專利名稱：用于相變存儲(chǔ)器編程的設(shè)定脈沖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所揭示的標(biāo)的物涉及存儲(chǔ)器裝置，且更特別地涉及用于為相變存儲(chǔ)器編程的單脈沖算法。
背景技術(shù)：
相變存儲(chǔ)器(PCM)可至少部分地基于(僅舉幾個(gè)實(shí)例)一種或一種以上特定相變材料(例如硫?qū)倩锊ＡЩ蝽诨N銻(GST))的作用或性質(zhì)而操作。此些材料的結(jié)晶或非結(jié)晶狀態(tài)的電阻性彼此之間各不相同，因而展現(xiàn)可存儲(chǔ)信息的基礎(chǔ)。非結(jié)晶高電阻狀態(tài)可表示所存儲(chǔ)的第一二進(jìn)制狀態(tài)，且結(jié)晶低電阻狀態(tài)可表示所存儲(chǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)。當(dāng)然，所存儲(chǔ)的信息的此二進(jìn)制表示僅僅為實(shí)例相變存儲(chǔ)器還可用于存儲(chǔ)多個(gè)存儲(chǔ)器狀態(tài)，例如由相變材料電阻率的不同程度來表示。
在PCM單元中，從非結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)可包括轉(zhuǎn)變周期，所述轉(zhuǎn)變周期足夠短以提供相對(duì)較快的PCM寫入操作，同時(shí)足夠長以允許從非結(jié)晶狀態(tài)到結(jié)晶狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。因此，太短的轉(zhuǎn)變周期可導(dǎo)致包括處于非結(jié)晶狀態(tài)及結(jié)晶狀態(tài)的材料的混合物的PCM單元，從而例如產(chǎn)生未界定的存儲(chǔ)器單元狀態(tài)而導(dǎo)致PCM單元失效
發(fā)明內(nèi)容


將參考下面的附圖描述非限制且非詳盡的實(shí)施例，其中在各種圖式中相同參考標(biāo)號(hào)始終指代相同部分，除非另外指定。圖I是相變存儲(chǔ)器的實(shí)施例的一部分的示意圖。圖2是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的相變材料的一部分的橫截面。圖3是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的電信號(hào)波形的特性的曲線圖。圖4是展示在PCM的實(shí)施例中的存儲(chǔ)器單元群體的設(shè)定率的分布的曲線圖。圖5是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的電信號(hào)波形的特性的曲線圖。圖6是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的用以產(chǎn)生電信號(hào)的設(shè)定部分的電子電路的示意圖。圖7是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的電信號(hào)的設(shè)定部分的分量的特性的曲線圖。圖8是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的電信號(hào)的設(shè)定部分的特性的曲線圖。圖9是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的將電信號(hào)的設(shè)定部分施加到存儲(chǔ)器單元的過程的流程圖。圖10是說明計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的參考意味著結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含于所主張的標(biāo)的物的至少一個(gè)實(shí)施例中。因而，在本說明書中不同地方所出現(xiàn)的詞組(例如)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“一實(shí)施例”不一定全部指代同一實(shí)施例。此外，在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中可組合特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。相變存儲(chǔ)器(PCM)單元(如果用于存儲(chǔ)二進(jìn)制邏輯值)可設(shè)定或復(fù)位到兩個(gè)狀態(tài)中的一者。舉例來說，非結(jié)晶高電阻狀態(tài)可表示所存儲(chǔ)的第一二進(jìn)制狀態(tài)，且結(jié)晶低電阻狀態(tài)可表示所存儲(chǔ)的第二二進(jìn)制狀態(tài)。PCM單元可通過施加相對(duì)較高的振幅、持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短的電編程脈沖或信號(hào)以致熔化PCM單元的相變材料且然后相對(duì)較快地將其淬火而復(fù)位到非結(jié)晶狀態(tài)。在復(fù)位狀態(tài)中，相變材料的活性區(qū)可包括大致為圓頂形的非結(jié)晶區(qū)，其鄰近于PCM單元中的電阻性焦耳加熱器元件安置。結(jié)晶化的相變材料可環(huán)繞相變材料的非結(jié)晶區(qū)。在復(fù)位狀態(tài)中，PCM單元可具有相對(duì)較高的電阻。在隨后的過程中，可通過使圓頂形非結(jié)晶區(qū)結(jié)晶化來將PCM單元設(shè)定到結(jié)晶狀態(tài)，使得相變材料的大致整個(gè)區(qū)可變?yōu)榻Y(jié)晶。過程可包括減小施加到PCM單元的電信號(hào)的信號(hào)電平值以使相變材料結(jié)晶。在設(shè)定狀態(tài)中，PCM單元可具有相對(duì)較低的電阻?？