專利名稱：寫入相變存儲器元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種基于相變存儲器材質(zhì)，包括硫族化合物材質(zhì)與其它可程序化
電阻材質(zhì)，的存儲器裝置及操作存儲器裝置的方法。
背景技術(shù)：
具有相變的存儲器材質(zhì)可利用適于實現(xiàn)在集成電路的電流在位準(zhǔn)上的應(yīng)用改變 其相位，而其相位介于非晶態(tài)(amorphous state)與晶態(tài)(crystalline state)之間，且具 有相變的存儲器材質(zhì)可為硫族化合物(Chalcogenide)或其它類似的材質(zhì)。普通非晶態(tài)的 特征在于其電阻高于普通非晶態(tài)的電阻，且其可以容易被偵測據(jù)以指出資料。這些特性有 利于可程序化電阻材質(zhì)據(jù)以形成非揮發(fā)性存儲器電路，其中非揮發(fā)性存儲器電路可依據(jù)隨 機(jī)存取的方式以被讀與寫。 在相變存儲器部分，資料的儲存是根據(jù)相變材質(zhì)的主動區(qū)在晶相(crystalline phase)與非晶相(amorphous phase)之間的轉(zhuǎn)換。圖1繪示多個存儲單元的電阻分布，每 個存儲單元包括一個相變存儲器元件。多個存儲單元中的多個相變存儲器元件可程序化為 多個電阻狀態(tài)，例如高電阻重置(擦除)狀態(tài)102以及至少一個較低電阻程序化(設(shè)置) 狀態(tài)IOO。每個電阻狀態(tài)對應(yīng)于非重疊電阻區(qū)域。 較低電阻狀態(tài)100的最高電阻&與高電阻重置狀態(tài)102的最低電阻R2之間的差 距可定義為讀取邊緣(read margin) IOI，而讀取邊緣101用以區(qū)分在較低電阻狀態(tài)100的 單元與在高電阻狀態(tài)102的單元。于是儲存于存儲單元的資料可利用存儲單元的電阻是在 較低電阻狀態(tài)100，亦或是在高電阻狀態(tài)102而據(jù)以判定。舉例來說，判定的方法可依據(jù)測 量存儲單元的電阻是否高于或低于讀取邊緣101中的臨界電阻值R^103。
從高電阻狀態(tài)102轉(zhuǎn)變至較低電阻狀態(tài)IOO，亦即前述的設(shè)置或程序化，通常以較 低電流操作，而此電流可將相變材質(zhì)加熱超過轉(zhuǎn)換溫度，以轉(zhuǎn)換非晶相至晶相。另一方面， 從較低電阻狀態(tài)100轉(zhuǎn)變至高電阻狀態(tài)102，亦即前述的重置，通常以較高電流操作，而此 電流包括一個高電流密度的短脈沖，以融化或分解結(jié)晶架構(gòu)，并且于相變材質(zhì)快速冷卻之 后，平息相變處理并使得相變材質(zhì)的一部份穩(wěn)定于非晶相。 重置所需的電流量可以由縮小相變存儲器元件而減少電流量，并使得具有穿過相 變存儲器元件的少量絕對電流值的較高電流密度被達(dá)成。然而縮小相變存儲器元件會造成 相變存儲器元件難以設(shè)置(difficult to set)的現(xiàn)象。尤其在相變材質(zhì)的應(yīng)用時，難以使 得相變材質(zhì)的主動區(qū)，從高電阻狀態(tài)102的非晶相轉(zhuǎn)換至較低電阻狀態(tài)100的晶相。這樣 特性的起因至今并未清楚。 因此針對難以設(shè)置的存儲器裝置，須要提出操作存儲器裝置的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種操作存儲單元的方法，適用于包括相變存儲器元件的存儲單元， 相變存儲器元件可程序化至多個電阻狀態(tài)，多個電阻狀態(tài)包括較高電阻狀態(tài)與較低電阻狀態(tài)，操作方法包括施予偏壓配置至存儲單元以改變電阻狀態(tài)從較高電阻狀態(tài)至較低電阻狀 態(tài)，其中施予偏壓配置至存儲單元包括施予跨過相變存儲器元件的第一電壓脈沖與第二電 壓脈沖，其中第二電壓脈沖的電壓極性不同于第一 電壓脈沖。 本發(fā)明提供一種存儲器裝置，包括存儲單元與偏壓電路，存儲單元包括相變存儲 器元件，相變存儲器元件可程序化至多個電阻狀態(tài)，電阻狀態(tài)包括一較高電阻狀態(tài)與一較 低電阻狀態(tài)。偏壓電路用以施予上述偏壓配置。 于此所述的設(shè)置操作利用不同極性的第一與第二電壓脈沖以克服存儲單元結(jié)構(gòu) 的難以設(shè)置特性，其中存儲單元結(jié)構(gòu)的承受大量熱電效應(yīng)導(dǎo)致相變材質(zhì)非對稱升溫，例如 微小橋式存儲單元?？沙惺茈y以設(shè)置特性的典型結(jié)構(gòu)在相變材質(zhì)中，具有相當(dāng)長的電流路 徑，且相變材質(zhì)的切面相對小于電流路徑長度。典型結(jié)構(gòu)亦具有主動區(qū)，而在設(shè)置操作下， 主動區(qū)的升溫區(qū)是遠(yuǎn)離與相變材質(zhì)接觸的電極。 使用設(shè)置操作的典型單元可為橋式(bridge)單元與支柱(pillar)單元，其中橋 式單元的厚度約為3-20納米，而支柱單元的直徑約為3-20納米。更進(jìn)一步而言，這些難以 設(shè)置的存儲單元的相變材質(zhì)可為GexSbyTez與GexTey。這些相變材質(zhì)于成核支配時轉(zhuǎn)換至設(shè) 置狀態(tài)，其中晶化的過程從材質(zhì)的多個區(qū)域開始。


本發(fā)明其它實施例與優(yōu)點可參照后述附圖、詳細(xì)說明以及申請專利范圍。上述的 概要說明以及后述的詳細(xì)說明僅為示范與說明之用，但并非限定本發(fā)明以及申請專利范 圍，其中 圖1是多個存儲單元的電阻分布的范例，每個存儲單元包括一個相變存儲器元 件，且相變存儲器元件可程序化為高電阻狀態(tài)與低電阻狀態(tài)。 圖2A至2D是已知存儲單元結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置操作應(yīng)用于存儲單元結(jié)構(gòu)，以克服微小 裝置中難以設(shè)置的特性。 圖3是橋式存儲單元的切面，其中橋式存儲單元在穿過存儲器元件的電流路徑升 溫是非對稱。 圖4是用以克服存儲器元件難以設(shè)置特性的設(shè)置操作流程圖，其中存儲器元件從
