半导体存储装置及其设定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设定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响应于编程使能信号而产生第一写入控制信号、第二写入控制信号以及编程完成信号；设定编程控制电路，所述设定编程控制电路被配置成响应于擦除命令和所述编程完成信号而重复产生设定编程使能信号预定的次数；以及控制器，所述控制器被配置成响应于所述擦除命令而禁止所述第一写入控制信号，并响应于所述设定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】
半导体存储装置及其设定编程控制电路和编程方法相关申请的交叉引用本申请要求2011年11月25日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2011-0124596的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及一种半导体系统，更具体而言，涉及一种半导体存储装置及其设定编程控制电路和编程方法。
技术介绍
PCRAM(相变RAM)是利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转变成非晶状态或结晶状态，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“GST”)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而变化。这可以用作物质的独特特性。具体地，GST物质以比其它的物质可以更清楚地区分出非晶状态与结晶状态。图1是用于解释一般的相变物质根据温度相变的曲线图。将使用GST物质作为实例。当GST被施加等于或高于GST熔点的高温预定的时间(数十至数百纳秒[ns])并且被淬灭预设的时间Tq时，GST的非晶状态维持不变，并且电阻值变成数百千欧姆(kΩ)至数兆欧姆(MΩ)。另外，如果GST被维持在结晶温度预选的时间(数百ns至数微秒[μs])然后被冷却，则GST转变成结晶状态并且电阻值变成数kΩ至数十kΩ。随着用于维持结晶温度的时间延长，结晶状态改善并因此GST具有更小的电阻值。图2是用于解释一般的相变物质根据温度相变的另一个曲线图。相似地，将使用GST物质作为实例。图2示出通过施加接近GST熔点的温度预定的时间，并慢慢冷却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kΩ至数十kΩ，并且随着冷却时间延长，结晶状态改善。另外，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，以使GST在非晶状态与结晶状态之间转换。尽管图1和图2示出相变存储装置的一般操作，但由于设定数据编程时间即用于使GST结晶所需的时间短，因此主要使用图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都由相变物质GST和连接在字线WL与位线BL之间的开关元件构成。下面将参考图4来描述现有的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1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传送给控制器。写入驱动器12被配置成响应于写入使能信号WDEN而被驱动。写入驱动器12被提供第一写入控制信号RESETEN和第二写入控制信号SETP<0:n>，并且响应于要编程的数据DATA和位线选择开关控制信号YSW<0:m>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的电平而改变，可以记录数据DATA。图5是示出图4所示的编程脉冲发生模块的一个实例的框图。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被配置成响应于由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，在对预设的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延迟预定的时间产生的复位信号IRSTP，产生第一写入控制信号RESETEN。淬灭脉冲发生单元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，并且在时段设定信号QSSETP产生之后产生第二写入控制信号SETP<0:n>。图6是解释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，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，从写入驱动器12产生编程电流并将编程电流提供给位线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。可以通过写入驱动器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，假设由第一写入控制信号RESETEN提供的电流量是100％，当所有第二写入控制信号SETP<0:3>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第一写入控制信号、第二写入控制信号以及编程完成信号；设定编程控制电路，所述设定编程控制电路被配置成响应于擦除命令和所述编程完成信号而重复产生设定编程使能信号预定的次数；以及控制器，所述控制器被配置成响应于所述擦除命令而将所述第一写入控制信号禁止，并响应于所述设定编程使能信号而产生所述编程使能信号。

【技术特征摘要】
2011.11.25 KR 10-2011-01245961.一种半导体存储装置，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第一写入控制信号、第二写入控制信号以及编程完成信号；设定编程控制电路，所述设定编程控制电路被配置成响应于擦除命令和所述编程完成信号而重复产生设定编程使能信号预定的次数；以及控制器，所述控制器被配置成响应于所述擦除命令而将所述第一写入控制信号禁止，并响应于所述设定编程使能信号而产生所述编程使能信号。2.如权利要求1所述的半导体存储装置，其中，每次所述设定编程使能信号被使能时，所述控制器产生所述编程使能信号，以及其中，每次所述编程使能信号被使能时，所述编程脉冲发生模块产生所述第二写入控制信号，并且在完成用于产生所述第二写入控制信号的操作时，产生所述编程完成信号。3.如权利要求1所述的半导体存储装置，其中，所述设定编程控制电路产生所述设定编程使能信号，且产生所述设定编程使能信号的次数是根据擦除操作的基本单位和设定数据记录单位所设定的次数。4.如权利要求3所述的半导体存储装置，其中，所述设定编程控制电路用将所述擦除操作的基本单位除以所述设定数据记录单位所获得的初始值来执行计数，并且每次执行计数时输出所述设定编程使能信号。5.如权利要求3所述的半导体存储装置，其中，所述设定编程控制电路在执行与同时选择的字线数目相对应的次数的计数之后，产生地址计数信号和字线预充电信号。6.如权利要求3所述的半导体存储装置，其中，所述设定编程控制电路响应于所述擦除命令而将擦除时段使能信号使能，并且在执行最终计数操作时产生擦除结束信号，并将所述擦除结束信号提供给所述控制器。7.如权利要求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第一写入控制信号和所述第二写入控制信号相对应的编程电流，并且将数据编程到存储模块。8.如权利要求7所述的半导体存储装置，其中，每次所述设定编程使能信号被使能时，所述编程脉冲发生模块产生所述第二写入控制信号，以及其中，所述写入驱动器接收多个设定数据，并且当预定数目的字线被同时驱动时，将数据编程到与驱动的字线连接的存储模块。9.如权利要求7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来记录与读取数据的多个存储器单元。10.一种半导体存储装置，包括：设定编程控制电路，所述设定编程控制电路被配置成响应于擦除命令和编程完成信号而产生设定编程使能信号；编程脉冲发生模块，所述编程脉冲发生模块被配置成根据响应于所述设定编程使能信号而产生的编程使能信号，来输出第一写入控制信号和第二写入控制信号；以及写入驱动器，所述写入驱动器被配置成将响应于所述第一写入控制信号和所述第二写入控制信号而产生的编程脉冲提供给存储模块。11.如权利要求10所述的半导体存储装置，其中，以与根据擦除操作的基本单位和设定数据记录单位所确定的次数相对应的次数来将所述设定编程使能信号使能。12.如权利要求11所述的半导体存储装置，其中，所述设定编程控制电路用将所述擦除操作的基本单位除以所述设定数据记录单位所获得的初始值来执行计数，并且每次执行计数时输出所述设定编程使能信号。13.如权利要求10所述的半导体存储装置，其中，所述第一写入控制信号用于对具有第一电平的数据编程，以及所述第二写入控制信号用于对具有第二电平的数据编程，以及其中，所述半导体存储装置还包括：控制器，所述控制器被配置成响应于所述擦除命令而将所述第一写入控制信号禁止。14.一种设定编程控制电路，其中，所述设定编程控制电路响应于根据设定编程使能信号产生的编程使能信号，而与产生编程完成信号的编程脉冲发生模块连接，以及其中，...

【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：