專利名稱：：相變化存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)于一種相變化存儲器(PhaseChangeMemory，PCM)。
背景技術(shù)：
：相變化物質(zhì)(PhaseChangeMaterial)包括兩種相態(tài)一為晶相(crystalline)、另一為非晶相(amorphous)。新興存儲器-相變化存儲器(PCM)-使用相變化物質(zhì)作為儲存單元(以下稱相變化儲存單元)，以其晶相狀態(tài)帶表位值’0’、其非晶相狀態(tài)代表位值’1’。根據(jù)流經(jīng)其中的作用電流，相變化儲存單元于晶相、非晶相之間切換。以下以表格比較晶相、非晶相的作用電流特性<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>、其中，又以晶相轉(zhuǎn)換最難以控制。不適當(dāng)?shù)淖饔秒娏鲗⑹沟孟嘧兓瘍Υ鎲卧煌耆Y(jié)晶，無法完整轉(zhuǎn)化成晶相。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明揭露一種相變化存儲器，包括分流切換電路、相變化儲存單元、位選取開關(guān)、脈沖產(chǎn)生模塊、以及計數(shù)模塊。分流切換電路包括多個開關(guān)，用以耦接多個分流路徑至基準(zhǔn)電流源的輸出端。位選取開關(guān)負(fù)責(zé)導(dǎo)通該相變化儲存單元與該基準(zhǔn)電流源的該輸出端。脈沖產(chǎn)生器負(fù)責(zé)輸出脈沖信號。計數(shù)器在致能時計數(shù)該脈沖信號的脈沖；其計數(shù)結(jié)果為第一組數(shù)字信號，耦接上述分流切換電路控制上述開關(guān)。為讓本發(fā)明的上述和其它特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明。圖1圖解相變化存儲器中作用電流產(chǎn)生電路、位選取開關(guān)、以及相變化儲存單元的實施方式；圖2揭露本發(fā)明相變化存儲器的一種實施方式；圖3為本發(fā)明相變化存儲器的另一種實施式；圖4為本發(fā)明相變化存儲器的另一種實施方式；圖5為本發(fā)明相變化存儲器的另一種實施方式；圖6圖解本發(fā)明作用電流產(chǎn)生電路的一種實施電路；圖7Α為本發(fā)明計數(shù)模塊的一種實施方式；以及圖7B圖解信號WE、ENu、ENd、與作用電流Iw之間的關(guān)系。[主要元件標(biāo)號說明]100作用電流產(chǎn)生電路；102位選取開關(guān)；104相變化儲存單元；106位選取信號；108分流切換電路；202脈沖產(chǎn)生模塊；204計數(shù)模塊；206脈沖信號；302電壓控制振蕩器；402驗證電路；404數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器；406電壓控制振蕩器；408測試用相變化儲存單元；410電流源；412比較電路；502串接的反相器；504反相器驅(qū)動電路；506測試用相變化儲存單元；602偏壓電路；604分流切換電路；702上數(shù)計數(shù)器；704下數(shù)計數(shù)器；706多工器電路；C1.··Ck控制信號；EN計數(shù)致能信號；End、ENu下、上數(shù)計數(shù)致能信號；I1...Ik分流電流；Ib基準(zhǔn)電流源電流；Id反相器驅(qū)動電流；Iref參考電流；Iw作用電流；N1基準(zhǔn)電流源的輸出端；M1.··M2、Mbl、Mb2晶體管；R電阻；Sff1...Sff2開關(guān)；t”t2第一、第二時間點；WE多工器選擇信號；Vin,Vt電壓值；以及Vref、Vrefl、Vref2參考電壓。具體實施例方式圖1圖解作用電流產(chǎn)生電路100、位選取開關(guān)102、以及相變化儲存單元104。位選取開關(guān)102串接相變化儲存單元104，由信號106控制，于導(dǎo)通時傳遞作用電流Iw至相變化儲存單元104。作用電流產(chǎn)生電路100負(fù)責(zé)產(chǎn)生作用電流Iw。