半导体存储装置及其分区编程控制电路和编程方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体存储装置及其分区编程控制电路和编程方法。所述半导体存储装置包括：编程脉冲发生模块，所述编程脉冲发生模块被配置成产生写入控制信号和编程完成信号；分区编程控制电路，所述分区编程控制电路被配置成响应于所述编程完成信号而根据编程分区的预定次数来产生分区编程使能信号；以及控制器，所述控制器被配置成响应于所述分区编程使能信号而产生所述编程使能信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体系统，更具体而言，涉及一种关于半导体存储装置及其分区编程控制电路与编程方法。
技术介绍
PCRAM(相变RAM)是使用构成存储器单元的特定物质的相变特性的存储装置。相变物质可以根据温度条件而转变成非晶态或晶态，并且可以包括例如基于硫族化物的合金。代表性的相变物质包括包含锗、锑和碲的Ge2Sb2Te5(此后称作为“GST”)的物质。大部分物质具有不同的熔点和结晶温度，并且结晶程度可以根据冷却时间和冷却温度变化。这可以用作物质的独特特性。具体地，GST物质可以比其它的物质更清楚地区分出非晶态与晶态。图1是解释一般相变物质根据温度相变的曲线图。将使用GST物质作为一个实例。当GST被施加等于或大于GST熔点的高温预定时间(数十至数百纳秒[ns])并且被淬灭预设时间Tq时，则维持GST的非晶态，并且电阻值变成数百千欧(kQ)至数兆欧(ΜΩ)。此外，如果GST维持在结晶温度预选的时间(数百ns至数微秒[μ s])然后冷却，则GST转变成晶态并且电阻值变成数kQ至数十kQ。随着维持结晶温度的时间延长，晶态改善并因此GST具有更小的电阻值。图2是解释一般相变物质根据温度相变的另一曲线图。类似地，下面将会使用GST物质作为一个实例。图2示出通过施加接近GST熔点的温度预定时间并缓慢冷却GST来使GST结晶的一个实例。即使在这种情况下，GST的电阻值变成数kQ至数十kQ，并且随着冷却时间延长，晶态改善。此外，与图1相比结晶时间缩短。为了利用GST的这种特性，可以将热直接施加到GST ;或可以通过电流流经导体或半导体以电方式产生焦耳热，使GST在非晶态与晶态之间转换。尽管图1和图2示出相变存储装置的一般操作，但因为设定的数据编程时间即GST所需的结晶时间短，所以主要使用图2的方法。图3是现有的相变存储装置的单元阵列的配置图。参见图3，每个存储器单元MC由连接在字线WL与位线BL之间的相变物质GST和开关元件构成。以下将参照图4来描述相变存储装置的编程操作。图4是现有的相变存储装置的配置图。参见图4，相变存储装置I包括编程脉冲发生模块11、写入驱动器12以及存储模块13。编程脉冲发生模块11被配置成响应于编程使能信号PGMP而产生第一写入控制信号RESETEN和第二写入控制信号SETP〈0:n>。编程脉冲发生模块11将第一写入控制信号RESETEN和第二写入控制信号SETP〈0:n>提供给写入驱动器12。另外，当完成产生第一写入控制信号RESETEN和第二写入控制信号SETP〈0:n>的操作时，编程脉冲发生模块11产生编程完成信号PGMNDP，并将编程完成信号PGMNDP传输给控制器。写入驱动器12被配置成响应于写入使能信号WDEN而被驱动。将第一写入控制信号RESETEN和第二写入控制信号SETP〈0:n>提供给写入驱动器12，并响应于要编程的数据DATA和位线选择开关控制信号YSW〈0:m>而将编程电流I_PGM提供给存储模块13。因此，在存储模块13中，随着GST的电阻状态根据要编程的数据DATA的电平而变化，可以记录数据DATA。图5是图4所示的编程脉冲发生模块的示例框图。参见图5，编程脉冲发生模块11被配置成包括初始脉冲发生单元111、复位脉冲发生单元113以及淬灭脉冲发生单元115。