[发明专利]执行编程和验证操作的可变电阻存储器装置

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119，该美国非临时专利申请要求2008年10月17日提交的申请号为2008-102043的韩国专利申请的优先权，其主题通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开涉及半导体存储器装置。更具体地，本公开涉及执行编程和验证操作的可变电阻存储器装置。

背景技术

半导体存储器装置一般可分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。ROM是一种非易失性存储器，其能够在没有施加电源的情况下保持存储的数据。ROM包括可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)和包括闪速存储器的电擦除可编程ROM(EEPROM)。闪速存储器可以进一步分为NOR型闪速存储器和NAND型闪速存储器。

RAM是一种易失性存储器并且在没有施加电源的情况下丢失存储的数据。RAM可以进一步分为动态RAM(DRAM)和静态RAM(SRAM)。DRAM以极大的商业成功已经被使用了几十年，并且通常使用常规的电容器部件存储数据。电容器的存在使得DRAM在操作特性上是非易失性的。

新兴形式的RAM寻求用在操作特性上是非易失性的其它部件代替电容器。铁电RAM(FRAM)使用铁电电容器存储数据。磁RAM(MRAM)使用隧道磁阻层存储数据，而相变存储器使用某些硫化物合金(chalcogenide alloys)的材料特性存储数据。

相变存储器是非易失性存储器的形式，其将热可变材料的相变和对应电阻解释为各自的数据状态。能够用相当简单的制造工艺以低成本来容易地制造相变存储器。

相变存储器通常包括写驱动器电路，其能够在编程操作期间提供编程电流给相变材料(例如GST)。写驱动器电路通常以两个状态中的一个提供编程电流：设置电流或重置电流。该编程电流共同来自外部提供的电源电压(例如2.5V)。按照通常的理解，设置电流将相变材料转换到设置状态，而重置电流将相变材料转换到重置状态。设置和重置状态对应于相变材料的各自的材料特性。将编程电流在限定的时段中以限定的水平施加到相变材料，以便在状态之间转换。

为了提高相变存储器中的编程操作的可靠性，执行组合的编程验证操作(“编程/验证操作”)。相变存储器通常通过以增量方式增加编程电流的水平来执行编程/验证操作。以限定的编程电流水平实施的每个编程/验证周期被称为“编程循环操作”，并且编程循环操作序列经常被用来(或者能够被用来)有效地编程相变存储器。

发明内容

本发明的实施例提供一种可变电阻存储器装置，包括：包括多个存储器单元的存储器单元阵列；脉冲移位器，用于对多个编程脉冲进行移位，以生成多个移位的编程脉冲；写及验证驱动器，用于接收所述多个移位的编程脉冲，以将随所述多个移位的编程脉冲变化的编程电流提供给所述多个存储器单元；和控制逻辑，用于在编程/验证操作期间将所述多个编程脉冲提供给所述脉冲移位器和所述写及验证驱动器，这样在所述编程/验证操作期间至少两个写数据比特被并行地编程到所述存储器单元阵列。

本发明的实施例还提供一种存储器系统，包括：微处理器，用于从输入/输出元件接收写数据并将所述写数据传输到可变电阻存储器装置，其中，所述可变电阻存储器装置包括存储器单元阵列，该存储器单元阵列包括多个存储器单元；脉冲移位器，用于对多个编程脉冲进行移位以生成多个移位的编程脉冲；写及验证驱动器，用于接收所述多个移位的编程脉冲，以将随所述多个移位的编程脉冲变化的编程电流提供给所述多个存储器单元；和控制逻辑，用于在编程/验证操作期间将所述多个编程脉冲提供给所述脉冲移位器和所述写及验证驱动器，这样在所述编程/验证操作期间至少两个写数据比特被并行地编程到所述存储器单元阵列。

附图说明

所包括的附图提供对本发明某些实施例的进一步理解。附图中：

图1是根据本发明实施例的可变电阻存储器装置的框图。

图2是描述根据本发明实施例的编程/验证操作的时序图。

图3是关于相变材料的电阻随时间变化的图。

图4是描述随着顺序执行编程/验证操作时的写时间的图。

图5是描述随着执行根据本发明实施例的编程/验证操作时的写时间的图。

图6是描述相对于根据本发明实施例执行的编程/验证操作的数目的写速度增长率的图。

图7是描述根据本发明实施例的执行编程/验证操作所需要的缓冲器存储器单元的数目的图。

图8是描述根据本发明实施例的与编程/验证操作中关闭(OFF)时间的增加相比的电阻的增加的图。