較高電阻重置狀態(tài)程序化到較低電阻程序化狀態(tài)。 圖5是第一實施例的圖4的設(shè)置操作流程圖的時序圖。 圖6是橋式存儲單元的俯視SEM影像。 圖7是單一極性設(shè)置操作的時序圖，其中設(shè)置操作不可設(shè)置圖6的裝置。 圖8A是設(shè)置操作的簡化時序圖，其中設(shè)置操作用以克服圖6中存儲單元的難以設(shè)
置特性。 圖8B是圖8A的循環(huán)耐久測試，其中設(shè)置脈波用以轉(zhuǎn)變至較低電阻狀態(tài)。
圖9A是橋式存儲單元的操作流程圖。
圖9B是圖9A的步驟910的時序圖。
圖9C是圖9A的步驟930的時序圖。 圖9D是根據(jù)圖9A每個步驟測量穿過存儲器元件的電流的測量結(jié)果。
圖9E是根據(jù)圖9A每個步驟測量存儲器元件的電阻的測量結(jié)果。
圖10是圖4中設(shè)置操作的第二時序圖。 圖11A是橋式存儲單元的操作流程圖。 圖IIB是圖11A的步驟1110的時序圖。 圖11C是圖11A的步驟1130的時序圖。 圖11D是根據(jù)圖11A每個步驟測量穿過存儲器元件的電流的測量結(jié)果。 圖11E是根據(jù)圖11A每個步驟測量存儲器元件的電阻的測量結(jié)果。 圖12A是橋式存儲單元的操作流程圖，用以決定圖10的時序圖中最大可接受之間
隙，其中間隙介于第一與第二電壓脈沖之間。 圖12B是根據(jù)圖12A每個步驟測量存儲單元的電阻的測量結(jié)果。 圖12C是根據(jù)不同間隙值以測量穿過存儲單元的電流測量結(jié)果。 圖13是用以完成設(shè)置操作的集成電路的方塊圖。 圖14是圖13中集成電路的部分存儲器陣列的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的示范實施例，其示范實施例繪示于附圖中。附帶一提的 是，整個附圖中相同的參考標(biāo)記用于表示相同或相似的部件。后述所提出的多個示范實施 例并未限定本發(fā)明的示范實施例，僅是用以示范說明本發(fā)明的申請專利范圍。后述所提出 的多個實施例會參考特定結(jié)構(gòu)與方法，但并非限定實施例。示范實施例亦可由其它特征、元 件、方法或?qū)嵤├龘?jù)以實施。較佳的實施例僅為示范與說明之用，但并非限定本發(fā)明以及申 請專利范圍。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者可了解，后述示范實施例具有各種相對 應(yīng)的選擇。各種實施例中相同的參考標(biāo)記用于表示相同或相似的元件。
根據(jù)上述，當(dāng)相變存儲器的尺度縮小時，相變存儲器難以轉(zhuǎn)換至低電阻狀態(tài)100。
圖2A至2D繪示已知存儲單元結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置操作應(yīng)用于存儲單元結(jié)構(gòu)，以克服微 小裝置中難以設(shè)置的特性。 圖2A繪示存儲單元200的簡化剖面圖。圖2A說明存儲器元件220的第一種配置。 存儲器元件220耦接第一電極212與第二電極214。第一電極212可耦接于存取裝置的一 端，而第二電極214可耦接于位線，其中存取裝置可為二極管或是晶體管。
具有寬度215的介電間隙物(dielectric spacer) 213將第一電極212與第二電 極214分開。存儲器元件220的相變材質(zhì)具有寬度250，且延展跨過介電間隙物213，據(jù)以 接觸第一電極212以及第二電極214。因此，第一電極212與第二電極214之間存在極間路 徑(inter-electrode path)，而極間路徑的長度由介電間隙物213的寬度215決定。在操 作上，當(dāng)電流通過第一電極212、第二電極214以及穿過存儲器元件220時，存儲器元件220 的相變材質(zhì)的主動區(qū)218升溫的情況較存儲器元件220的其它部分快。
圖2B繪示存儲單元200的簡化剖面圖。圖2B說明存儲器元件220的第二種配置。 存儲器元件220耦接第一電極212與第二電極214。存儲器元件220的相變材質(zhì)具有主動 區(qū)218，且相變材質(zhì)的上表面223與下表面229個別和第一電極212與第二電極214接觸。 存儲器元件220的寬度221與第一電極212與第二電極214的寬度相同，其中在其它實施 例中，寬度221可以為直徑。 圖2C繪示存儲單元200的簡化剖面圖。圖2C說明存儲器元件220的第三種配置。存儲器元件220耦接第一電極212與第二電極214。存儲器元件220的相變材質(zhì)具有 主動區(qū)218。介電間隙物235將第一電極212與第二電極214分開。第一電極212、第二電 極214與介電間隙物235具有側(cè)表面231。存儲器元件220的相變材質(zhì)在側(cè)表面231的一 側(cè)，且延展跨過介電間隙物213，據(jù)以接觸第一電極212以及第二電極214。