初始脉冲发生单元111被配置成响应于从控制器提供的编程使能信号PGMP而产生时段设定信号QSSETP。时段设定信号QSSETP是确定给GST提供接近熔点的热的时间的信号。初始脉冲发生单元111响应于编程使能信号PGMP，在对预设时间计数之后将时段设定信号QSSETP使能。复位脉冲发生单元113被配置成响应于编程使能信号PGMP和通过将时段设定信号QSSETP延迟预定义的时间所产生的复位信号IRSTP，而产生第一写入控制信号RESETEN。淬灭脉冲发生模块115被配置成响应于编程使能信号PGMP和时段设定信号QSSETP而产生具有不同使能时段的第二写入控制信号SETP〈0:n>。另外，当完成第二写入控制信号SETP〈0:n>的产生时，淬灭脉冲发生单元115产生编程完成信号PGMNDP。根据这种配置，在从编程使能信号PGMP被使能之后到复位信号IRSTP被使能的时段期间，复位脉冲发生单元113产生第一写入控制信号RESETEN。淬灭脉冲发生单元115以相同的电平将第二写入控制信号SETP〈0:n>使能，直到时段设定信号QSSETP被使能为止，并在产生时段设定信号QSSETP之后产生第二写入控制信号SETP〈0:n>。图6是说明现有的相变存储装置的编程操作的时序图。随着施加编程命令PGM，控制器产生编程使能信号PGMP。因此，初始脉冲发生单元111操作并产生内部时钟使能信号IPWEN。然后在产生内部时钟ICK之后，通过对预设的时间计数来产生计数码Q〈0:3>，并且当完成计数时产生时段设定信号QSSETP。复位脉冲发生单元113响应于编程使能信号PGMP而将第一写入控制信号RESETEN使能，并随着复位信号IRSTP被使能而将第一写入控制信号RESETEN禁止。通过将时段设定信号QSSETP延迟预定义的时间，来产生复位信号IRSTP。在第一写入控制信号RESETEN被使能的时段期间，编程电流从写入驱动器12产生并提供给位线BL0。淬灭脉冲发生单元115响应于时段设定信号QSSETP而产生计数使能信号CKEN (CNTENB)和内部时钟QSCK。因此，产生具有不同使能时段的第二写入控制信号SETP〈0:3>。当完成第二写入控制信号SETP〈0:3>的产生时，淬灭脉冲完成信号QSND被禁止，然后当复位信号QSRSTP被使能时，输出编程完成信号PGMNDP。在这种情况下，根据第二写入控制信号SETP〈0:3>的使能时段顺序减弱写入驱动器12的电流驱动力，并且将淬灭脉冲提供给GST。在编程操作中，字线在字线选择开关处于禁止状态时维持在高电位(等于或大于VCC)，而在字线选择开关被使能时被放电至接地电压的电平。通过由写入驱动器12选择的位线来形成电流路径。通过写入驱动器12经由位线选择开关、位线、开关元件以及GST至字线来形成电流路径。当以这种方式形成电流路径时，根据取决于要编程的数据电平(0/1)的第一写入控制信号RESETEN或第二写入控制信号SETP〈0:n>，来确定由写入驱动器12驱动的电流量，并经由位线将编程电流提供给存储器单元。例如，当假设由第一写入控制信号RESETEN提供的电流量是100%时，则当所有的第二写入控制信号SETP〈0:3>都被使能时提供给存储器单元的电流量被控制在30%至90%的比率。在编程操作中，在复位数据的情况下经由位线提供的电流为方形类型。在设定数据的情况下，电流初始为类似于方形类型的类型，然后由第二写入控制信号SETP〈0:n>降低成阶梯类型。另外，编程操作中消耗的电流大约是1mA。因而，以X16为单位执行编程时消耗16mA,而以X32为单位执行编程时消耗32mA。在这点上，因为位线选择开关与每个单元连接，所以不存在如何供应电流的问题。然而，因为多个单元与字线选择开关连接，一个字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体存储装置，包括：编程脉冲发生模块，所述编程脉冲发生模块被配置成响应于编程使能信号而产生写入控制信号和编程完成信号；分区编程控制电路，所述分区编程控制电路被配置成响应于所述编程完成信号而根据编程分区的预定次数来产生分区编程使能信号；以及控制器，所述控制器被配置成响应于所述分区编程使能信号而产生所述编程使能信号。