上鄬?duì)較快地執(zhí)行使圓頂形非結(jié)晶區(qū)結(jié)晶的過程，以益于 PCM單元的操作性能(例如，編程速度)。然而，太快執(zhí)行結(jié)晶化可導(dǎo)致未結(jié)晶化的非結(jié)晶區(qū)或相變材料的缺陷，從而導(dǎo)致高于預(yù)期的電阻。所要的結(jié)晶過程可包括減小電信號(hào)以便提供時(shí)間以使圓頂形非結(jié)晶區(qū)結(jié)晶化，而不會(huì)不利地產(chǎn)生非結(jié)晶區(qū)或缺陷。選擇電信號(hào)的減小速率以設(shè)定PCM單元的過程可包括(舉例來說)在PCM寫入速率與確信相變材料的相對(duì)較高百分比被結(jié)晶化之間的折衷。存儲(chǔ)器裝置可包含多個(gè)可布置于陣列中的PCM單元。至少部分歸因于半導(dǎo)體晶片上從塊到塊或從區(qū)到區(qū)的制作條件的變化，舉例來說，在PCM單元之間PCM單元的特點(diǎn)或物理參數(shù)可變化。僅舉幾個(gè)實(shí)例，物理參數(shù)可包含PCM單元中的相變材料的體積或尺寸、相變材料與電阻性加熱器之間的接觸面積、電阻性加熱器的電阻。當(dāng)然，變化可因許多情形或事件中的任何一者而產(chǎn)生。對(duì)于另一個(gè)實(shí)例，電路中的PCM單元的物理位置可影響或修改所述PCM單元的物理參數(shù)。特別地，電容、磁場(chǎng)或電場(chǎng)或熱量可有助于變化。因而，PCM陣列中的PCM單元的一個(gè)部分可不同于PCM單元的另一部分而運(yùn)轉(zhuǎn)。舉例來說，特定電信號(hào)影響一些PCM單元的速率可不同于影響其它PCM單元的速率。PCM單元之間的物理參數(shù)或材料參數(shù)的變化可在許多導(dǎo)致給定電信號(hào)影響不同PCM單元的速率的變化的條件之中。在一實(shí)施例中，操作PCM單元的方法可包括在PCM單元中施加電信號(hào)以熔化相變材料。舉例來說，可在由存儲(chǔ)器控制器執(zhí)行的寫入操作期間，將電信號(hào)施加到PCM單元的電阻性加熱器，但所主張的標(biāo)的物并非如此限制?？梢缘谝惶囟ㄐ盘?hào)值電平施加電信號(hào)以便熔化相變材料。在相變材料被熔化之后，可隨后減小正施加的電信號(hào)的信號(hào)值電平，直到達(dá)到第二特定非零信號(hào)值電平為止。所述信號(hào)值電平可以使得在所述第一特定信號(hào)值電平與所述第二特定信號(hào)值電平之間不發(fā)生信號(hào)值電平的大致垂直下降的方式減小。舉例來說，信號(hào)值電平的減小速率可小于約O. 3到約12. O微安每納秒(例如，結(jié)晶速率)，但所主張的標(biāo)的物并非如此限制。例如上文所描述，一種方法可施加到包含于(舉例來說)PCM單元陣列中的多個(gè)PCM單元。在多個(gè)PCM單元的情況下，電信號(hào)可以第一特定信號(hào)值電平施加到一個(gè)以上電阻性加熱器，以便熔化一個(gè)以上PCM單元的相變材料。在熔化PCM單元的相變材料之后，如下面進(jìn)一步詳細(xì)解釋，可以使得相變材料從所述PCM單元的外圍向內(nèi)結(jié)晶的方式減小信號(hào)值電平。在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)在對(duì)應(yīng)于熔化的相變材料的第一特定信號(hào)值電平與第二特定信號(hào)值電平之間的近似線性斜坡而降低信號(hào)值電平。在一個(gè)實(shí)施例中，第二特定信號(hào)值電平可對(duì)應(yīng)于處于或低于多個(gè)PCM單元之中具有最低結(jié)晶溫度的PCM單元的相變材料溫度的相變材料溫度。在一實(shí)施例中，操作PCM單元的方法可涉及一種裝置，所述裝置包括電阻性加熱器，所述電阻性加熱器用于以使得在陣列的單元的編程期間不發(fā)生溫度的大致垂直下降的方式為PCM單元陣列中的PCM單元編程。電阻性加熱器可通過(舉例來說)將溫度從復(fù)位溫度等級(jí)降低到設(shè)定溫度等級(jí)而為PCM單元陣列的單元編程。復(fù)位溫度可包括處于或高于陣列的任何單元的最高熔化溫度的溫度。另一方面，設(shè)定溫度等級(jí)可包括處于或低于陣列的任何單元的最低結(jié)晶溫度的溫度。操作PCM單元的方法可包括將包含單信號(hào)脈沖的電信號(hào)施加到PCM單元?？梢允┘訂涡盘?hào)脈沖，以便復(fù)位及接著設(shè)定多個(gè)PCM單元，一些PCM單元在與其它PCM單元不同的時(shí)間達(dá)到結(jié)晶溫度等級(jí)。單信號(hào)脈沖可包括施加到PCM單元的加熱元件的電流脈沖。單信號(hào)脈沖可包括施加到呈自加熱單元架構(gòu)的PCM單元的電流脈沖，其中該P(yáng)CM單元自身包含 加熱元件?？梢猿跏茧娖绞┘訂涡盘?hào)脈沖，以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于或超過用于多個(gè)PCM單元中具有最高熔化溫度的PCM單元的熔化溫度的溫度。可以施加單信號(hào)脈沖，以使得多個(gè)PCM單元可實(shí)質(zhì)上完全結(jié)晶的方式。可以施加單信號(hào)脈沖，以使得溫度改變，所述溫度改變處于或低于對(duì)應(yīng)于多個(gè)PCM單元中最慢PCM單元能夠?qū)嵸|(zhì)上完全結(jié)晶的速率的速率。單信號(hào)脈沖可產(chǎn)生后續(xù)溫度，其對(duì)應(yīng)于或低于用于多個(gè)PCM單元之中具有最低結(jié)晶溫度的PCM單元的溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，操作PCM單元的方法可使用包含包括多個(gè)PCM存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器陣列的集成電路來執(zhí)行。多個(gè)PCM存儲(chǔ)器單元可實(shí)質(zhì)上完全熔化，且接著經(jīng)由單脈沖實(shí)質(zhì)上完全結(jié)晶，而在該單脈沖的施加期間無需所述多個(gè)PCM存儲(chǔ)器單元中任一個(gè)的狀態(tài)檢驗(yàn)。