圖2D繪示存儲單元200的簡化剖面圖。圖2D說明存儲器元件220的第四種配置。 存儲器元件220耦接第一電極212與第二電極214。存儲器元件220的相變材質(zhì)具有主動 區(qū)218，且相變材質(zhì)的上表面243與下表面249個別和第一電極212與第二電極214接觸。 存儲器元件220的寬度241小于第一電極212與第二電極214的寬度，其中在其它實施例 中，寬度241可以為直徑。 存儲單元200可以利用施予適當(dāng)?shù)钠珘号渲糜诖鎯ζ髟?20，以完成讀取或?qū)?入。偏壓配置可利用在第一電極212與第二電極214中至少一個電極施予脈沖據(jù)以實施， 其中施予脈沖將誘導(dǎo)電流穿過存儲器元件220。施予脈沖的位準(zhǔn)與期間是根據(jù)所進(jìn)行的操 作，例如讀取操作或是程序化操作。除此之外，位準(zhǔn)與期間可由每個實施例的經(jīng)驗決定。偏 壓配置可包括從第二電極214到第一電極212的正電壓脈沖，及/或包括從第二電極214 到第一電極212的負(fù)電壓脈沖，其中前者為跨過存儲器元件220的正電壓，而后者為跨過存 儲器元件220的負(fù)電壓。 在存儲單元200的讀取或偵測操作上，偏壓電路，例如圖13的偏壓電路電壓與電 流源1355，耦接第一電極212與第二電極214，并施予適當(dāng)振幅與期間的讀取偏壓配置于存 儲器元件220，以誘導(dǎo)電流穿過存儲器元件220，其中施予讀取偏壓配置并不會導(dǎo)致存儲器 元件220在電阻狀態(tài)時轉(zhuǎn)變。穿過存儲器元件220的電流根據(jù)存儲器元件220的電阻而獲 得，并以儲存資料值于存儲單元200中。 在存儲單元200的重置操作上，偏壓電路，例如圖13的偏壓電路電壓與電流源 1355，耦接第一電極212與第二電極214，并施予適當(dāng)振幅與期間的重置偏壓配置于存儲器 元件220，并誘導(dǎo)電流穿過存儲器元件220。據(jù)此，至少一部份的主動區(qū)將加熱高于存儲器 元件220的相變材質(zhì)的轉(zhuǎn)換溫度，亦即晶化過程，并且加熱高于融化溫度以配置至少一部 份的主動區(qū)218于液態(tài)狀態(tài)。接著終止電流以使得當(dāng)主動區(qū)218快速地冷卻以穩(wěn)定至非晶 相時，能有較快的平息時間。舉例來說，可以利用中止施予第一電極212與第二電極214電 壓脈沖達(dá)成終止電流。 隨著相變存儲器元件220的尺寸的縮小，會造成主動區(qū)218難以從高電阻狀態(tài)102 的非晶相轉(zhuǎn)換至較低電阻狀態(tài)100的晶相。請參照圖3，后述以理論的方式說明難以設(shè)置的 特性是起因于大量的熱電效應(yīng)。舉例來說，根據(jù)湯姆生效應(yīng)(Thomson Effect)相變材質(zhì)會 非對稱的升溫。 圖3繪示具有第一電極212、第二電極214與相變存儲器元件220的橋式存儲單元 300，其中相變存儲器元件220延展跨過介電間隙物213，據(jù)以接觸電極212與214。相變存 儲器元件220限定了第一電極212與第二電極214之間的極間路徑，且極間路徑的長度由 介電間隙物213的寬度215決定。在操作上，沿著電極212與214之間電流路徑的升溫過 程是非對稱，因此在第一電極212與第二電極214之間靠近電極214的非晶主動區(qū)218將 處于較高電阻重置狀態(tài)。 在設(shè)置操作上，因為非晶相的電阻高于晶相的電阻，于是升溫過程發(fā)生于非晶主動區(qū)218?；诜菍ΨQ的升溫，施予相同于重置脈波電壓極性的設(shè)置脈波則導(dǎo)致非對稱升 溫區(qū)219，其中升溫過程發(fā)生于非晶主動區(qū)218。請參照圖3，升溫區(qū)219較靠近第二電極 214。 具有較高熱導(dǎo)率的電極214用以將熱從主動區(qū)218的升溫區(qū)219散出，并導(dǎo)致在 設(shè)置操作期間大量熱耗損。非對稱升溫區(qū)219與高熱耗損將導(dǎo)致加熱不足，引起主動區(qū)218 轉(zhuǎn)換至低電阻晶相，且導(dǎo)致難以設(shè)置的特性。 圖4繪示用以克服存儲器元件220難以設(shè)置特性的設(shè)置操作400流程圖，其中存 儲器元件220從較高電阻重置狀態(tài)102程序化到較低電阻程序化狀態(tài)100。圖5繪示第一 實施例的圖4的設(shè)置操作400流程圖的時序圖。圖5的時序圖為簡化后的結(jié)果，用以說明 之用且并非實際比例。 存儲單元200的設(shè)置操作400啟始于步驟410。在其它實施例中，步驟410可包括 例如讀取操作之前步驟，其中讀取操作用以判定存儲單元200是否須要由設(shè)置步驟400進(jìn) 行程序化。 接下來，步驟420中在存儲單元200上施予設(shè)置偏壓配置，其中設(shè)置偏壓配置包括 跨過存儲器元件220的第一與第二電壓脈沖，第一與第二電壓脈沖具有不同極性。在后述 更詳細(xì)的說明中，設(shè)置偏壓配置誘導(dǎo)第一與第二電流穿過存儲器元件220，以將電阻狀態(tài)從 較高電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變至較低電阻狀態(tài)，其中第一與第二電流方向相反。第一與第二電壓脈沖 可利用在第一電極212與第二電極214中至少一個電極施予脈沖據(jù)以實施。
請參照圖5所示的實施例，步驟420的設(shè)置偏壓配置包括穿過存儲器元件220的 第一電壓脈沖500與第二電壓脈沖510。第一電壓脈沖500具有脈沖高度Vi與脈沖寬度 505，而第二電壓脈沖510具有脈沖高度V2與脈沖寬度515，其中脈沖高度與脈沖寬度可由 實施例的經(jīng)驗而得。在本實施例中，脈沖高度的比值V乂^可以小于或等于l，例如介于O. 5 至1之間。除此之外，在其它實施例中，脈沖寬度505與515可以為相等。在本實施例中， 第二電壓脈沖510的脈沖高度V2可小于存儲器元件220的臨界電壓Vth。臨界電壓是跨過 存儲器元件220的電壓位準(zhǔn)，且當(dāng)超過臨界電壓Vth后，較高電阻狀態(tài)開始轉(zhuǎn)換至較低電阻 狀態(tài)。由于存儲器元件220的相變材質(zhì)經(jīng)加熱使得存儲單元經(jīng)歷相變，于是臨界電壓Vth 是根據(jù)存儲單元的實施條件而得，例如存儲單元結(jié)構(gòu)，存儲單元材質(zhì)的導(dǎo)熱與電氣特性，以 及施予能量的脈波波形，其中存儲單元材質(zhì)包括相變材質(zhì)。臨界電壓Vth可由每個實施例 的經(jīng)驗而得。 第一電壓脈沖500誘導(dǎo)電流從第二電極214穿過存儲器元件220至第一電極212。 第二電壓脈沖510誘導(dǎo)電流從第一電極212穿過存儲器元件220至第二電極214。