作用電流產(chǎn)生電路100包括基準(zhǔn)電流源Ib、多個分流源I”I2.....Ik、以及一分流切換電路108。分流切換電路108包括多個開關(guān)SWpSff2.....SWk，分別由控制信號為CpC2.....Ck控制，用以耦接分流源IpI2.....Ik至基準(zhǔn)電流源Ib的輸出端N1,調(diào)整作用電流Iw的大小。圖2揭露本發(fā)明相變化存儲器的一種實施方式；其中以脈沖產(chǎn)生模塊202以及計數(shù)模塊204產(chǎn)生控制信號CpC2.....Ck,以控制圖1分流切換電路108內(nèi)的開關(guān)SWpSff2.....SWk。脈沖產(chǎn)生模塊202負(fù)責(zé)輸出脈沖信號206至計數(shù)模塊204。在計數(shù)致能信號EN致能下，計數(shù)模塊204計數(shù)該脈沖信號204的脈沖、且將計數(shù)結(jié)果以一組數(shù)字信號輸出，作為控制信號C^C2.....Ck使用。計數(shù)模塊204可執(zhí)行下數(shù)、或上數(shù)操作，使控制信號C1...Ck由1...1遞減到0...0、或由0...0漸增到1...1。由于分流切換電路108內(nèi)的開關(guān)SWpSW2.....SWk隨控制信號C1...Ck切換，作用電流Iw可步進增加、或步進降低。在晶相轉(zhuǎn)化的例子中，本發(fā)明-可步進增加的作用電流Iw-使得相變化儲存單元104可輕易轉(zhuǎn)化至晶相。相較于傳統(tǒng)技術(shù)，本發(fā)明所揭露的相變化存儲器僅需低峰值(peakvalue)作用電流Iw即可良好轉(zhuǎn)化相變化儲存單元104。圖3為本發(fā)明相變化存儲器的另一種實施式，其中脈沖產(chǎn)生模塊202由電壓控制振蕩器302實現(xiàn)。電壓控制振蕩器302將根據(jù)電壓值Vin調(diào)整脈沖信號206的頻率，進而影響計數(shù)模塊204的下數(shù)、或上數(shù)速度。作用電流Iw的步進增加、或步進降低速度將隨著控制信號C1...Ck變化速度調(diào)整。圖3的實施方式提供一種相變化存儲器，使用者可通過電壓值Vin調(diào)整作用電流Iw的步進增加、或步進降低速度，有助于相變化儲存單元104的相位轉(zhuǎn)化。圖4為本發(fā)明相變化存儲器的另一種實施方式，其中脈沖產(chǎn)生模塊202包括驗證電路402、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器404以及電壓控制振蕩器406。驗證電路402包括測試用相變化儲存單元408。在測試模式下，電流源410提供測試用相變化儲存單元408—測試電流，嘗試設(shè)定其相態(tài)。在驗證模式下，電流源410提供測試用相變化儲存單元408—讀取電流，以產(chǎn)生電壓值Vt輸入比較電路412與參考電位VMfl與VMf2進行比較，判斷相變化儲存單元408的電阻值。測試電路412的輸出為一組數(shù)字信號，將由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器404轉(zhuǎn)換為電壓信號Vin。電壓控制振蕩器406則根據(jù)電壓信號Vin輸出脈沖信號206。圖5為本發(fā)明相變化存儲器的另一種實施方式，其中脈沖產(chǎn)生模塊202包括串接的多個反相器(標(biāo)號502所示)與一反相器驅(qū)動電路504。如電路502所示，最后一級反相器的輸出端耦接第一級反相器的輸入端。電路502輸出脈沖信號206。電壓值V,#為定值；測試用相變化儲存單元506的電阻值將影響反相器驅(qū)動電路504所提供的驅(qū)動電流Id，進而影響脈沖信號206的頻率，改變作用電流Iw的步進增加、或步進降低速度。測試用相變化儲存單元506可事先由測試電流作用(嘗試轉(zhuǎn)換其相態(tài))，再耦接至反相器驅(qū)動電路504。圖中電阻R將確保驅(qū)動電流Id的最低值，避免脈沖信號206振蕩過慢，作用時間Iw過長；其它實施方式亦可不使用電阻R。相較于圖3，圖4與5所示的實施方式以測試用相變化儲存單元408與506提供一種判斷機制，使作用電流Iw根據(jù)目前相變化存儲器的相態(tài)轉(zhuǎn)化能力微調(diào)，以完成更好的相態(tài)轉(zhuǎn)化。