操作存儲(chǔ)單元的方法及整合電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種例如是相變材料存儲(chǔ)技術(shù)的熱基(thermal-based)存儲(chǔ)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]相變存儲(chǔ)是一種熱基的非揮發(fā)存儲(chǔ)整合電路技術(shù)的議題。一相變存儲(chǔ)單元可由頂及底電極，及一包含于這些電極之間的相變材料層所組成。相變材料具有至少二固相，例如是包括一般的非晶(amorphous)固相及一般結(jié)晶(crystalline)固相。相變材料通過電流經(jīng)由相變材料層可改變相態(tài)。一般的非晶態(tài)的電阻率高于一般結(jié)晶態(tài)的電阻率。電阻率的差異通過可容易地被測(cè)出，以檢測(cè)相變存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
[0003]從非晶相到結(jié)晶相的變化，本文稱為設(shè)定(SET)操作，可通過施加一電脈沖經(jīng)由相變材料執(zhí)行。在電脈沖中，于起始峰電流后，電流隨脈沖期間減少，使相變材料緩慢地冷卻成結(jié)晶態(tài)。
[0004]從結(jié)晶相到非晶相的變化，本文稱為重設(shè)(RESET)操作，可通過施加一短高電流脈沖經(jīng)由相變材料以恪融(melt)或破壞(break down)相變材料的結(jié)晶相結(jié)構(gòu)執(zhí)行。之后，相變材料快速冷卻，壓制相變過程且允許相變材料的至少一部分以穩(wěn)定一非晶態(tài)。
[0005]相變存儲(chǔ)具有穩(wěn)定的特性，似DRAM及非揮發(fā)性的操作，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器提供一好條件。存儲(chǔ)單元的相變材料的劣化與包含多個(gè)單元不再能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的耐久性有關(guān)。建議的解決方案是依據(jù)各種不同的材料及結(jié)構(gòu)發(fā)展，例如材料摻雜、局限單元結(jié)構(gòu)(confinedcell structure)及優(yōu)化操作，去提升相變材料的耐久性。然而，建議方案并未提到將限制相變存儲(chǔ)器的耐久性的相變材料的劣化。
[0006]因此，需要提供一種通過減少存儲(chǔ)單元的相變材料劣化，以增加相變材料耐久度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種操作一包括一相變材料的第一存儲(chǔ)單元的方法，其中第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)值的一數(shù)據(jù)值，這些數(shù)據(jù)值以第一存儲(chǔ)單元的多個(gè)不重疊范圍電阻表示，方法包括:
[0008]施加至少一測(cè)試脈沖給第一存儲(chǔ)單元，以于一中間范圍電阻建立第一存儲(chǔ)單元的一單元電阻，中間范圍電阻包括多個(gè)表示這些數(shù)據(jù)值的這些不重疊范圍電阻的第一與第二相鄰范圍之間的多個(gè)電阻值；以及
[0009]在施加至少一測(cè)試脈沖給第一存儲(chǔ)單元之后，依據(jù)(i)中間范圍電阻的單元電阻與(ii)中間范圍電阻的一參考電阻的多個(gè)相對(duì)值，判斷是否施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元。
[0010]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還包括:
[0011]響應(yīng)單元電阻落至參考電阻以下，施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元。
[0012]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，這些數(shù)據(jù)值具有一冪等于2的這些數(shù)據(jù)值的總量。
[0013]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過施加至少一第一電流脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一第一期間，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以一第一相鄰范圍表示的第一數(shù)據(jù)值；
[0014]通過施加至少一第二電流脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一第二期間，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以第二相鄰范圍表示的第二數(shù)據(jù)值，其中第二期間短于第一期間；其中方法包括:
[0015]施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一第三期間，第三期間長(zhǎng)于第一期間及第二期間。
[0016]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過施加至少一第一電流脈沖給具有一第一電流最大值的第一存儲(chǔ)單元，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以第一相鄰范圍表示的第一數(shù)據(jù)值；
[0017]通過施加至少一第二電流脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一具有一第二電流最大值的第二期間，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以第二相鄰范圍表示的第二數(shù)據(jù)值；方法還包括:
[0018]施加具有一第三電流最大值的至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元，其中第三電流最大值小于第一電流最大值及第二電流最大值。
[0019]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還包括:
[0020]施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元。
[0021]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還包括:
[0022]施加至少一熱脈沖給一或更多鄰近第一存儲(chǔ)單元的一組第二存儲(chǔ)單元。
[0023]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還包括:
[0024]通過鄰近于第一存儲(chǔ)單元的至少一加熱裝置，施加至少一熱脈沖。
[0025]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，至少一熱裝置是具有相變材料的至少一第二存儲(chǔ)單