因為每 個電流依照各自流向，雙極性的設(shè)置操作可以補(bǔ)償基于熱電效應(yīng)所導(dǎo)致的主動區(qū)的非對稱 升溫，例如湯姆生效應(yīng)。 舉例來說，第一電壓脈沖500誘導(dǎo)電流從第二電極214至第一電極212，使得主動 區(qū)218產(chǎn)生的第一升溫區(qū)較靠近第二電極214。第一升溫區(qū)可導(dǎo)致部分的主動區(qū)218轉(zhuǎn)換 為晶相。不同極性的第二電壓脈沖510可使得主動區(qū)218產(chǎn)生第二升溫區(qū)。而相較于第一 升溫區(qū)，第二升溫區(qū)較遠(yuǎn)離第二電極214且較靠近第一電極212。第二升溫區(qū)可導(dǎo)致主動 區(qū)218的其它部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第二升溫區(qū)與可相鄰或分離于第一升溫區(qū)，且第二升溫區(qū)可 使得主動區(qū)218有效地晶化，以形成較低電阻的電流路徑于主動區(qū)218中。因此第一電壓脈沖500與第二電壓脈沖500足以提升主動區(qū)218的溫度，并高于相變材質(zhì)的轉(zhuǎn)換(晶化) 溫度，以使得主動區(qū)218轉(zhuǎn)換至晶相，并建立較低電阻狀態(tài)。 請參照圖4與圖5的實施例，步驟420的設(shè)置偏壓配置包括兩個電壓脈沖。在其 它的實施例方面，步驟420的設(shè)置偏壓配置可于第一電壓脈沖與第二電壓脈沖510之外，增 加其它電壓脈沖。 圖6繪示橋式存儲單元的俯視SEM影像，其中橋式存儲單元包括摻雜約8 %的硅氧 化物于Ge2Sb2Te5。請參照圖6，存儲單元具有在電極212與214間50納米的長度，存儲器 元件220的寬度221是25納米，厚度是5納米。根據(jù)測量的結(jié)果，形成的橋式存儲單元經(jīng) 測試，寬度為25/45/90納米，5納米厚度，以及50納米以上的長度。 根據(jù)圖6所示存儲單元的測量結(jié)果，存儲單元不可能使用單一極性的設(shè)置操作而 調(diào)整至較低電阻狀態(tài)，此為難以設(shè)置的特性。舉例來說，圖7繪示電壓脈沖的簡化時序圖， 這電壓脈沖為800納秒，且具有最高10. 5伏特的電壓以及1600納秒的尾波。這電壓脈沖 不可設(shè)置某些存儲器元件的裝置，例如為具有45納米寬、5納米厚度與60納米長度的存儲 器元件。 圖8A繪示設(shè)置操作的簡化時序圖，其中設(shè)置操作利用不同極性的第一與第二電 壓脈沖以克服圖6中存儲單元的難以設(shè)置特性。請參照圖8A，第一電壓脈沖500具有脈沖 高度7伏特與脈沖寬度200納秒，而第二電壓脈沖510具有脈沖高度4. 9伏特與脈沖寬度 200納秒。圖8A中的上升與下降時間越短越好，而以一個實施例為例，上升與下降時間約為 2. 5納秒。如圖8A所示，跨過存儲器元件的第二電壓脈沖510與第一電壓脈沖500具有不 同極性。 圖8B繪示圖8A的循環(huán)耐久測試，其中設(shè)置脈波用以轉(zhuǎn)變至較低電阻狀態(tài)，而重置 脈波用以轉(zhuǎn)變至較高電阻重置狀態(tài)，重置脈波為8. 5伏特且具有80納秒脈波寬度。除此之 外，圖8B是存儲單元的測試結(jié)果，其中存儲單元具有45納米寬度、5納米厚度與70納米長 度。如圖8B所示，設(shè)置操作克服了存儲單元的難以設(shè)置特性，且存儲單元成功地設(shè)置于較 低電阻狀態(tài)。 圖9A至9E更進(jìn)一步說明在設(shè)置操作中，使用不同極性的電壓脈沖以克服難以設(shè) 置特性。 圖9A繪示橋式存儲單元的操作流程圖，其中橋式存儲單元包括摻雜約8%的硅氧 化物于Ge2Sb2Te5，且存儲單元具有45納米寬度、5納米厚度與50納米長度。步驟900開始 施予8伏特的重置脈波，這重置脈波具有120納秒的脈波寬度，且上升與下降時間約2. 5納 米。 接下來步驟910中，施予具有不同電壓極性的第一與第二電壓脈沖至存儲器元 件。根據(jù)圖9B所示的簡化時序圖，步驟910中第一電壓脈沖具有5. 5伏特脈沖高度與250 納秒脈沖寬度，而第二電壓脈沖具有3. 85伏特脈沖高度與250納秒脈沖寬度。
之后，步驟920中將施予具有8伏特脈沖高度與120納秒脈沖寬度的重置脈沖。繼 之，步驟930將施予具有相同電壓極性的第三與第四電壓脈沖至存儲器元件。根據(jù)圖9C所 示的簡化時序圖，步驟930中第三電壓脈沖具有5. 5伏特脈沖高度與250納秒脈沖寬度，而 第四電壓脈沖具有3. 85伏特脈沖高度與250納秒脈沖寬度。接著步驟返回至步驟900。
圖9D繪示根據(jù)圖9A每個步驟測量穿過存儲器元件的電流的測量結(jié)果。
圖9E繪示根據(jù)圖9A每個步驟測量存儲器元件的電阻的測量結(jié)果。如圖9E資料 所示，步驟910中使用不同極性電壓脈沖的設(shè)置操作可以達(dá)成存儲器單元的設(shè)置，然而步 驟930的操作則無法設(shè)置裝置。 請參見圖5所示的時序圖，第一電壓脈沖500的后緣與第二電壓脈沖510的前緣 皆于相同的時間550。在本實施例中，第二電壓脈沖510的前緣與第一電壓脈沖500的后 緣之間隔可小于5納秒。圖10繪示圖4中設(shè)置操作400的第二時序圖，其中第一電壓脈沖 500與第二電壓脈沖510之間有一個間隙1010。間隙1010的最大值可由每個實施例的經(jīng) 驗而得。圖12A至12C將做進(jìn)一步說明。 圖IIA繪示橋式存儲單元的操作流程圖，其中橋式存儲單元包括摻雜約8%的硅 氧化物于Ge2Sb2Te5，且存儲單元具有45納米寬度、5納米厚度與50納米長度。步驟900開 始施予8伏特的重置脈波，這重置脈波具有120納秒的脈波寬度，且上升與下降時間約2. 5 納米。 步驟1100開始施予8伏特的重置脈波，這重置脈波具有120納秒的脈波寬度。