圖6圖解本發(fā)明作用電流產(chǎn)生電路的一種實施電路。作用電流產(chǎn)生電路600包括偏壓電路602，用以偏壓晶體管Mbl與Mb2形成基準(zhǔn)電流源供應(yīng)電流Ib。作用電流產(chǎn)生電路600更以四個晶體管ΜρΜ2、Μ3與M4提供四條分流路徑。在偏壓電路602偏壓下，晶體管MpM2、M3與M4根據(jù)電流提供分流Ip12、I3與14。電路600內(nèi)的晶體管尺寸可經(jīng)過特別設(shè)計，令電流IbI1I2I3I4Iref為1612481。分流切換電路604以多個開關(guān)SWpSff2,SW3、與SW4耦接該些晶體管Μ”M2、M3與M4至端點N1,以分流上述電流Ib，形成作用電流Iw。該些開關(guān)311、312、313、與514的控制信號為(1、(2、(3與(；。控制信號(如C1)為高電壓電平時，開關(guān)(SW1)導(dǎo)通；控制信號(如C1)為低電壓電平時，開關(guān)(SW1)不導(dǎo)通。以下將作用電流產(chǎn)生電路600應(yīng)用于圖4的實施方式中，且其中計數(shù)模塊204包括上數(shù)計數(shù)器，電壓控制振蕩器406的操作為-電壓值Vin愈大，脈沖信號206振蕩愈快。以下以晶相轉(zhuǎn)化為例。測試模式下，測試電流值可設(shè)為Ib(同圖6的Ib)，嘗試轉(zhuǎn)換測試用相變化儲存單元408至晶相。驗證模式下，電流源410提供測試用相變化儲存單元408—讀取電流，將測試用相變化儲存單元408的電阻值反應(yīng)在在驗證電路402的該組數(shù)字輸出上。若測試用相變化儲存單元408晶相程度不足，則測試用相變化儲存單元408的電阻值過大，驗證電路402輸出代表較低數(shù)值的數(shù)字信號組，拉低電壓Vin。隨電壓Vin拉低，脈沖信號206振蕩變慢，數(shù)字信號組CpCyC3與C4遞增(由0000增至1111)速度變慢，進而遲緩該作用電流Iw由16.遞減至1.Iref的速度，改善晶相化該相變化儲存單元104的能力。以下將作用電流產(chǎn)生電路600應(yīng)用于圖5的實施方式中，且其中計數(shù)模塊204包括上數(shù)計數(shù)器。以下以晶相轉(zhuǎn)化為例。首先，可令測試電流值為Ib(同圖6的Ib)，嘗試轉(zhuǎn)換測試用相變化儲存單元506至晶相。接著，將測試用相變化儲存單元506安裝于反相器驅(qū)動電路504。若測試用相變化儲存單元506晶相化程度不足，則測試用相變化儲存單元506的電阻值過大，電流Id拉低，脈沖信號206振蕩慢，數(shù)字信號組CpC2,C3與C4增(由0000增至1111)速度變慢，進而遲緩該作用電流Iw由16.Iref遞減至1.Iref的速度，改善晶相化該相變化儲存單元104的能力。圖7A為計數(shù)模塊204的一種實施方式，其中同時包括上數(shù)計數(shù)器702以及下數(shù)計數(shù)器704，分別由計數(shù)器致能信號ENu或ENd致能。多工器電路706根據(jù)多工器選擇信號WE切換輸出上數(shù)、或下數(shù)結(jié)果。以下將圖6的作用電流產(chǎn)生電路600、以及圖7A的計數(shù)模塊應(yīng)用在圖2的相變化存儲器中，且令位選取信號106導(dǎo)通位選取開關(guān)102；信號WE、ENu、ENd、與作用電流Iw之間的關(guān)系如圖7B所示。時間點t1;多工器選擇信號WE切換至高電位、且下數(shù)計數(shù)器704由計數(shù)致能信號ENd啟動，遞減的數(shù)據(jù)由多工器電路706輸出(CpC2、C3與C4由1111遞減至0000)。圖6分支切換電路604內(nèi)的開關(guān)SWi、SW2、SW3、與SW4隨C^CyC3與C4切換，令作用電流Iw遞增。時間點t2，多工器選擇信號WE切換至低電位、且上數(shù)計數(shù)器702由計數(shù)致能信號ENu啟動，遞增的數(shù)據(jù)由多工器電路706輸出(CpC2X3與C4由0000遞增至1111)。圖6分支切換電路604內(nèi)的開關(guān)SWpSff2,SW3、與SW4隨Q、C2,C3與C4切換，令作用電流Iw遞減。如圖7B所示，本發(fā)明提供的相變化存儲器可緩步遞增、或遞減作用電流Iw，相變化儲存單元的相態(tài)轉(zhuǎn)化程度遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)。此外，本發(fā)明還揭露作用電流Iw遞增、遞減速度的控制技術(shù)。上述各實施例并非用來限定本發(fā)明的范圍。任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識者對本
