以编程单元12从而产 生其中 一种可^f企测状态。这些脉冲改变单元的阈值电压到其中 一种状态。 可由例如幅值和边沿速率为可调(例如片上由带隙调整器调整)的p-通 道电流镜提供脉沖。緩慢的后沿可以通过指数关闭或梯状下降(通过顺序 关闭N个并联电流源中的一个，其中N优选为20或更多)所产生。转向图3A,根据本专利技术一个实施例，每个单元12由第一元件12a和 第二元件12b组成。每个元件被例如列线14a的地址线和例如行线16a和 16b的一对地址线夹在中间。在此情况下，元件12a和12b可以是互补的， 这样如果一个元件处于第二状态，则另一个元件处于第一状态。当读取电流被施加到所选列线，行线被选定为零伏特(图4),则感应 放大器或比较器42在第二状态元件12a或12b上#全测到和第一状态元件 12b或12a相比更低的电压。如果元件1位于比元件2更高的电压，则结 果为零，否则为一。可选的，单个元件12a可一皮选"^，且参考电压被施加 到图1中的比较器42。在写操作期间，可分开的用快(C)或慢(F)后沿将位写为较高和较 低阈值电压的可检测状态。在一个实施例中，每个存储单元的位可总是被 写为相反状态。在写期间，与未被选择的位线相比，可以减少所选位线的 偏压。对于元件12合适的硫属材料包括双向阁值开关合金，其能够在至少 两个不同状态间修改装置的阈值电压。适用于本专利技术的一些实施例中的合金包括以下材^": 36 %碲、31.75 %砷、6%4者、26%石圭、0.25 %铟；39% 碲、36%砷、9%锗、14%珪、1%硫；21 %碲、50%竭、10%砷、2%锑 和2%硫；45%石帝、30 %砷、和25%锗；42%石西、28%砷和30%锗；或 30 %碲、15 %硒、30%砷和25%锗。可用的合金包括锗(大约0-30% )、碲(大约0-60% )、砷(大约 11-40% )、硒(大约0-42% )和锑(大约5-15% )。当暴露于较长的 第二状态脉沖时这样的装置可具有更好的稳定性。作为例子，在一个实施例中，对于由TeAsGeSSe构成的各自原子百分 比为16/13/15/1/55/的0.5微米直径的装置12，保持电流可以在大约0.1到 1微安(m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括： 编程存储器元件，所述元件包括基本的非晶的硫属层，其在２００℃下暴露３０分钟或者更短的时间时不会变为基本的晶相，以具有至少两个不同的状态，所述状态具有不同的阈值电压。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：GA戈登，WD帕金森，JM彼得斯，TA洛里，S奥辛斯基，GC威克，IV卡尔波夫，CC库奥，
申请(专利权)人：奥沃尼克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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