接著，步驟1110中施予具有不同電壓極性的第一與第二電壓脈沖至存儲器元件， 且兩脈沖間隙為30納秒。請參照圖1B繪示的簡化時序圖，步驟1110中第一電壓脈沖具有 5. 5伏特脈沖高度與250納秒脈沖寬度，而第二電壓脈沖具有3. 85伏特脈沖高度與250納 秒脈沖寬度。 之后，步驟1120中將施予具有8伏特脈沖高度與120納秒脈沖寬度的重置脈沖。 繼之，步驟1130將施予具有相同電壓極性的第三與第四電壓脈沖至存儲器元件，且兩脈沖 間隙為30納秒。根據(jù)圖IIC所示的簡化時序圖，步驟1130中第三電壓脈沖具有5. 5伏特 脈沖高度與250納秒脈沖寬度，而第四電壓脈沖具有3. 85伏特脈沖高度與250納秒脈沖寬 度。接著步驟返回至步驟IIOO。 圖11D繪示根據(jù)圖11A每個步驟測量穿過存儲器元件的電流的測量結(jié)果。
圖IIE繪示根據(jù)圖IIA每個步驟測量存儲器元件的電阻的測量結(jié)果。如圖IIE資 料所示，步驟110中使用不同極性電壓脈沖的設(shè)置操作可以達(dá)成存儲器單元的設(shè)置，其中 兩脈沖間隙為30納秒，然而步驟1130的操作則無法設(shè)置裝置。 圖12A繪示橋式存儲單元的操作流程圖，用以決定圖10的時序圖中，最大可接受 的間隙1010。根據(jù)圖12B與圖12C的測量結(jié)果，橋式存儲單元包括摻雜約8%的硅氧化物 于Ge2Sb2Te5，且存儲單元具有45納米寬度、5納米厚度與50納米長度。
在步驟1200中，施予具有6. 5伏特脈沖高度與120納秒脈沖寬度的重置脈沖。接 著于步驟1210中施予第一電壓脈沖與第二電壓脈沖，其中第一電壓脈沖具有5.5伏特脈沖 高度與250納秒脈沖寬度，而第二電壓脈沖具有3. 85伏特脈沖高度與250納秒脈沖寬度。 另一方面，持續(xù)操作步驟1210，使得第一與第二電壓脈沖之間的間隙在從0納秒開始增加 至最大800納秒。 一旦間隙到達(dá)800納秒時，持續(xù)操作步驟1210并將間隙減少至0納秒。
圖12B繪示根據(jù)圖12A每個步驟測量存儲單元的電阻的測量結(jié)果。在圖12B的測 量結(jié)果，間隙小于200納秒(圖12B中區(qū)域A)則可以充分設(shè)置裝置。間隙介于200納秒與 500納秒之間(圖12B中區(qū)域B)則可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置裝置。然而當(dāng)間隙大于500納秒(圖 12B中區(qū)域C)則無法設(shè)置裝置。在圖12B中間隙最大至500納秒，而小于或等于200納秒 較適當(dāng)，而此意味著殘余效應(yīng)并非寄生電容效應(yīng)。這是因為寄生電容效應(yīng)可于很短的納秒之內(nèi)平息。 用以設(shè)置的電壓脈沖之間最大間隙可最作為安定時間。安定時間為相變材質(zhì)于相 轉(zhuǎn)換時瞬間殘余效應(yīng)的時間，其中第一電壓脈沖引起瞬間殘余效應(yīng)，而相轉(zhuǎn)換由第二電壓 脈沖引起。舉例來說，殘余效應(yīng)可包括溫度轉(zhuǎn)變及/或相變材質(zhì)的自由載子濃度。安定時 間隨著實施例有所不同，且可依據(jù)經(jīng)驗決定。根據(jù)上述，代表性的安定時間大約為小于500 納秒。 圖12C繪示根據(jù)第一與第二電壓脈沖之間不同間隙值以測量穿過存儲單元的電 流測量結(jié)果。請參照圖12C，第二電壓脈沖誘導(dǎo)的電流量隨著間隙增加而減少。這意味著第 一電壓脈沖所產(chǎn)生的瞬間殘余效應(yīng)可能與瞬間自由帶電載子相關(guān)，其中第一電壓脈沖于相 變材質(zhì)激化瞬間自由帶電載子，且于設(shè)置操作中一段時間(典型來說約百余納秒內(nèi))內(nèi)平 息。理論上來說，第一電壓脈沖會暫時增加相變材質(zhì)的自由帶電載子濃度。除此之外，若于 第二電壓脈沖內(nèi)增加自由帶電載子濃度，則會誘導(dǎo)足夠的電流使得相變材質(zhì)相轉(zhuǎn)換至較低 電阻狀態(tài)。當(dāng)電壓脈沖間之間隙增加時，相變材質(zhì)中激化自由帶電載子數(shù)目則會減少。
舉例來說，假設(shè)存儲器元件具有初始臨界電壓，由第一電壓脈沖于于存儲器元件 誘導(dǎo)的激化自由帶電載子，可導(dǎo)致臨界電壓暫時降低。當(dāng)電壓脈沖間之間隙增加時，激化自 由帶電載子將會減少，且臨界電壓將會返回增加至原本的臨界電壓。只要第二電壓脈沖啟 始夠快以利用第一脈沖的瞬間殘余效應(yīng)，則暫時降低的臨界電壓可以使得第二電壓脈沖使 用時，第二電壓脈沖可以具有小于存儲器元件初始臨界電壓的脈沖高度。舉例來說，具有小 于70%初始臨界電壓的存儲器元件，可以利用第二電壓脈沖而設(shè)置到較低電阻狀態(tài)，其中 這第二電壓脈沖的脈沖高度約小于70%的原本臨界電壓。 本實施例所述的設(shè)置操作包括具有不同極性的第一與第二電壓脈沖，用以克服微 小橋式存儲單元難以設(shè)置的特性。惟設(shè)置操作可以用在其它形式的存儲單元，例如基于承 受大量熱電效應(yīng)導(dǎo)致相變材質(zhì)非對稱升溫?？沙惺茈y以設(shè)置特性的典型結(jié)構(gòu)在相變材質(zhì) 中，具有相當(dāng)長的電流路徑，且相變材質(zhì)的切面相對小于電流路徑長度。典型結(jié)構(gòu)亦具有主 動區(qū)，而在設(shè)置操作下，主動區(qū)的升溫區(qū)是遠(yuǎn)離與相變材質(zhì)接觸的電極。
使用設(shè)置操作的典型單元可為橋式單元與支柱單元，其中橋式單元的厚度約為 3-20納米，而支柱單元的直徑約為3-20納米。更進(jìn)一步而言，這些難以設(shè)置的存儲單元的 相變材質(zhì)可為GexSbyTez與GexTey。這些相變材質(zhì)于成核支配時轉(zhuǎn)換至設(shè)置狀態(tài)，其中晶化 的過程從材質(zhì)的多個區(qū)域開始。 圖13繪示用以克服難以設(shè)置特性的集成電路1300的簡化方塊圖。集成電路1300 包括存儲單元的存儲器陣列1305，其中存儲單元具有可程序為多個電阻狀態(tài)的相變存儲器 元件，電阻狀態(tài)包括較低電阻狀態(tài)與較高電阻狀態(tài)。方塊1310中字符線譯碼器通過字符線 1315電性耦接于存儲器陣列1305的行，其中字符線譯碼器利用不同極性模式的第一與第 二電壓脈沖據(jù)以讀取、重置、重置驗證、設(shè)置驗證與設(shè)置。位線(列)譯碼器1320通過位線 1325電性耦接于陣列1305的列，用以讀取與程序化陣列1305中的存儲單元(未繪示)。
