具有双写入驱动器的相变存储器制造技术

一种具有双写入驱动器的相变存储器（PCM）。PCM设备包括：存储阵列，其具有位线，所述位线具有第一端和第二端，所述第一端和第二端用于存取耦合到所述位线的、在所述位线的所述第一端和所述第二端之间的PCM单元；第一写入驱动器和第二写入驱动器，它们分别耦合到所述位线的所述第一端和所述位线的所述第二端，用于当向所述PCM单元写入时同时向所述PCM单元供应电流；以及，感测放大器，其耦合到所述位线的所述第二端，用于当从所述PCM单元读取时感测所述PCM单元的电阻。本发明专利技术的实施例提供了具有降低的写入电流要求的设备、方法和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及相变存储器(PCM)，并且更具体地涉及具有双写入驱动器的PCM。
技术介绍
传统的相变存储器(PCM)装置使用诸如硫族化物的相变材料来存储数据，该材料能够稳定地在非晶相和晶相之间转变。非晶相和晶相(或状态)显示出不同的电阻值，该不同的电阻值用于区分在存储装置中的存储器单元的不同逻辑状态。具体地说，非晶相显示较高的电阻，而晶相显示较低的电阻。至少一种相变存储装置——PRAM——使用非晶态来表示逻辑“ I ”，并且使用晶态来表示逻辑“O”。在PRMA装置中，晶态被称为“置位状态”，而非晶态被称为“复位状态”。因此，在PRAM中的存储器单元通过将在存储器单元中的相变材料设置为晶态来存储逻辑“0”，并且存储器单元通过将相变材料设置为非晶态来存储逻辑“I”。在PRAM中的相变材料通过下述方式来被转换为非晶态将该材料加热到大于预定熔化温度的第一温度，然后迅速地冷却该材料。相变材料通过下述方式被转换为晶态在低于熔化温度但是大于结晶温度的第二温度下将该材料加热持续的时间段。因此，通过使用如上所述的加热和冷却将在PRAM的存储器单元中的相变材料在非晶态和晶态之间转换，来将数据编程到在PRAM中的存储器单元。在PRAM中的相变材料通常包括包含锗(Ge)、锑(Sb)和碲(Te)的化合物，S卩，“GST”化合物。GST化合物非常适合于PRAM，因为它可以通过加热和冷却在非晶态和晶态之间迅速转换。除了 GST化合物之外，或作为对于GST化合物的替代，可以在相变材料中使用多种其他材料。其他化合物的示例包括但是不限于'2元素化合物，诸如GaSb、InSb、InSe、Sb2Te3和GeTe ；3元素化合物，诸如GeSbTe、GaSeTe、InSbTe、SnSb2Te4和InSbGe ;或者，4元素化合物，诸如 AglnSbTe、(GeSn) SbTe、GeSb (SeTe)和 Te81Ge15Sb2S2。在PRAM中的存储器单元被称为“相变存储器单元”。相变存储器单元通常包括上电极、相变材料层、下电极触点、下电极和存取晶体管。通过测量相变材料层的电阻来对相变存储器单元执行读取操作，并且，通过如上所述加热和冷却相变材料层来对相变存储器单元执行编程操作。图I是图示具有MOS 10的传统相变存储器(PCM)单元和传统的二极管PCM单元20的示意电路图。参见图I,存储器单元10包括相变电阻元件11,其包括GST化合物；以及，负金属氧化物半导体(NMOS)晶体管12。相变电阻元件11连接在位线BL和NMOS晶体管12之间，并且NMOS晶体管12连接在相变电阻元件11和地之间。另外，NMOS晶体管12具有连接到字线WL的栅级。NMOS晶体管12响应于被施加到字线WL的字线电压而被导通。当NMOS晶体管12导通时，相变电阻元件11通过位线BL来接收电流。参见图1，存储器单元20包括连接到位线BL的相变电阻元件21与在相变电阻元件21和字线WL之间连接的二极管22。通过选择字线WL和位线BL来存取相变存储器单元20。为了相变存储器单元20正确地工作，当字线WL被选择时字线WL优选地具有比位线BL低的电压电平，使得电流可以流过相变电阻元件21。二极管22被正向偏置，使得如果字线WL具有比位线BL高的电压，则没有电流流过相变电阻元件21。为了保证字线WL具有比位线BL低的电压电平，当被选择时字线WL通常被连接到地。 