J L ο
[0026]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還包括:
[0027]施加至少一測(cè)試脈沖給達(dá)到一預(yù)設(shè)存取循環(huán)數(shù)的第一存儲(chǔ)單元。
[0028]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種整合電路包括一存儲(chǔ)單元陣。存儲(chǔ)單元陣包括一相變材料及一控制電路?？刂齐娐穲?zhí)行:
[0029]編程陣列的多個(gè)存儲(chǔ)單元，以存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)值的一數(shù)據(jù)值，這些數(shù)據(jù)值以多個(gè)不重疊范圍電阻表示；
[0030]施加至少一測(cè)試脈沖給第一存儲(chǔ)單元，以于一中間范圍電阻建立第一存儲(chǔ)單元的一單元電阻，中間范圍電阻包括多個(gè)表示這些數(shù)據(jù)值的這些不重疊范圍電阻的第一與第二相鄰范圍之間的多個(gè)電阻值；及
[0031]在施加至少一測(cè)試脈沖給第一存儲(chǔ)單元之后，依據(jù)(i)中間范圍電阻的單元電阻與(ii)中間范圍電阻的一參考電阻的多個(gè)相對(duì)值，判斷是否施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元。
[0032]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，控制電路執(zhí)行:
[0033]響應(yīng)單元電阻落至參考電阻以下，施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元。
[0034]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，這些數(shù)據(jù)值具有一冪等于2的這些數(shù)據(jù)值的總量。
[0035]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過施加至少一第一電流脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一第一期間，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以第一相鄰范圍表示的第一數(shù)據(jù)值；
[0036]通過施加至少一第二電流脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一第二期間，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以第二相鄰范圍表示的第二數(shù)據(jù)值，其中第二期間短于第一期間；
[0037]其中，控制電路執(zhí)行:
[0038]施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一第三期間，第三期間長(zhǎng)于第一期間及第二期間。
[0039]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過施加至少一第一電流脈沖給具有一第一電流最大值的第一存儲(chǔ)單元，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以第一相鄰范圍表示的第一數(shù)據(jù)值；
[0040]通過施加至少一第二電流脈沖給第一存儲(chǔ)單元并持續(xù)一具有一第二電流最大值的第二期間，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)一以第二相鄰范圍表示的第二數(shù)據(jù)值；
[0041]其中整合電路包括:
[0042]施加具有一第三電流最大值的至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元，其中第三電流最大值小于第一電流最大值及第二電流最大值。
[0043]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，整合電路執(zhí)行:
[0044]施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元。
[0045]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，整合電路執(zhí)行:
[0046]施加至少一熱脈沖給一或更多鄰近第一存儲(chǔ)單元的一組第二存儲(chǔ)單元。
[0047]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，整合電路執(zhí)行:
[0048]通過鄰近于第一存儲(chǔ)單元的至少一加熱裝置，施加至少一熱脈沖；
[0049]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過鄰近于第一存儲(chǔ)單元的至少一加熱裝置，施加至少一熱脈沖。
[0050]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中控制電路執(zhí)行:
[0051]施加至少一測(cè)試脈沖給達(dá)到一預(yù)設(shè)存取循環(huán)數(shù)的第一存儲(chǔ)單元。
[0052]依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種裝置，具有一第一存儲(chǔ)單元，第一存儲(chǔ)單元包括一相變材料，第一存儲(chǔ)單元是可編程的，以存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)值的一數(shù)據(jù)值，這些數(shù)據(jù)值以第一存儲(chǔ)單元的多個(gè)不重疊范圍電阻表示，裝置包括:
[0053]一用以施加至少一測(cè)試脈沖給第一存儲(chǔ)單元以于一中間范圍電阻建立第一存儲(chǔ)單元的一單元電阻的手段(means)，其中中間范圍電阻包括多個(gè)表示這些數(shù)據(jù)值的這些不重疊范圍電阻的第一與第二相鄰范圍之間的多個(gè)電阻值；
[0054]一用以在施加至少一測(cè)試脈沖給第一存儲(chǔ)單元之后，依據(jù)(i)中間范圍電阻的單元電阻與(ii)中間范圍電阻的一參考電阻的多個(gè)相對(duì)值，判斷是否施加至少一熱脈沖給第一存儲(chǔ)單元的手段。
【附圖說明】
[0055]圖1A顯示了存儲(chǔ)單元的一部分處于設(shè)定狀態(tài)；
[0056]圖1B顯示了存儲(chǔ)單元的一部分處于重設(shè)狀態(tài)；
[0057]圖2顯示了隨循環(huán)增加設(shè)定及部分重設(shè)電阻的變化圖；
[0058]圖3A顯示了歷經(jīng)右偏移階段變化的施加電流與存儲(chǔ)單元的電阻曲線圖；
[0059]圖3B顯示了歷經(jīng)左偏移階段變化的施加電流與存儲(chǔ)單元的電阻曲線圖；
[0060]圖4A至4C顯示了存儲(chǔ)單元的一部分經(jīng)