作為反例，將PCM單元編程到特定狀態(tài)的過程可使用多個(gè)脈沖來執(zhí)行，在各脈沖之間檢驗(yàn)所述PCM單元或其部分是否已被編程到所述特定狀態(tài)。圖I是相變存儲(chǔ)器100的實(shí)施例的一部分的圖。圖中顯示此部分包含兩個(gè)存儲(chǔ)器單元，出于說明性目的，每一存儲(chǔ)器單元正處于不同的存儲(chǔ)器狀態(tài)。半導(dǎo)體襯底150可包含N摻雜區(qū)155，但也可使用其它配置，包括使用P摻雜區(qū)。相變存儲(chǔ)器100可包括字線105、位線120或字線觸點(diǎn)110。為了表示一個(gè)存儲(chǔ)器狀態(tài)，接觸相變材料125的一部分的加熱器145可加熱以熔化相變材料125的部分140，該部分接著可相對(duì)較快地冷卻以包括(舉例來說)非結(jié)晶的碲化鍺銻(GST)。非結(jié)晶材料可具有相對(duì)較高的電阻，從而產(chǎn)生到位線觸點(diǎn)120的高電阻連接。為了表示另一個(gè)存儲(chǔ)器狀態(tài)，接觸相變材料115的一部分加熱器135加熱以熔化相變材料115的部分，該部分接著可相對(duì)較慢地冷卻以包括結(jié)晶或多晶低電阻材料。多晶相變材料115因此可產(chǎn)生到觸點(diǎn)120的低電阻連接。當(dāng)然，PCM的此部分的細(xì)節(jié)僅僅為實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物并不僅限于此。如以上所指示，多晶相變材料115可形成一個(gè)或一個(gè)以上缺陷130，其可包括因太快執(zhí)行結(jié)晶過程而產(chǎn)生的未結(jié)晶的非結(jié)晶區(qū)。缺陷130可有害地增加到位線觸點(diǎn)120的連接的電阻，從而導(dǎo)致存儲(chǔ)器單元發(fā)生故障。舉例來說，失效的存儲(chǔ)器單元不能夠讀取由低電阻狀態(tài)所表示的二進(jìn)制值。
圖2為存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的多晶相變材料210的一部分的橫截面。相變材料的部分210可(舉例來說)類似于圖I中所示的相變材料125。在特定時(shí)間內(nèi)，如上文所描述，圓頂形非結(jié)晶區(qū)220可響應(yīng)于用以使圓頂形非結(jié)晶區(qū)220結(jié)晶化的電信號(hào)的信號(hào)值電平的降低而縮短為較小尺寸部分230。因?yàn)殡娦盘?hào)的信號(hào)值電平持續(xù)降低，較小尺寸部分230可持續(xù)縮短，直到非結(jié)晶區(qū)220的大致整個(gè)部分變?yōu)榻Y(jié)晶為止。此縮短或結(jié)晶的速率在(舉例來說)圓頂形非結(jié)晶區(qū)220的高度240的降低方面可被量化。如上文所提到，對(duì)于施加到多個(gè)PCM單元的電信號(hào)的特定下降速率，縮短速率或結(jié)晶速率在PCM單元之間可改變。舉例來說，包含于一個(gè)PCM單元中的圓頂形非結(jié)晶區(qū)220可比包含于另一 PCM單元中的圓頂形非結(jié)晶區(qū)220更快地結(jié)晶，但兩個(gè)PCM單元可經(jīng)歷同樣的電信號(hào)速率。當(dāng)然，相變材料的結(jié)晶的此些細(xì)節(jié)僅僅為實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物并非如此限制。圖3是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中的包含可包括按時(shí)間繪制的下降的斜坡的設(shè)定部分310的設(shè)定脈沖或電信號(hào)300的特性的曲線圖。電信號(hào)300可包括(舉例來說)待施 加的依賴于時(shí)間的單脈沖以編程多個(gè)PCM單元。電信號(hào)300可包含從啟動(dòng)電流到結(jié)束電流的經(jīng)連接的平滑信號(hào)路徑。舉例來說，電信號(hào)300的參數(shù)可包括啟動(dòng)電流，所述啟動(dòng)電流產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于或超過用于多個(gè)PCM單元中具有最高熔化溫度的PCM單元的熔化溫度的溫度。電信號(hào)300的另一個(gè)參數(shù)可包括結(jié)束電流，所述結(jié)束電流產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于或低于用于多個(gè)PCM單元中具有最低結(jié)晶溫度的PCM單元的溫度的溫度。從時(shí)間TO到時(shí)間TI，舉例來說，施加到PCM單元的電信號(hào)300可在復(fù)位PCM單元的過程期間斜升到對(duì)應(yīng)于相變材料的熔化溫度的熔化電平。足夠高的溫度可使PCM單元的相變材料的有效體積變?yōu)槿廴谙?。從時(shí)間Tl到時(shí)間T2，此非結(jié)晶電阻性階段可包括相變材料的有效體積的穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)電信號(hào)300大致保持不變，但所主張的標(biāo)的物并非如此限制。隨后，從時(shí)間T2到時(shí)間T3，設(shè)定過程可包含遞減電信號(hào)310以使相變材料的有效體積結(jié)晶化。為了實(shí)現(xiàn)相對(duì)較快的操作性能，設(shè)定過程可包含施加含相對(duì)陡峭的下降斜率320的電信號(hào)以便以相對(duì)較快的速率使相變材料結(jié)晶化。然而，如上文所論述，如果電信號(hào)的斜降速率大于某一特定的量，那么此速率可導(dǎo)致PCM單元的設(shè)定狀態(tài)中未結(jié)晶化的相變材料的缺陷或穴區(qū)(pocket region)。