[发明专利]利用正向偏置的二极管编程方法

说明书

相关申请

本申请要求于2007年6月25日提交的序列号为11/819,077的美国申请的优先权，其通过引用整体并入本文。

背景技术

本发明涉及一种非易失性存储器阵列。

非易失性存储器阵列在即便停止对该器件的供电时仍旧保持其数据。在一次性可编程阵列中，每个存储单元形成于初始未编程状态，并且可以转换为编程状态。这种变化是永久性的，并且这种单元是不可擦除的。在其他类型的存储器中，存储单元是可擦除的，并且可重写很多次。

单元也可以在每个单元可以实现的数据状态数量方面变化。数据状态可以通过改变单元的一些可检测特性进行存储，诸如在给定的施加电压下或者单元内晶体管的阈值电压下流过单元的电流。一种数据状态是该单元的一个不同数值，如数据‘0’或数据‘1’。

实现可擦除或多状态单元的一些解决方案是复杂的。浮栅和SONOS存储单元例如通过存储电荷来工作，其中不存在存储电荷、存在存储电荷或者存储电荷量改变晶体管阈值电压。这些存储单元是三端器件，要以实现现代集成电路中的竞争力所要求的很小的尺寸制造和运行是相对困难的。

其他存储单元通过改变类似硫族化合物的外来材料的电阻率来工作。硫族化合物难以操作并且会在大多数半导体生产设备中呈现挑战性。

发明内容

第一实施例提供一种操作非易失性存储器单元的方法，其包括提供所述非易失性存储器单元，所述非易失性存储器单元包括以第一电阻率、未编程状态制造的二极管，以及向二极管施加正向偏置以将二极管变换到第二电阻率、编程状态，所述正向偏置的量级大于编程该二极管所需的最小电压，其中所述第二电阻率状态低于第一电阻率状态。

本发明的另一方面提供一种操作非易失性存储单元的方法，所述方法包括提供非易失性存储单元，所述非易失性存储器单元包括以第一电阻率、未编程状态制造的二极管；以及向二极管施加多个正向偏置脉冲，以将二极管变换到第二电阻率、编程状态，其中所述第二电阻率状态低于第一电阻率状态。

文中描述的本发明每个方面和每个实施例均可单独使用或者与其他方面和实施例结合使用。

将参照附图描述优选的方面和实施例。

附图说明

图1是图示说明需要在存储器阵列的存储单元之间电隔离的电路图。

图2是根据本发明的优选实施例形成的多状态或可重写存储单元的透视图。

图3是包括多个图2中的存储单元的存储器级的局部透视图。

图4是显示本发明的存储单元的读取电流随着穿过二极管的反向偏置电压的增加而变化的图形。

图5是显示存储单元从V状态变换到P状态、从P状态变换到R状态以及从R状态变换到S状态的概率曲线图。

图6是显示存储单元从V状态变换到P状态、从P状态变换到S状态以及从S状态变换到R状态的概率曲线图。

图7是显示存储单元从V状态变换到R状态、从R状态变换到S状态以及从S状态变换到P状态的概率曲线图。

图8是本发明的实施例中可能使用的垂直定向的p-i-n二极管的透视图。

图9是显示存储单元从V状态变换到P状态、从P状态变换到M状态的概率曲线图。

图10是根据本发明的一个优选实施例形成的多状态或可重写存储单元的透视图。

图11是显示存储单元从V状态变换到P状态、从P状态变换到R状态以及从R状态变换到S状态，之后在S状态和R状态之间重复的概率曲线图。

图12是显示将S单元正向偏置的偏置方案的电路图。

图13是显示将S单元反向偏置的偏置方案的电路图。

图14图示说明反复的读取-校验-写入循环以使单元数据变为状态。

图15a-15c是图示说明根据本发明的一个实施例形成存储器级的形成过程中的各阶段的横截面图。

图16是图示说明可在本发明的可替代实施例中使用的二极管和电阻开关元件的横截面图。

图17是图5所示的多种二极管状态下流过二极管的电流与施加的电压的关系图。

具体实施方式

众所周知施加电脉冲可以修整由掺杂多晶硅或多晶硅形成的电阻器的电阻，在稳定的电阻状态之间调整该电阻。这种可修整的电阻器已经在集成电路中用作多种元件。