地址通過總線1360傳輸至方塊1310中字符線譯碼器與驅(qū)動器以及位線譯碼器 1320。包括電壓及/或電流源的方塊1330的偵測電路(偵測放大器)與輸入資料結(jié)構(gòu)通 過資料總線1335耦接至位線譯碼器1320，其中電壓及/或電流源用以讀取與程序化模式。 資料由資料輸入線1340從集成電路1300的輸出/入端口傳輸至方塊1330的輸入資料結(jié)構(gòu)，亦可從其它集成電路1300內(nèi)部或外部資料來源傳輸。集成電路1300可包括其它電路 1365，例如通用處理器、特殊專用電路，或是多個模塊結(jié)合，其中多個模塊結(jié)合可提供陣列 1305可支持的系統(tǒng)單芯片功能。資料由資料輸出線1345從方塊1330中偵測放大器傳輸至 集成電路1300的輸出/入端口，亦可傳輸至其它集成電路1300內(nèi)部或外部資料終端。
集成電路1300包括控制器1350，控制器1350利用具有不同極性模式的第一與第 二電壓脈沖，據(jù)以讀取，重置，重置驗證，設(shè)置驗證與設(shè)置，其中不同極性模式為陣列1305 中存儲單元的不同極性模式。本實施例中控制器1350利用偏壓配置狀態(tài)機(jī)完成，并用以 控制偏壓電路電壓與電流源1355以進(jìn)行偏壓配置的應(yīng)用，例如讀取、設(shè)置或重置字符線 1315、位線1325及其它實施例的源極線路?？刂破骺梢岳靡阎奶厥鈱Ｓ眠壿嬰娐吠?成。而在其它的實施例中，控制器1350包括通用處理器，其中通用處理器可利用相同的集 成電路完成以執(zhí)行計算機(jī)程序，并控制裝置操作。除此之外在其它的實施例中，控制器1350 的實施方式可采用特殊專用邏輯電路及通用處理器。 請參照圖14，陣列1305中每個存儲單元包括存取晶體管(其它存取裝置例如二極 管)以及相變存儲器元件。圖14中四個存儲單元1430、 1432、 1434與1436各自具有存儲 器元件1446、 1448、 1450與1452，其中陣列可包括百萬個存儲單元，而本實施例以四個存儲 單元為代表。存儲器元件可程序化為多個電阻狀態(tài)，包括較低及較高電阻狀態(tài)。
存儲單元1430、 1432、 1434與1436中每個存取晶體管的源極共同耦接于源極線 1454，而源極線1454終端連接至源極線終端1455，其中源極線終端1455例如接地端。在其 它的實施例中，存取裝置的源極線雖然并不電性連接，但可個別獨(dú)立控制。源極線終端1455 可包括偏壓電路，例如電壓源或電流源。其它實施例中，源極線1454可連接至用以施予偏 壓配置的譯碼電路。 多個字符線1456與1458以第一方向平行延展。字符線1456與1458電性導(dǎo)通
于方塊1310的字符線譯碼器。存儲單元1430與1434中存取晶體管的柵極耦接于字符線
1456，而存儲單元1432與1436中存取晶體管的柵極耦接于字符線1458。 多個位線1460與1462以第二方向平行延展并電性導(dǎo)通于位線譯碼器1320。根據(jù)
本實施例所示每個存儲器元件安排于相對應(yīng)的存取裝置漏極與位線之間。另一方面，存儲
器元件可相對應(yīng)配置于存取裝置的源極側(cè)。 存儲器陣列1305并不限于圖14所規(guī)劃的陣列，亦可配置額外的陣列。除此之外， 在其它實施例中除了可以采用MOS晶體管之外，亦可采用雙極晶體管。
在操作陣列1305中每個存儲單元部分，儲存資料為依據(jù)相對應(yīng)存儲器元件的電 阻狀態(tài)。舉例來說，資料值的可利用方塊1330中偵測放大器而獲得，也就是比較位線的電 流與適當(dāng)?shù)膮⒖茧娏鞫@得，其中位線用以選擇存儲單元。參考電流可利用預(yù)定電流范圍 以對應(yīng)于邏輯"0"，利用差異電流范圍以對應(yīng)于"1"。在具有三個以上狀態(tài)的存儲單元上， 位線的不同電流可根據(jù)參考電流以對應(yīng)于三個以上狀態(tài)。 讀取或?qū)懭腙嚵?305的存儲單元可利用施予適當(dāng)電壓且耦接位線至電壓完成， 使得電流穿過被選擇的存儲單元，其中適當(dāng)電壓可施予于字符線1456與1458其中之一，位 線1460與1462之一可進(jìn)行耦接。以存儲單元1432及對應(yīng)的存儲器元件1460為例，位線 1460、字符線1458與源極線1454上施予電壓，使得電流路徑1480穿過存儲單元1432，據(jù)以 開啟存儲單元1432的存取晶體管，并誘導(dǎo)電流從位線1460經(jīng)由路徑1480至源極線1454，
12且這流向可以相反。施予電壓的位準(zhǔn)與期間根據(jù)所進(jìn)行的操作。 在存儲單元1432的重置(擦除)操作中，字符線譯碼器1310協(xié)助提供字符線1458 一個適當(dāng)?shù)碾妷?，?jù)以開啟存儲單元1432的存取晶體管。位線譯碼器1320協(xié)助提供至少 一個適當(dāng)振幅與期間的電壓脈沖至位線1460，據(jù)以誘導(dǎo)電流穿過存儲器元件1448，并使得 至少一部份的主動區(qū)將加熱高于存儲器元件1448的相變材質(zhì)的轉(zhuǎn)換溫度，且加熱高于融 化溫度以配置至少一部份的主動區(qū)于液態(tài)狀態(tài)。接著終止電流，其中終止電流可采用終止 位線1460的電壓脈沖與字符線1458的電壓，使得當(dāng)主動區(qū)快速地冷卻以穩(wěn)定至非晶相時， 能有較快的平息時間。 在存儲單元1432的設(shè)置(偵測)操作中，字符線譯碼器1310協(xié)助提供字符線1458 一個適當(dāng)?shù)碾妷?，?jù)以開啟存儲單元1432的存取晶體管。