另一方面,如果電信號(hào)的斜降速率(例如斜降斜率330)小于某一特定的量，那么此速率可導(dǎo)致PCM單元的性能下降(例如編程速率降低)。因而，可選擇電信號(hào)310的斜降部分以具有針對(duì)PCM單元的所要操作性能的斜率，同時(shí)針對(duì)PCM單元的設(shè)定狀態(tài)實(shí)現(xiàn)相變材料的大致完全結(jié)晶。舉例來說，可在編程速度、編程可能性或編程良率之間作出折衷之后選擇所要的操作性能。同樣，可以使得產(chǎn)生溫度改變的方式將電信號(hào)310施加到多個(gè)PCM單元，所述溫度改變處于或低于對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)PCM單元中最慢的PCM單元能夠大致完全結(jié)晶所處速率的速率電信號(hào)。如上文所論述，例如由于制造條件的變化，PCM中PCM單元的特性或物理參數(shù)可改變。舉例來說，特定電信號(hào)可影響一些與其它PCM單元不同的PCM單元。因此，PCM中的PVM單元的一部分可響應(yīng)于所施加的具有特定斜降斜率的電信號(hào)以與PCM單元的另一部分不同的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。舉例來說，使用斜降斜率320的結(jié)晶過程對(duì)于PCM單元的一個(gè)部分來說所需同時(shí)對(duì)于PCM單元的另一部分來說太快(例如，導(dǎo)致相變材料的缺陷)。同樣地，使用斜降斜率330的結(jié)晶過程對(duì)于PCM單元的一部分來說可為所要的，同時(shí)對(duì)于PCM單元的另一部分來說比必要速度慢(例如，不利地影響存儲(chǔ)器性能速度)。因此，中等的斜降斜率(例如，電信號(hào)310的斜降部分)可導(dǎo)致對(duì)于一些PCM單元來說太快、對(duì)于其它PCM單元來說太慢且對(duì)于另一些PCM單元為所要的結(jié)晶速率。將在下文中詳細(xì)論述可考慮到PCM單元的變化的斜降斜率的選擇。圖4為展示根據(jù)實(shí)施例的PCM中的存儲(chǔ)器單元群體400的合意設(shè)定率的分布405的曲線圖?！昂弦狻睙o意表示某一精確的條件。因此，“合意的設(shè)定率”寬松地指代電信號(hào)設(shè)定率，其足夠慢以允許特定PCM單元(或相似PCM單元群體)中的相變材料的大致完全結(jié)晶，同時(shí)足夠快以提供(舉例來說)相對(duì)較高速率的存儲(chǔ)器性能。如上文所論述，PCM裝置可包含由于(舉例來說)PCM單元的制作條件的變化而導(dǎo)致的設(shè)定率的變化的PCM單元。舉例來說，如上文所描述，特定電信號(hào)影響一些PCM單元的速率可不同于特定電信號(hào)影響其它PCM單元的速率。為了說明使用圖3中的電信號(hào)300的實(shí)例，設(shè)定PCM單元420的過程可包括使電信號(hào)以對(duì)應(yīng)于斜降斜率320的特定速率斜降；設(shè)定PCM單元430的過程可包括使電信號(hào)以對(duì)應(yīng)于斜降斜率330的特定速率斜降，且設(shè)定PCM單元410的過程可包括使電信號(hào)以對(duì)應(yīng)于電信號(hào)310的斜降部分的特定速率斜降。PCM單元的特定群體435可對(duì)應(yīng)于斜降偏壓信號(hào)的相對(duì)較小的或逐漸的斜率。與其它PCM單元群體相比，特定群體435可具有最慢的結(jié)晶速率。舉例來說，對(duì)于具有相對(duì)較大體積的相變材料或在加熱器與相變材料 之間具有相對(duì)較小的接觸面積的PCM單元來說可為此情況，還有其它原因。當(dāng)然，PCM單元的這種分布僅僅為實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物并非如此限制。圖5為可被施加到多個(gè)PCM單元的電信號(hào)500的示意圖，舉例來說，所述多個(gè)PCM單元可包括圖4中所表示的群體。電信號(hào)500可包括對(duì)照時(shí)間繪制了曲線的設(shè)定部分510。從時(shí)間TO到時(shí)間Tl，電信號(hào)500可斜升到對(duì)應(yīng)于相變材料的熔化溫度的熔化電平505。從時(shí)間TO到時(shí)間Tl，可將電信號(hào)500施加到多個(gè)PCM單元，以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于或超過用于多個(gè)PCM單元中具有最高熔化溫度的PCM單元的熔化溫度的溫度。隨后，從時(shí)間T2到時(shí)間T3，設(shè)定過程可包含使電信號(hào)500斜降以使相變材料的有效體積結(jié)晶化。在特定實(shí)施例中，電信號(hào)500可包括具有在時(shí)間T2與T3之間使電信號(hào)500降低的斜率的大致線性部分510。施加包括大致線性部分510的斜降電信號(hào)可提供專用于改進(jìn)PCM單元群體可結(jié)晶化到設(shè)定狀態(tài)的速率的益處。明確地說，可執(zhí)行結(jié)晶，而實(shí)質(zhì)上不在最終的設(shè)定結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生相變材料的缺陷或非結(jié)晶區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，可將電信號(hào)的線性部分510施加到具有合意設(shè)定速率分布的PCM單元群體，例如圖4中所示。在施加中，可選擇對(duì)應(yīng)于特定群體435的大致線性部分510的斜率，其可具有相對(duì)于其它群體的PCM單元來說最慢的結(jié)晶速率。舉例來說，可選擇大致線性部分510的斜坡以對(duì)應(yīng)于特定群體435的PCM單元的相變材料的溫度改變速率，其大致等于這些PCM單元的結(jié)晶速率。可將電信號(hào)500施加到PCM單元，使得在設(shè)定過程期間的結(jié)晶速率可相對(duì)于PCM單元中的相變材料的圓頂形有效區(qū)的高度為線性。