【技术特征摘要】
2011.11.04 KR 10-2011-01144291.一种半导体存储装置，包括: 编程脉冲发生模块，所述编程脉冲发生模块被配置成响应于编程使能信号而产生写入控制信号和编程完成信号； 分区编程控制电路，所述分区编程控制电路被配置成响应于所述编程完成信号而根据编程分区的预定次数来产生分区编程使能信号；以及 控制器，所述控制器被配置成响应于所述分区编程使能信号而产生所述编程使能信号。2.按权利要求1所述的半导体存储装置，其中，所述编程脉冲发生模块响应于所述编程使能信号而产生所述写入控制信号，并且当完成用于产生所述写入控制信号的操作时产生所述编程完成信号。3.按权利要求1所述的半导体存储装置，其中，所述分区编程控制电路根据所述编程分区的预定次数经由计数操作来产生所述分区编程使能信号，其中所述分区编程使能信号响应于所述编程完成信号而产生。4.按权利要求3所述的半导体存储装置，其中，所述分区编程控制电路响应于指定与所述编程分区的预定次数相对应的分区编程区域的分区模式信号而产生分区码。5.按权利要求4所述的半导体存储装置，还包括: 写入驱动器，所述写入驱动器被配置成根据所述分区码而被驱动，并且将响应于所述写入控制信号产生的编程电流提供给存储模块。6.按权利要求1所述的半导体存储装置，还包括: 写入驱动器，所述写入驱动器被配置成产生与所述写入控制信号相对应的编程电流并将数据编程到存储模块。7.按权利要求6所述的半导体存储装置， 其中，所述编程脉冲发生模块产生所述写入控制信号与所述编程分区的预定次数相对应的次数，并且所述写入驱动器与包括预定数量的位线的位线单元连接，以及 其中，当产生所述写入控制信号时，所述控制器驱动相应的写入驱动器，并且将数据编程到所述存储模块。8.按权利要求6所述的半导体存储装置，其中，所述存储模块包括以电流驱动方案记录和感测数据的多个存储器单元。9.一种半导体存储装置包括: 编程脉冲发生模块，所述编程脉冲发生模块被配置成响应于根据分区编程使能信号产生的编程使能信号而输出写入控制信号；以及 写入驱动器，所述写入驱动器被配置成将响应于所述写入控制信号产生的编程脉冲提供给存储模块。10.按权利要求9所述的半导体存储装置，其中，所述分区编程使能信号根据所述编程分区的预定次数被使能。11.按权利要求10所述的半导体存储装置，其中，所述编程脉冲发生模块产生所述写入控制信号与所述编程分区的预定次数相对应的次数。12.按权利要求9所述的半导体存储装置，其中，所述编程脉冲发生模块在产生所述写入控制信号之后产生编程完成信号，并且响应于所述编程完成信号而产生所述分区编程使能信号。13.按权利要求9所述的半导体存储装置，其中，所述写入控制信号包括用于对具有第一电平的数据编程的第一写入控制信号和用于对具有第二电平的数据编程的第二写入控制信号。14.一种分区编程控制电路， 其中，所述分区编程控制电路响应于根据分区编程使能信号产生的编程使能信号，与产生编程完成信号的编程脉冲发生模块连接，以及 其中，所述分区编程控制电路响应于所述编程完成信号，根据编程分区的预定次数来产生分区编程使能信号。15.按权利要求14所述的分区编程控制电路，其中，所述分区编程控制电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：安龙福，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：