写入驱动器、使用它的半导体存储装置和编程方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种写入驱动器、使用所述写入驱动器的半导体存储装置，和编程方法。写入驱动器包括复位控制单元，所述复位控制单元被配置为响应于复位编程命令而以第一时间段向存储单元阵列输出第一电流脉冲，并随后以第二时间段向存储单元阵列输出电流电平比第一电流脉冲的电流电平高的第二电流脉冲。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示例性实施例涉及写入驱动器、使用所述写入驱动器的半导体存储装置，和编程方法。
技术介绍
作为一种非易失性半导体存储器件，相变随机存取存储器(PCRAM)通过对存储器件施加电流来对数据进行编程。由于PCRAM在速度和允许的重写次数方面能够提供比DRAM 更好的性能，因此吸引了人们的关注。图1是现有的相变存储器件的剖面图。参见图1，相变存储器件可以包括形成有诸如开关器件或类似器件(未示出)的底部结构的半导体衬底10 ；形成在半导体衬底10上的下电极12 ；形成在下电极12上的相变材料层14 ；以及形成在相变材料层14上的上电极16。要在高于熔点的温度下加热相变材料层，以使相变存储单元处于复位状态(例如，非晶态)。此时，如图2所示，将简单方波的复位电流施加约几百ns的时间。更具体而言，将大电流持续地施加一段长的时间，以将存储单元复位为复位状态。 在此，在待编程的单元处所产生的热可能会传递至相邻的存储单元。此时，所传递的热可能导致相邻的单元中出现干扰而使其状态改变。图3是说明在相变存储器件的复位过程中的这种干扰的图。将具有图2所示的轮廓的复位电流施加到左侧的下电极上的相变材料层14，以使相变材料层14处于非晶态。附图标记141表示在施加复位电流之后具有非晶态的区域。然而，当施加复位电流以对左侧的单元编程时，伴随的热也可能会传递到右侧的下电极上的相变材料层14。如果右侧的单元处于复位状态，则传递的热可能导致右侧的单元的非晶区域143意外地变为结晶态。由于这些特征的缘故，现已考虑了一种限制复位电流并缩短复位电流施加时间的方法。图4是说明在减少了复位脉冲施加时间的情况下相变存储器件的操作特性的图。在将复位脉冲施加了范围约在10至30ns这样短的时间段以便防止导致存储器件状态的意外改变的干扰的情况下，可以使对相邻的单元的任何干扰减少/最小化。然而，相变材料层可能没有被加热足够的时间，因此较小的非晶区域145和147可能导致较小的复位电阻。在此，复位电阻的降低导致针对每个单元的复位余量降低，其中，在单元处所产生的低热量可能导致储存的数据容易丢失，并因此降低半导体存储器件的操作可靠性。图5是说明复位脉冲施加时间与复位电阻之间的关系的图。如图5所示，随着复位脉冲施加时间变短，复位电阻变小。这里，需要将相变材料层加热足够的时间，以足以使对象相变存储单元进入复位状态而同时不会导致相邻的单元的状态出现意外的劣化。
技术实现思路
根据一个示例性实施例的一个方面，一种写入驱动器包括复位控制单元，所述复位控制单元被配置为响应于复位编程命令而以第一时间段向存储单元阵列输出第一电流脉冲，并随后以第二时间段向存储单元阵列输出电流电平比第一电流脉的电流电平高的第二电流脉冲。根据另一个示例性实施例的一个方面，一种用于通过施加电流而将数据储存在存储单元中的半导体存储装置包括命令控制单元，所述命令控制单元被配置为通过输入编程命令和数据来输出设置编程命令和复位编程命令；写入驱动器，所述写入驱动器被配置为响应于设置编程命令来产生用于设置编程的设置脉冲，以及响应于复位编程命令以第一时间段输出第一电流脉冲作为复位脉冲，并随后以第二时间段输出电流电平比第一电流脉冲的电流电平高的第二电流脉冲作为复位脉冲；以及存储单元阵列，所述存储单元阵列被配置为响应于从写入驱动器输出的设置脉冲或复位脉冲来储存所述数据。