大致線性部分510可在時(shí)間T3延伸到結(jié)晶電平，在時(shí)間T3時(shí)或之后，電信號(hào)500的斜率530可增加以改進(jìn)編程速度。結(jié)晶電平可對(duì)應(yīng)于大致所有群體的PCM單元的相變材料可結(jié)晶化的溫度。換句話說，結(jié)晶電平可對(duì)應(yīng)于某一溫度，在所述溫度下可存在所有PCM單元的相變材料可結(jié)晶化的相對(duì)較高的概率。電信號(hào)500的結(jié)晶電平可大致等于大致所有群體的PCM單元的讀取偏壓。舉例來說，對(duì)于硫族化物玻璃，讀取偏壓可包括大約I. 3伏的值，但所主張的標(biāo)的物并非如此限制。電信號(hào)500可達(dá)到非零信號(hào)值電平535以終止設(shè)定PCM單元的過程，但所主張的標(biāo)的物并非如此限制。
圖6是在存儲(chǔ)器系統(tǒng)的實(shí)施例中產(chǎn)生電信號(hào)的設(shè)定部分的電子電路600的示意圖。舉例來說，電路600僅包括許多用于產(chǎn)生或生產(chǎn)具有各種特性的電信號(hào)的設(shè)定部分的技術(shù)中的一者，且所主張的標(biāo)的物不限于任何特定的技術(shù)。電路600可包括子電路610、620及630，其分別包含晶體管Ml、M2及M3，電容器C1、C2及C3，電流源II、12及13，兩個(gè)開關(guān)S11、S12、S21、S22、S31及S32，及電壓V1、V2及V3?？蓪⒐?yīng)電壓Vsup提供到子電路610、620及630。舉例來說，電路600可在設(shè)定過程期間產(chǎn)生待施加到PCM的電壓Vout。Vout可包括類似于電信號(hào)500的信號(hào)。在此情況下，Vout可包括大致線性部分510，其可為分段連續(xù)的，包括可由電阻器-電容器(RC)組合650隨時(shí)間而平均化的一個(gè)或一個(gè)以上斜率。雖然本文中將電路600描述為包括三個(gè)電路610、620及630，但波形產(chǎn)生電路可包括任何數(shù)量的子電路。舉例來說，電路600可包括額外的子電路。因此，電路600的細(xì)節(jié)僅僅為實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物并非如此限制。圖7及8為例如可由電路600產(chǎn)生的電信號(hào)的設(shè)定部分的分量的特性的曲線圖。舉例來說，電信號(hào)可由存儲(chǔ)器控制器進(jìn)行的讀取操作或?qū)懭氩僮髌陂g被施加到PCM單元。明確地說，根據(jù)一實(shí)施例，波形700及800可包括繪制為時(shí)間的功能的Vout。返回到圖6， 三個(gè)開關(guān)Sll、S21及S31最初可關(guān)閉，而三個(gè)開關(guān)S12、S22及S32可打開。一種配置可將電壓Vgl、Vg2、Vg3分別初始化為電壓V1、V2及V3。Vl可大于V2，且V2可大于V3。一種情形可包括在t0與tl之間的初始狀態(tài)710及810。在tl之前，三個(gè)開關(guān)S11、S21及S31可打開，且電容器C1、C2及C3可存儲(chǔ)它們相應(yīng)電壓。在tl處，三個(gè)開關(guān)S12、S22及S32可關(guān)閉，從而將三個(gè)獨(dú)立的電流源11、12及13連接到電容器Cl、C2及C3。在一實(shí)施例中，11可大于12，且12可大于13。電容器Cl、C2及C3可以不同于彼此的速率開始放電以最高電壓Vl開始的Vgl可以最快斜率730放電，Vg2以較慢速率740放電，且Vg3以最慢速率750放電。Ml、M2及M3可包括源極跟隨器,使得Vout可近似地跟隨柵極電壓中的一者減Vtn,其中Vtn可包括N信道MOSFET的閾值電壓。Vout跟隨的柵極可包括處于電路600中的最高電位的柵極。舉例來說，僅在tl之后且在t2之前，因?yàn)閱?dòng)電壓V2及V3小于VI，所以Ml可確定Vout,使得Vout可近似為Vgl-Vtn。如果M2及M3的源電壓Vout高于(舉例來說)Vg2-Vtn或Vg3-Vtn，那么M2及M3最初可關(guān)閉。最后，在t2處，Ml的柵極電壓可在M2的柵極電壓下方穿過。此時(shí)，M2可接通，同時(shí)Ml轉(zhuǎn)變?yōu)榇伍撝禒顟B(tài)且斷開。因此，Vout可隨后由Vg2確定，含較平緩的斜坡(較小的斜率)。在t3處，隨著Vg2在Vg3下方穿過，M2可斷開，M3可接通，且Vout可隨后以較慢斜率跟隨M3。當(dāng)然，電路600的細(xì)節(jié)僅僅為實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物并非如此限制。圖8展示三部分分段線性輸出電壓Vout，舉例來說，其近似于設(shè)定斜坡的下降部分。分段線性曲線可由子電路610、620及630產(chǎn)生，子電路610、620及630的輸出電壓在圖7中個(gè)別地展示。舉例來說，分段線性輸出電壓可經(jīng)由電路600中的額外子電路或使用RC組合650來持續(xù)(例如平滑)增大。許多子電路的選擇可至少部分地基于所產(chǎn)生的輸出電壓的理想分辨率。雖然電信號(hào)分辨率可增大，但增加的子電路可占據(jù)額外的空間，從而導(dǎo)致電路600具有不理想的大尺寸。舉例來說，波形700或800可包括在t4開始的相對(duì)較快的電壓降，如圖7及8中所示。雖然是任選的，但將快速轉(zhuǎn)變到實(shí)質(zhì)為零的電壓施加到PCM單元可提供益處，包括通過以某一電壓(該電壓以下可不存在進(jìn)一步的編程)終止設(shè)定過程來改進(jìn)PCM單元的操作性能。換句話說，斜坡并非一直降至零伏，設(shè)定過程可終止于(舉例來說)約I. 3伏。雖然本文中將波形700或800描述為包括三個(gè)離散斜率830、840及850，但電信號(hào)波形的設(shè)定部分可包括任何數(shù)目的離散斜率值或某范圍的連續(xù)斜率值。