位線譯碼器1320協(xié)助提供至少 一個適當(dāng)振幅與期間的電壓脈沖至位線1460，據(jù)以誘導(dǎo)電流穿過存儲器元件1448，且不使 得存儲器元件1448于電阻狀態(tài)時經(jīng)歷相變。字符線1460與存儲器元件1448上的電流根 據(jù)存儲單元1432的存儲器元件的電阻與所儲存的資料狀態(tài)而定。舉例來說，存儲單元的資 料狀態(tài)可利用方塊1330中偵測放大器而獲得，也就是比較位線1460的電流與適當(dāng)?shù)膮⒖?電流而獲得。 在資料儲存于存儲單元1430的設(shè)置操作上，請參照圖13，以偏壓電路電壓與電流 源1355為例，耦接于陣列1305的偏壓電路施予設(shè)置偏壓配置，其中設(shè)置偏壓配置包括施予 至少一個脈沖至位線1460及/或字符線1456及/或源極線1454，據(jù)以誘導(dǎo)電流行經(jīng)路徑 1480。利用具有不同極性的第一與第二電壓脈沖跨過存儲器元件1448，可改變存儲器元件 1448的電阻狀態(tài)，從較高電阻狀態(tài)至較低電阻狀態(tài)。 本實施例所述的存儲單元包括相變存儲器材質(zhì)，相變存儲器材質(zhì)包含硫族化合物 或其它存儲器元件材質(zhì)。硫族化合物包括氧(0)、硫(S)、硒(Se)與碲(Te)任何一個，也就 是周期表部分IVA族。硫族化合物包含硫族與正電性元素或原子團(tuán)的化合物。硫族合金包 含硫族與其它例如過渡金屬的組合。硫族合金通常包含周期表中只少一個IVA族的元素， 例如鍺(Ge)與錫(Sn)。 一般來說硫族合金包括組合物，其中組合物包含至少一個銻(Sb)、 鎵(Ga)、銦(In)與銀(Ag)。相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)提出許多相變存儲器材質(zhì)，包括合金物Ga/Sb、 In/Sb、 In/Se、 Sb/Te、 Ge/Te、 Ge/Sb/Te、 In/Sb/Te、 Ga/Se/Te、 Sn/Sb/Te、 In/Sb/Ge、 Ag/In/ Sb/Te、 Ge/Sn/Sb/Te、 Ge/Sb/Se/Te與Te/Ge/Sb/S。在Ge/Sb/Te合金物的家族里，許多合 金合成物可以采用。合成物具有特征T GebSbk?！?a+b)。先前研究者指出有用的合金的沉積 材質(zhì)，其中沉積材質(zhì)的Te平均濃度小于70%。 Te平均濃度一般約低于60%，或從23%至 58 % ，且較佳約為48 %至58 % 。 Ge于材質(zhì)的平均濃度約大于5 % ，或從8 %至30 % ， 一般 約小于50%。較佳的Ge濃度約從8X至40X。另一方面，合成物中另一個主要的構(gòu)成元 素為Sb。上述百分比是依據(jù)構(gòu)成元素中原子的比例(美國專利第5687112號)。其它研 究者所提出的合金物包括Ge2Sb2Te5、 GeSb2Te4與GeSb4Te7 (Noboru Yamada， "Potential of Ge_Sb_TePhase_Change Optical Disks for High_Data_Rate Recording", SPIEv. 3109， pp. 28-37(1997))。更進(jìn)一步而言，例如鉻(Cr)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈮(Nb)、鈀(Pd)、鉬(Pt) 或其合金混和物的過渡金屬，可與Ge/Sb/Te組合，以形成相變合金物，且相變合金物具有 可程序化電阻的特性。本實施例可結(jié)合美國專利第5687112的第11-13列所舉例的存儲器 材質(zhì)。
在其它實施例中，硫族化合物與其它相變材質(zhì)可摻雜硫族雜質(zhì)以改變導(dǎo)電性、轉(zhuǎn)換溫度、融化溫度以及其它存儲器元件的特性。典型用于摻雜硫族的雜質(zhì)包括氮、硅、硅氧化物、硅氮化物、銅、銀、金、鋁、鋁氧化物、鉭、鉭氧化物、鉭氮化物、鈦、鈦氧化物。請參見美國專利第6800504號與美國專利公開案第2005/0029502號。 相變合金物可以在第一構(gòu)造狀態(tài)與第二構(gòu)造狀態(tài)之間切換，其中材料于第一構(gòu)造狀態(tài)時為普通固態(tài)非晶相，而材料于第二構(gòu)造狀態(tài)時為普通固態(tài)晶相，而普通固態(tài)晶相在單元的主動信道區(qū)內(nèi)局部排序。這些合金物至少為雙穩(wěn)態(tài)。非晶相用以描述較少排序的結(jié)構(gòu)，或比單一晶體更無序的結(jié)構(gòu)，且非晶相具有可被偵測的特性，例如比晶相具有較高電阻。晶相用以描述較多排序的結(jié)構(gòu)，或比單一非晶體更有序的結(jié)構(gòu)，且晶相具有可被偵測的特性，例如比晶相具有較低電阻。 一般來說，相變材質(zhì)可于局部秩序的不同可偵測狀態(tài)中電性切換，其中局部秩序橫跨的質(zhì)譜介于非晶態(tài)與完全晶態(tài)之間。非晶相與晶相之間的轉(zhuǎn)變影響材質(zhì)其它的特性，例如原子排序、自由電子密度與激化能量。材質(zhì)可切換至不同固態(tài)相或兩個以上固態(tài)相的組合，并提供介于完全非晶態(tài)至完全晶態(tài)的灰階。材質(zhì)的電氣特性據(jù)此而改變。 相變合金物可利用電性脈沖從一個相狀態(tài)轉(zhuǎn)變至另一個相狀態(tài)。根據(jù)觀察，具有高振幅的短脈沖易于轉(zhuǎn)變相變材質(zhì)至普通非晶態(tài)。具有低振幅的長脈沖易于轉(zhuǎn)變相變材質(zhì)至普通晶態(tài)。在較高振幅且較短脈沖的能量部分，振幅至少高于晶態(tài)結(jié)構(gòu)被破壞的界限，短脈沖須要夠短以避免原子重排至晶態(tài)。除此之外，無須過度的實驗便可以決定適當(dāng)脈沖的波形，尤其用于特殊相變合金物。后述部分中所述相變材質(zhì)可參照GST，且其它型態(tài)的相變材質(zhì)亦可使用。Ge^VTe5適用于實施相變存儲器。 形成硫族化合物材質(zhì)的示范方法可利用化學(xué)氣相沉積，例如美國專利公開案第2006/0172067號，本實施例可結(jié)合此專利公開案。 真空或N2大氣之后沉積退火處理可以選擇性利用，據(jù)以，據(jù)以改善硫族化合物材
