集成芯片以及操作相变存储器的方法技术

集成芯片具有布置在半导体衬底上方的存储器单元阵列和驱动器电路。驱动器电路向阵列提供读取电压，该读取电压关于存储器阵列的近似温度而变化，以改善读取电流中的温度相关性。驱动器电路可以以与温度成反比的方式改变读取电压。读取电压可以连续或逐步变化，并且驱动器电路可以使用表格查找。可选地，驱动器电路测量电流并调制读取电压，直到电流在目标范围内。存储器单元可以是多级相变存储器单元，其包括设置在底部电极和顶部电极之间的多个相变元件。调制读取电压以减少与温度有关的电流变化对于多级单元特别有用。电流变化对于多级单元特别有用。电流变化对于多级单元特别有用。

【技术实现步骤摘要】
集成芯片以及操作相变存储器的方法


[0001]本专利技术的实施例涉及集成芯片以及操作相变存储器的方法。

技术介绍

[0002]许多电子器件包含被配置为储存数据的电子存储器。电子存储器可以是易失性的或非易失性的。易失性电子存储器使用电源来维护数据，而非易失性存储器则能够在没有电源的情况下存储数据。闪存存储器是一种广泛使用的非易失性存储器。但是，闪存存储器被认为具有缩放(scale)限制。由于这个原因，长期以来人们一直需要非易失性存储器的可选类型。相变存储器(PCM)在这些选择中。相变存储器是一种非易失性存储器，其中，相变元件的相位被用来表示数据单元。相变存储器具有快速的读取写入时间、无损读取和高缩放性。相变存储器还具有每个单元存储多个位的潜力。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种集成芯片，包括：半导体衬底；电阻式随机存取存储器单元的阵列，形成在半导体衬底上方；以及驱动器电路，被配置为向阵列中的所选择单元提供关于阵列的温度选择性变化的读取电压。
[0004]根据本专利技术实施例的另一个方面，提供了一种集成芯片，包括：半导体衬底；相变存储器单元的阵列，形成在半导体衬底上方；温度传感器，定位为测量相变存储器单元的阵列的近似温度；以及驱动器电路，形成在半导体衬底上，并且操作为根据近似温度选择相变存储器单元的读取电压。
[0005]根据本专利技术实施例的又一个方面，提供了一种操作相变存储器的方法，包括：当相变存储器阵列处于第一温度时，生成第一读取电压；利用第一读取电压驱动相变存储器阵列中的单元；当相变存储器阵列处于第二温度时，生成温度补偿的读取电压；通过利用温度补偿的读取电压驱动相变存储器阵列中的第二单元来生成读取电流；以及通过比较读取电流和一个或多个阈值来确定第二单元的编程状态；其中，当第二温度和第一温度之间的差使第二单元的电阻较高时，升高温度补偿的读取电压，并且当第二温度和第一温度之间的差使第二单元的电阻较低时，降低温度补偿的读取电压。
附图说明
[0006]当结合附图进行阅读取时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0007]图1是根据本公开的一些实施例的提供温度相关的读取电压的相变存储器电路的框图。
[0008]图2是根据一些实施例的提供图1的相变存储器电路的一些组件的更多细节的框图。
[0009]图3A是示出当未调制读取电压时针对四个不同编程状态的读取电流随温度的变化的曲线图。
[0010]图3B是示出根据本公开的一些实施例的读取电流随通过调制读取电压减小的图3A的温度如何变化的图。
[0011]图3C是示出根据本公开的一些实施例如何利用变化的参考电流可以更有效地区分由图2的读取电压反映的编程状态的图。
[0012]图4示出了一些实施例的具有相变存储器单元并且可以对其应用本公开的集成电路的截面图。
[0013]图5示出了一些实施例的具有多级相变存储器单元并且可以对其应用本公开的集成电路的截面图。
[0014]图6是示出根据本公开的一些实施例的方法的流程图。
[0015]图7是示出根据本公开的一些其他实施例的方法的流程图。
具体实施方式
[0016]以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0017]此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