因此，波形700及800的細(xì)節(jié)僅僅為實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物并不僅限于此。圖9是將電信號(hào)施加到多個(gè)PCM單元的過程900的流程圖。過程900可涉及多個(gè)PCM單元，所述PCM單元包含具有不同熔化溫度、結(jié)晶速率或結(jié)晶溫度的PCM單元群體，以及其它可能特性。如上文所論述，不同特性可因(舉例來說)PCM單元的制作條件的變化、電子系統(tǒng)中PCM單元的各種放置或許多其它可能性中的任一者而產(chǎn)生。因此，一個(gè)群體PCM單元可不同于另一群體的PCM單元而運(yùn)轉(zhuǎn)。在框910處，可以第一值將信號(hào)施加到多個(gè)PCM 單元。第一值可對(duì)應(yīng)于組合PCM單元群體中具有最高熔化溫度的那些PCM單元群體之中的特定PCM單元群體的熔化溫度。信號(hào)的第一值還可近似地與復(fù)位脈沖的量值相同，舉例來說，所述復(fù)位脈沖用以將特定PCM單元群體轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)位狀態(tài)。隨后，在框920處，可以對(duì)應(yīng)于組合PCM單元群體中具有最慢結(jié)晶速率的那些PCM單元群體之中的另一特定PCM單元群體的結(jié)晶速率的速率降低信號(hào)。舉例來說，如上面關(guān)于圖4所提到，特定群體435可在PCM單元的組合群體400中具有最慢的結(jié)晶速率。接著，在框930處，可以第二值將信號(hào)施加到多個(gè)PCM單元。第二值可對(duì)應(yīng)于組合PCM單元群體中具有最低結(jié)晶溫度的那些PCM單元群體之中的又一特定PCM單元群體的結(jié)晶溫度。舉例來說，信號(hào)的第二值還可近似地與用于在讀取操作期間讀取PCM單元的讀取偏壓的量級(jí)相同。當(dāng)然，過程900的此些細(xì)節(jié)僅僅為實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物并非如此限制。圖10是說明包含存儲(chǔ)器裝置1010的計(jì)算系統(tǒng)1000的實(shí)施例的示意圖。舉例來說，計(jì)算系統(tǒng)1000可驅(qū)動(dòng)能夠編程多個(gè)PCM單元的設(shè)備，且調(diào)整將被施加以編程所述多個(gè)PCM單元的單脈沖的參數(shù)。參數(shù)可包括(舉例來說)啟動(dòng)電流、結(jié)束電流及從啟動(dòng)電流到結(jié)束電流的依賴于時(shí)間的連接的平滑信號(hào)路徑。計(jì)算系統(tǒng)1000可包含調(diào)整參數(shù)的能力，以便在以下各項(xiàng)的任一者之間作出折衷編程速度、編程可靠性或編程良率。計(jì)算系統(tǒng)1000可包含調(diào)整參數(shù)的能力，以便減小編程速度，而不使多個(gè)PCM單元的幾乎完全結(jié)晶顯著降級(jí)。計(jì)算裝置可包括(舉例來說)一個(gè)或一個(gè)以上執(zhí)行應(yīng)用程序或其它代碼的處理器。舉例來說，存儲(chǔ)器裝置1010可包括圖I中所示的包含PCM 100的存儲(chǔ)器。計(jì)算裝置1004可代表經(jīng)配置以管理存儲(chǔ)器裝置1010的任何裝置、器具或機(jī)器。存儲(chǔ)器裝置1010可包含存儲(chǔ)器控制器1015及存儲(chǔ)器1022。作為實(shí)例而非限制，計(jì)算裝置1004可包含一個(gè)或一個(gè)以上計(jì)算裝置或平臺(tái)，例如，桌上型計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、工作站、服務(wù)器裝置等；一個(gè)或一個(gè)以上個(gè)人計(jì)算或通信裝置或器具，例如，個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)通信裝置等；計(jì)算系統(tǒng)或相關(guān)聯(lián)的服務(wù)提供者能力，例如，數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)提供者/系統(tǒng)，或其任何組
口 ο應(yīng)認(rèn)識(shí)到，系統(tǒng)1000中所示的各種裝置的全部或部分及本文中進(jìn)一步描述的過程及方法可使用硬件、固件、軟件或其任何組合來實(shí)施或另外包含硬件、固件、軟件或其任何組合。因而，作為實(shí)例而非限制，計(jì)算裝置1004可包含至少一個(gè)處理單元1020，其通過總線1040及主機(jī)或存儲(chǔ)器控制器1015操作地耦合到存儲(chǔ)器1022。處理單元1020代表一個(gè)或一個(gè)以上可配置以執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算程序或進(jìn)程的至少一部分的電路。作為實(shí)例而非限制，處理單元1020可包含一個(gè)或一個(gè)以上處理器、控制器、微處理器、微控制器、專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器、可編程邏輯裝置、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列等，或其任何組合。處理單元1020可包含經(jīng)配置以與存儲(chǔ)器控制器1015通信的操作系統(tǒng)。此操作系統(tǒng)可例如產(chǎn)生待經(jīng)由總線1040發(fā)送到存儲(chǔ)器控制器1015的命令。此些命令可包括讀取命令或?qū)懭朊?。響?yīng)于寫入命令，舉例來說，存儲(chǔ)器控制器1015可提供電信號(hào)，例如上文描述的電信號(hào)500。存儲(chǔ)器1022代表任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。