發(fā)明內(nèi)容所作的更動或潤飾，皆屬本說明書所欲保護的范圍。本發(fā)明的專利保護范圍當(dāng)以所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。權(quán)利要求一種相變化存儲器，包括分流切換電路，包括多個開關(guān)，用以耦接多個分流路徑至基準(zhǔn)電流源的輸出端；相變化儲存單元；位選取開關(guān)，用以導(dǎo)通該相變化儲存單元與該基準(zhǔn)電流源的上述輸出端；脈沖產(chǎn)生模塊，輸出脈沖信號；以及計數(shù)模塊，于致能時計數(shù)該脈沖信號的脈沖、且將計數(shù)結(jié)果以第一組數(shù)字信號輸出；其中，上述第一組數(shù)字信號耦接該分流切換電路控制該等開關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變化存儲器，其中該脈沖產(chǎn)生模塊為電壓控制振蕩器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變化存儲器，其中該脈沖產(chǎn)生模塊包括驗證電路，驗證測試用相變化儲存單元于測試電流作用后的電阻值，以輸出第二組組數(shù)字信號；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換上述第二組數(shù)字信號為電壓信號；以及電壓控制振蕩器，根據(jù)該電壓信號輸出上述脈沖信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變化存儲器，其中該脈沖產(chǎn)生模塊包括串接的多個反相器，用以產(chǎn)生上述脈沖信號，其中，最后一級反相器的輸出為第一級反相器的輸入；以及反相器驅(qū)動電路，根據(jù)測試用相變化儲存單元于測試電流作用后的電阻值產(chǎn)生多個驅(qū)動電流驅(qū)動該等反相器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變化存儲器，其中，上述開關(guān)各自具有一控制端且于該控制端為高電壓電平時導(dǎo)通、為低電壓電平時不導(dǎo)通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變化存儲器，其中該計數(shù)模塊為下數(shù)計數(shù)器，用于提升該作用電流。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相變化存儲器，其中該計數(shù)模塊為上數(shù)計數(shù)器，用于拉低該作用電流。全文摘要一種相變化存儲器；其中包括分流切換電路、相變化儲存單元、位選取開關(guān)、脈沖產(chǎn)生模塊、以及計數(shù)模塊。分流切換電路包括多個開關(guān)，用以耦接多個分流路徑至基準(zhǔn)電流源的輸出端。位選取開關(guān)負(fù)責(zé)導(dǎo)通相變化儲存單元與該基準(zhǔn)電流源的該輸出端。脈沖產(chǎn)生模塊負(fù)責(zé)輸出脈沖信號。計數(shù)模塊于致能時計數(shù)該脈沖信號的脈沖；其計數(shù)結(jié)果為一組數(shù)字信號，耦接上述分流切換電路控制上述開關(guān)。文檔編號G11C29/50GK101814317SQ20091000757公開日2010年8月25日申請日期2009年2月23日優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日發(fā)明者林文斌,江培嘉,許世玄申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院