上面”、“上部”等的间隔关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间隔关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。器件可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间隔关系描述符可以同样地作相应地解释。
[0018]相变存储器(PCM)单元包括在底部电极和顶部电极之间的至少一个相变元件。相变元件具有电阻率不同的结晶态和非晶态。这些不同的电阻状态可以用来表示数据。例如，处于高电阻状态的非晶态可以对应于逻辑“0”。处于低电阻状态的结晶状态可以对应于逻辑“1”。这些不同的电阻状态可以被称为单元的编程状态。也可以形成具有中等电阻水平的部分结晶态。如果能够一贯地实现电阻落入不同范围的四个状态，则相变存储器单元可以用于表示两个数据位，例如，逻辑“00”、逻辑“01”、逻辑“10”和逻辑“11”。可以存储两个或更多数据位的单元称为多级单元。
[0019]可通过将预定电压施加到单元并将得到的电流(读取电流)与一个或多个参考电流进行比较来读取存储器单元的编程状态(并且因此存储在单元中的数据)。除了编程状态以外，单元的电阻还与温度相关。温度相关性可能影响读取单元的编程状态的准确性。电流的温度相关性可以通过基于温度调节参考电流来解决。然而，本公开教导了通过调节用于读取操作的预定电压来减少读取电流中的随温度变化。该方法可以用相对简单的电路来实现，并降低错误率。对于多层相变存储器单元而言，这些优势尤其明显。尽管本公开主要集
中于当读取相变存储器单元的状态时调制读取电压，但是本公开的结构和方法可以应用于读取其他类型的存储器单元。在一些实施例中，除了基于温度来调制读取电压以外，还基于温度来调整与读取电流进行比较的一个或多个阈值电流。这两种类型的温度补偿的组合可以提高区分不同编程状态的精度。
[0020]典型地，存储器单元以行和列布置在存储器阵列内。通过激活字线和位线以向所选相变存储器单元提供电压，对存储器阵列内的存储器单元执行读取或写入操作。阵列中的每个存储器单元可以与存取选择器装置相关联，其基本上防止泄漏电流流过未选择的存储器单元。
[0021]根据本公开的集成芯片具有布置在半导体衬底上方的存储器单元阵列。在一些实施例中，存储器单元是相变存储器单元。相变存储器单元通常包括加热元件和设置在底部电极和顶部电极之间的相变元件。根据本教导，用于存储器单元阵列的驱动器电路被配置为提供温度补偿的读取电压，温度补偿的读取电压是以减小读取电流中的温度驱动的变化的方式而关于温度变化的驱动电压。
[0022]单元的电阻的温度相关性可以根据单元的编程状态而变化。在一些实施例中，根据在一种特定编程状态下单元的电阻的温度相关性对读取电压进行温度补偿。在一些实施例中，当单元处于其最高电阻编程状态时，关于单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成芯片，包括：半导体衬底；电阻式随机存取存储器单元的阵列，形成在所述半导体衬底上方；以及驱动器电路，被配置为向所述阵列中的所选择单元提供关于阵列的温度选择性变化的读取电压。2.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述驱动器电路被配置为根据所述温度从多个离散读取电压中的一个选择为所述读取电压。3.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述驱动器电路被配置为响应于温度的降低而使读取电压升高，并且响应于温度的升高而使读取电压降低。4.根据权利要求1所述的集成芯片，还包括感测放大器，被构造为通过比较由所述驱动器电路驱动的读取电流与多个参考电流，以在所述所选择单元的四个或更多个不同的编程状态之间进行区分。5.根据权利要求1所述的集成芯片，还包括提供所述温度的温度传感器。6.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述驱动器电路被配置为基于所述温度连续地改变读取电压。7.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述电阻式随机存取存储器单元是包括硫属化物玻璃的相变存储器单元。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昭谊，柯文昇，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：