質(zhì)的結(jié)晶狀態(tài)。退火溫度一般從IO(TC至40(TC，且退火時間少于30分鐘。 雖然本發(fā)明已以示范實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)
領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可根據(jù)上述的示范實施例所
教導(dǎo)、揭露或暗示的內(nèi)容作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求范圍所
界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種操作存儲單元的方法，其中該存儲單元包括一相變存儲器元件，該相變存儲器元件可程序化至多個電阻狀態(tài)，所述電阻狀態(tài)包括一較高電阻狀態(tài)與一較低電阻狀態(tài)，該操作存儲單元的方法包括施予一偏壓配置至該存儲單元以將所述電阻狀態(tài)從該較高電阻狀態(tài)改變至該較低電阻狀態(tài)，其中施予該偏壓配置至該存儲單元包括施予該相變存儲器元件的一第一電壓脈沖與一第二電壓脈沖，且該第二電壓脈沖的電壓極性不同于該第一電壓脈沖。
2. 如權(quán)利要求1所述的操作存儲單元的方法，其中該存儲單元還包括一第一電極與一 第二電極，該相變存儲器元件電性耦接該第一電極至該第二電極，該相變存儲器元件具有 與該第一電極與該第二電極相隔的一主動區(qū)。
3. 如權(quán)利要求1所述的操作存儲單元的方法，其中該存儲單元還包括一第一電極、一 第二電極與一介電間隙物，其中該介電間隙物介于該第一電極與該第二電極之間，該相變 存儲器元件包括跨過該介電間隙物的一相變材質(zhì)電橋以接觸該第一電極與該第二電極，該 相變存儲器元件在該第一電極與該第二電極之間定義出一極間路徑，該極間路徑的長度由 該介電間隙物的寬度決定。
4. 如權(quán)利要求1所述的操作存儲單元的方法，其中該相變存儲器元件包括一成核支配 相變材質(zhì)。
5. 如權(quán)利要求1所述的操作存儲單元的方法，其中該第一電壓脈沖與該第二電壓脈 沖各自具有前緣與后緣，該第二電壓脈沖的前緣與該第一電壓脈沖的后緣差距不超過5納 秒。
6. 如權(quán)利要求1所述的操作存儲單元的方法，其中該第一電壓脈沖與該第二電壓脈沖 具有一間隔，該間隔小于該第一電壓脈沖的殘余效應(yīng)的一安定時間；該第一電壓脈沖與該 第二電壓脈沖具有小于或等于200納秒的一間隔。
7. 如權(quán)利要求1所述的操作存儲單元的方法，其中該第一電壓脈沖與該第二電壓脈沖 具有各自的脈沖高度與脈沖寬度，該第二電壓脈沖的脈沖高度小于或等于該第一電壓脈沖 的脈沖高度；該第二電壓脈沖的脈沖高度與該第一電壓脈沖的脈沖高度的比值介于0. 5至 l之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的操作存儲單元的方法，其中該第二電壓脈沖的脈沖高度小于相 變存儲器元件的一臨界電壓。
9. 一種存儲器裝置，包括一存儲單元，包括一相變存儲器元件，該相變存儲器元件可程序化至多個電阻狀態(tài)，所 述電阻狀態(tài)包括一較高電阻狀態(tài)與一較低電阻狀態(tài)；以及一偏壓電路，用以施予一偏壓配置至該存儲單元以將所述電阻狀態(tài)從該較高電阻狀態(tài) 改變至該較低電阻狀態(tài)，其中該偏壓配置包括施予該相變存儲器元件的一第一電壓脈沖與 一第二電壓脈沖，且該第二電壓脈沖的電壓極性不同于該第一 電壓脈沖。
10. 如權(quán)利要求9所述的存儲器裝置，其中該存儲單元包括一第一電極與一第二電極， 其中該相變存儲器元件電性耦接該第一電極至該第二電極，該相變存儲器元件具有與該第 一電極與該第二電極相隔的一主動區(qū)。
11. 如權(quán)利要求9所述的存儲器裝置，其中該存儲單元包括一第一電極、一第二電極與 一介電間隙物，其中該介電間隙物介于該第一電極與該第二電極之間，該相變存儲器元件包括跨過該介電間隙物的一相變材質(zhì)電橋以接觸該第一電極與該第二電極，該相變存儲器 元件在該第一電極與該第二電極之間定義出一極間路徑，該極間路徑的長度由該介電間隙 物的寬度決定。
12. 如權(quán)利要求9所述的存儲器裝置，其中該相變存儲器元件包括一成核支配相變材質(zhì)。
13. 如權(quán)利要求9所述的存儲器裝置，其中該第一電壓脈沖與該第二電壓脈沖具有各 自前緣與后緣，該第二電壓脈沖的前緣與該第一電壓脈沖的后緣差距不超過5納秒。
14. 如權(quán)利要求9所述的存儲器裝置，其中該第一電壓脈沖與該第二電壓脈沖具有一 間隔，該間隔小于該第一電壓脈沖的殘余效應(yīng)的一安定時間；該第一電壓脈沖與該第二電 壓脈沖具有小于或等于200納秒的一間隔。
15. 如權(quán)利要求9所述的存儲器裝置，其中該第一電壓脈沖與該第二電壓脈沖具有各 自的脈沖高度與脈沖寬度，該第二電壓脈沖的脈沖高度小于或等于該第一電壓脈沖的脈沖 高度；該第二電壓脈沖的脈沖高度與該第一電壓脈沖的脈沖高度的比值介于O. 5至l之間。
16. 如權(quán)利要求15所述的存儲器裝置，其中該第二電壓脈沖的脈沖高度小于相變存儲 器元件的一臨界電壓。
全文摘要
一種存儲器裝置與操作此裝置的方法。所述方法包括施予偏壓配置至存儲單元以改變電阻狀態(tài)從較高電阻狀態(tài)至較低電阻狀態(tài)，其中施予偏壓配置至存儲單元包括施予跨過相變存儲器元件的第一電壓脈沖與第二電壓脈沖，其中第二電壓脈沖的電壓極性不同于第一電壓脈沖。
文檔編號G11C11/56GK101777380SQ200910166450
公開日2010年7月14日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者陳逸舟 申請人:旺宏電子股份有限公司