在图I中，相变电阻元件11和21可以被广义地称为“存储元件”，并且NMOS晶体管12和二极管22可以被广义地称为“选择元件”。下面参考图2来描述相变存储器单元10和20的操作。具体地，图2是图示在存储器单元10和20的编程操作期间相变电阻元件11和21的温度特性的图形。在图2中，参考标记I表示在向非晶态转换期间相变电阻元件11和21的温度特性，并且参考标记2表示在向晶态转换期间相变电阻元件11和21的温度特性。参见图2，在向非晶态的转换期间，向在相变电阻元件11和21中的GST化合物施加电流达到持续时间Tl，以将GST化合物的温度增加到大于熔化温度Tm。在持续时间Tl后，GST化合物的温度迅速降低或“骤冷”，并且GST化合物呈现非晶态。另一方面，在向晶态的转换中，向在相变电阻元件11和21中的GST化合物施加电流达到间隔T2 (Τ2ΧΓ1)以将GST化合物的温度增加到大于结晶温度Tx (Tx2,GST化合物被缓慢地冷却得低于结晶温度，使得它呈现晶态)。相变存储器装置通常包括以存储器单元阵列布置的多个相变存储器单元。在存储器单元阵列内，每一个存储器单元通常连接到对应的位线和对应的字线。例如，存储器单元阵列可以包括以列布置的位线和以行布置的字线，并且相变存储器单元接近列和行的每个相交点。通常，通过向特定的字线施加适当的电压电平来选择连接到该特定的字线的一行相变存储器单元。例如，为了选择与在图I的左侧中图示的相变存储器单元10类似的一行相变存储器单元，向对应的字线WL施加较高的电压电平，以导通NMOS晶体管12。替代地，为了选择与在图I的右侧中图示的相变存储器单元20类似的一行相变存储器单元，向对应的字线WL施加较低的电压电平，使得电流可以流过二极管22。由于几乎10至100倍的电阻差，具有PCM的SLC (单电平)单元具有在逻辑“ I”(非晶的复位状态)和逻辑“O”(结晶的置位状态)之间的许多感测裕量。然而，在MLC (多电平单元)的情况下，在两个逻辑状态之间的显著差别将不继续存在。同样地，随着相变存储器的密度显著地提高，使得近处单元和远处单元的写入特性是要解决的问题之一。在通过引用包含于此的、在2006年9月19日授予Choi等的美国专利7，110，286“PHASE-CHANGE MEMORY DEVICE AND METHOD OF WRITING A PHASECHANGE MEMORYDEVICE”(以下称为Choi)中，公开了取决于行地址的不同脉冲控制，以补偿由位线寄生电阻因素引发的单元电阻变化。Choi可以解决单元置位和复位电阻变化，但是它需要使用行地址输入的更复杂的控制。而且，其变化差随着工艺条件和工艺技术而改变。因此，需要开发使用PCM的改进的设备、方法和系统以及利用这样的改进的PCM的非易失性存储器装置和系统。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供使用具有降低的高写入电流的影响的相变存储器(PCM)的设备、方法和系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种设备，所述设备包括存储阵列，其具有位线，所述位线具有第一端和第二端，所述第一端和第二端用于存取耦合到所述位线的、在所述位线的所述第一端和所述第二端之间的PCM单元；第一写入驱动器和第二写入驱动器，它们分别耦合到所述位线的所述第一端和所述位线的所述第二端，用于当向所述PCM单元写入时同时向所述PCM单元供应电流；以及，感测放大器，其耦合到所述位线的所述第二端， 用于当从所述PCM单元读取时感测所述PCM单元的电阻。有益的是，所述第一写入驱动器和所述第二写入驱动器分别通过第一列选择器和第二列选择器耦合到所述位线的所述第一端和所述位线的所述第二端。有益的是，所述存储阵列包括耦合到所述PCM单元的字线，用于选择所述PCM单J Li ο替代地，所述字线通过绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：潘弘柏，
申请(专利权)人：莫塞德技术公司，
类型：
国别省市：