存儲(chǔ)器1022可包含(舉例來說)主要存儲(chǔ)器1024或次要存儲(chǔ)器1026。主要存儲(chǔ)器1024可包含 (舉例來說)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器等等。雖然在此實(shí)例中說明為與處理單元1020分開，但應(yīng)理解，主要存儲(chǔ)器1024的全部或部分可在處理單元1020內(nèi)提供，或另外與處理單元1020位于同一位置/與處理單元1020耦合。次要存儲(chǔ)器1026可包含(舉例來說)與主要存儲(chǔ)器或一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置或系統(tǒng)(例如，磁盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器等等)相同或類似類型的存儲(chǔ)器。在某些實(shí)施例中，輔助存儲(chǔ)器1026可操作地由計(jì)算機(jī)可讀媒體1028接受，或另外可配置以耦合到計(jì)算機(jī)可讀媒體1028。計(jì)算機(jī)可讀媒體1028可包含(舉例來說)可為系統(tǒng)1000中的裝置中的一者或一者以上運(yùn)載或獲得數(shù)據(jù)、代碼或指令的任何媒體。計(jì)算裝置1004可包含(舉例來說)輸入/輸出1032。輸入/輸出1032代表可配置以接受或另外引入人類輸入或機(jī)器輸入的一個(gè)或一個(gè)以上裝置或特征，或可配置以遞送或另外提供人類輸入或機(jī)器輸入的一個(gè)或一個(gè)以上裝置或特征。作為實(shí)例而非限制，輸入/輸出裝置1032可包含經(jīng)操作地配置的顯示器、揚(yáng)聲器、鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡球、觸摸屏、數(shù)據(jù)端口等等。當(dāng)然，將理解，雖然剛剛已描述了特定的實(shí)施例，但所主張的標(biāo)的物的范圍不限于特定實(shí)施例或?qū)嵤├?。舉例來說，一個(gè)實(shí)施例可在硬件中實(shí)施，例如在裝置或裝置的組合上實(shí)施。另外，雖然所主張的標(biāo)的物的范圍不限于此方面中，但一個(gè)實(shí)施例可包括一個(gè)或一個(gè)以上物品，例如存儲(chǔ)媒介或存儲(chǔ)媒體，已經(jīng)在其上存儲(chǔ)了能夠由特定或特殊目的系統(tǒng)或裝置來執(zhí)行的指令，例如以產(chǎn)生根據(jù)所主張的標(biāo)的物的方法的實(shí)施例的性能，例如先前所描述的實(shí)施例中的一者。然而，當(dāng)然，所主張的標(biāo)的物不限于必要描述的實(shí)施例中的一者。此夕卜，特定或特殊目的計(jì)算平臺(tái)可包含一個(gè)或一個(gè)以上處理單元或處理器，一個(gè)或一個(gè)以上輸入/輸出裝置，例如顯示器、鍵盤或鼠標(biāo)，或者一個(gè)或一個(gè)以上存儲(chǔ)器，例如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、快閃存儲(chǔ)器或硬盤驅(qū)動(dòng)器，但再次，所主張的標(biāo)的物的范圍不限于此實(shí)例。在前面的描述中，已經(jīng)描述了所主張標(biāo)的物的各種方面。為了解釋的目的，可能已經(jīng)陳述特定的數(shù)目、系統(tǒng)或配置以提供對(duì)所主張標(biāo)的物的透徹理解。然而，受益于本發(fā)明的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，可在沒有那些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所主張的標(biāo)的物。在其它例子中，可省略或簡化所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的特征，而不致使所主張的標(biāo)的物模糊。雖然在本文中已說明或描述了某些特征，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)在可想到許多修改、替代、改變或等效物。因此，將理解，所附權(quán)利要求書意在涵蓋屬于所主張的標(biāo)的物的真實(shí)精神內(nèi)的全部修改或改變。
權(quán)利要求
1.一種方法，它包括 以第一特定信號(hào)值電平施加電信號(hào)，以便熔化相變存儲(chǔ)器PCM單元；及在所述PCM單元被熔化之后，減小正施加的所述電信號(hào)的所述信號(hào)值電平，直到達(dá)到第二特定非零信號(hào)值電平； 其特征在于，所述信號(hào)值電平減小，以便在所述第一特定信號(hào)值電平與所述第二特定信號(hào)值電平之間不發(fā)生信號(hào)值電平的實(shí)質(zhì)垂直下降。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將所述電信號(hào)施加到電阻性加熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述施加所述電信號(hào)包括將所述第一特定信號(hào)值電平施加到一個(gè)以上電阻性加熱器，以便熔化一個(gè)以上PCM單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)以上PCM單元包括PCM單元陣 列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)值電平減小，以使得所述一個(gè)以上PCM單元的相變材料從外部單元外圍向內(nèi)結(jié)晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電阻性加熱器物理地接觸所述PCM單元的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將所述電信號(hào)施加到以自加熱配置布置的PCM單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述施加所述電信號(hào)包括將所述第一特定信號(hào)值電平施加到一個(gè)以上PCM單元，以便熔化一個(gè)以上PCM單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述減小所述信號(hào)值電平包括所述第一特定信號(hào)值電平與所述第二特定信號(hào)值電平之間的近似線性斜坡。