根据另一个示例性实施例的另一个方面，一种通过施加电流来将数据储存在存储单元中的半导体存储装置的编程方法包括以下步骤响应于复位编程命令以第一时间段向所述存储单元输出第一电流脉冲，并且响应于复位编程命令，在第一段时间之后以第二时间段向所述存储单元输出电流电平比第一电流脉冲的电流电平高的第二电流脉冲。下面在标题为“具体实施方式”的部分描述这些和其他特征、方面和实施例。附图说明从结合附图而进行的以下详细描述中，将会更加清楚地理解本专利技术主题的上述和其他方面、特征和其他优点，在附图中图1是现有的相变存储器件的剖面图；图2是说明在现有的相变存储器件中的复位脉冲的轮廓的图；图3是说明相变存储器件中的干扰的图；图4是说明根据复位脉冲施加时间的减少，相变存储器件的操作特性的图；图5是说明复位脉冲施加时间与复位电阻之间的关系的图；图6是说明相变材料层根据复位电流的电阻变化的图；图7是根据本专利技术的示例性实施例的写入驱动器的结构图；图8是图7的复位控制单元的结构图；图9a和9b是解释根据本专利技术的示例性实施例的复位脉冲的轮廓的实例的图；图10和图11是解释复位脉冲轮廓与复位电阻之间的关系的图；图12是说明根据复位脉冲轮廓的干扰作用的曲线图；图13是说明复位脉冲轮廓与操作电压之间的关系的图；以及图14是根据本专利技术的示例性实施例的半导体存储装置的结构图。具体实施例方式本文参照示例性实施例(和中间结构)的附图来描述示例性实施例。在本文中， 附图并非按比例绘制，并且在一些实例中，为了清楚地图示实施例的特征，可能对比例进行了夸大。示例性实施例不应当被理解为限于图示的形状，而可以包括其他合理合适的形状。 在本公开中，相同的附图标记在本专利技术的各个附图和实施例中表示相同的部分。当提及第一层在第二层“上”或在衬底“上”时，其不仅涉及第一层直接形成在第二层上或在衬底上的情况，而且还涉及在第一层与第二层之间或在第一层与衬底之间存在第三层的情况。本专利技术的示例性实施例适用于通过对存储器件施加电流来对数据进行编程的半导体存储装置的所有合理适用的类型。然而，在下文，将示例性地解释相变存储器件。下面将参照附图来更加详细地解释本专利技术的示例性实施例。图6是说明当施加复位电流时相变材料层的电阻变化的图。如果对用于确定相变存储器件中的单元的状态的相变材料层持续地施加具有简单方波的复位电流(例如，具有如图2所示的轮廓的复位电流)一段长的时间，则如图6所示，相变材料层对应于施加的复位电流的不同幅度而发生相变。S卩，相变材料层在第一时刻Tl开始熔化，使得相变材料层开始变为非晶，并且此时，相变材料层仍具有低电阻。当持续地施加复位电流并到达第二时刻T2时，相变材料层具有接近于复位状态的电阻。如果一直施加复位电流直到第三时刻T3，则相变材料层具有足以处在复位状态的电阻。S卩，可以将第一时刻Tl与第二时刻T2之间的时间间隔视为相变材料层的非晶化加速的时间段，而可以将第二时刻T2与第三时刻T3之间的时间间隔视为将相变材料层设置为非晶态的时间段(即，实际的编程时间段)。这里，根据示例性的实施例，通过在第一时刻Tl与第二时刻T2之间施加足够时间的小电流来预先加热相变材料层，以加速相变材料层的非晶化，并且通过从第二时刻T2到第三时刻T3短时间地施加大电流来将相变材料层复位为非晶态，这里，相变材料层的电阻响应于复位电流而变化。这里，用于预先加热相变材料层的时间间隔被称作预加热时间段，而用于将相变材料层复位为非晶态的时间间隔被称作编程时间段。另外，在预加热时间段，可以施加具有固定电平的电流，或者可以施加在所述时间段期间具有至少一次阶跃上升的电流。虽然在预加热时间段内施加的电流类型之间具有这样的不同，但是根据示例性实施例的复位电流通常可以包括在预加热时间段施加的脉冲和在编程时间段施加的脉冲，其中，复位电流被称作阶跃脉冲。以下将更加详细地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金秀吉，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：