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述電信號(hào)包括電流信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)值電平減小，以使得所述PCM單元的所述相變材料從所述PCM單元的外部單元外圍向內(nèi)結(jié)晶。
12.—種方法,它包括 施加單信號(hào)脈沖，以便復(fù)位且接著設(shè)定多個(gè)PCM單元，一些PCM單元在與其它PCM單元不同的時(shí)間達(dá)到結(jié)晶溫度等級(jí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述單信號(hào)脈沖包括施加到加熱元件的電流脈沖。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述單信號(hào)脈沖包括施加到呈自加熱單元架構(gòu)的PCM單元的電流脈沖。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，以初始電平施加所述單信號(hào)脈沖，以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于或超過用于所述多個(gè)PCM單元中具有最高熔化溫度的PCM單元的熔化溫度的溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，施加所述單信號(hào)脈沖以使得所述多個(gè)PCM單元實(shí)質(zhì)上完全結(jié)晶。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，施加所述單信號(hào)脈沖以產(chǎn)生溫度改變，所述溫度改變處于或低于對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)PCM單元中最慢的PCM單元能夠?qū)嵸|(zhì)上完全結(jié)晶 的速率的速率。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述單信號(hào)脈沖產(chǎn)生稍后電平，所述電平導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于或低于用于所述多個(gè)PCM單元中具有最低結(jié)晶溫度的PCM單元的溫度的溫度。
19.一種設(shè)備,它包括 計(jì)算平臺(tái)，其用于驅(qū)動(dòng)能夠編程多個(gè)PCM單元的設(shè)備； 所述計(jì)算平臺(tái)能夠調(diào)整待施加以編程所述多個(gè)PCM單元的單脈沖的參數(shù)； 所述參數(shù)包括啟動(dòng)電流、結(jié)束電流及從所述啟動(dòng)電流到所述結(jié)束電流的依賴于時(shí)間的經(jīng)連接的平滑信號(hào)路徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算平臺(tái)包含調(diào)整所述參數(shù)以便在以下各項(xiàng)的任意項(xiàng)之間作出折衷的能力編程速度、編程可靠性或編程良率。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算平臺(tái)包含調(diào)整所述參數(shù)以便降低編程速度而不使所述多個(gè)PCM單元的幾乎完全結(jié)晶顯著降級(jí)的能力。
22.—種集成電路，它包括 存儲(chǔ)器陣列，其包括多個(gè)PCM存儲(chǔ)器單元； 其特征在于，所述存儲(chǔ)器陣列的所述多個(gè)PCM存儲(chǔ)器單元實(shí)質(zhì)上完全熔化，接著經(jīng)由單脈沖實(shí)質(zhì)上完全結(jié)晶，而在所述單脈沖的施加期間無需所述多個(gè)PCM存儲(chǔ)器單元中任一個(gè)的狀態(tài)檢驗(yàn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的集成電路，其特征在于，所述多個(gè)PCM存儲(chǔ)器單元包括經(jīng)焦耳加熱器編程的存儲(chǔ)器單元。
24.一種裝置，它包括電阻性加熱器；所述電阻性加熱器用于為PCM單元的陣列編程，以使得所述陣列的所述單元的結(jié)晶期間不發(fā)生溫度的實(shí)質(zhì)垂直下降； 所述電阻性加熱器通過將溫度從復(fù)位溫度等級(jí)降低到設(shè)定溫度等級(jí)來為所述陣列的所述單元編程。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述復(fù)位溫度包括處于或高于所述陣列的任何單元的最高熔化溫度的溫度。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述設(shè)定溫度等級(jí)包括處于或低于所述陣列的任何單元的最低結(jié)晶溫度的溫度。
全文摘要
本文揭示的標(biāo)的物涉及存儲(chǔ)器裝置，尤其涉及用于為相變存儲(chǔ)器編程的單脈沖算法。
文檔編號(hào)G11C13/00GK102820054SQ201210184229
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者阿斯溫·提魯文加達(dá)姆, 威廉·梅爾頓, 里奇·法肯索爾, 安德魯·溫 申請(qǐng)人:美光科技公司