[发明专利]用于相变存储器的双脉冲写入

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，诸如半导体、器件，并且，更具体地，涉及对相变随机存取存储器的写入操作的改善。

背景技术

在诸如计算机的电子系统中，动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)被广泛地用于存储信息。然而，DRAM和SRAM都是易失性存储器，每当电源中断就会丢失所存储的信息。

因此，期望在非易失性存储器中存储关键信息，特别是对于诸如移动互联网器件(MID)等便携电子系统而言。

闪速存储器是一种非易性失存储器。然而，由于信息被存储为浮置栅中的电荷，并且减少每比特的电子数会降低所存储的信息的可靠性，所以不能将闪速存储器缩小到非常小的尺寸。

此外，闪速存储器通常使用NAND或NOR架构。NAND器件每次擦除一页，而NOR器件每次擦除一块。

相比之下，由于每比特的信息被存储为材料中的电阻，而电阻是一种能够被非常精准地测量的物理性质，所以相变RAM(PRAM)是一种可缩小至极小尺寸的非易性失存储器。

由于通过选择位线与字线的组合可以单独地寻址每个存储单元，所以PRAM也每次擦除一比特。

然而，PRAM的写入操作比读取操作慢。此外，写入操作是不对称的。特别地，当使用二进制逻辑时，置位(SET)相(0)的写入慢于复位(RESET)相(1)。

因此，期望改善PRAM的写入操作。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的组织为位线和字线的相变存储器单元的阵列。

图2示出了根据本发明的实施例的用于从复位态到置位态的写入的PCM的正视图。

图3示出了根据本发明的实施例的从复位态到置位态写入PCM的两步处理。

图4示出了根据本发明的实施例的从复位态到置位态写入PCM的双脉冲处理。

具体实施方式

在以下的描述中，阐述了众多细节、范例和实施例，以便提供对本发明的全面理解。然而，对本领域技术人员来说将会变得清楚和明显的是本发明不限于所阐述的细节、范例和实施例，并且可以在没有所描述的一些特定细节、范例和实施例的情况下实施本发明。在其它实例中，本领域技术人员还会认识到没有具体地描述某些可以是公知的细节、范例和实施例，以避免使本发明难以理解。

系统可以包括与存储器器件耦合的处理器。存储器器件可以包括诸如电阻变化存储器等的非易失存储器器件。特别地，电阻变化存储器可以包括电阻随机存取存储器(RRAM)或相变随机存取存储器(PRAM)。

如图1中的本发明的实施例中所示，PRAM 50包括组织为列和行的存储单元的阵列。可以寻址阵列的列中的位线105和阵列的行中的字线205来对存储单元5进行存取。位线105和字线205包括由导电材料形成的导体。导电材料可以包括铜。

在某些PRAM架构中可以不存在图1中所示的一些特征。在一种情况下，选择器件10不存在。例如，选择器件10可以与存储元件20结合。在另一情况下，加热器15不存在。例如，加热器15可以与存储元件20结合。

相反地，在PRAM架构中可以包括的某些特征未在图1中示出。一个范例是脉冲发生器电路。另一范例是感测放大器电路。再一范例是升压电路。

在本发明的实施例中，串联连接选择器件10(当存在时)，以控制对存储单元5中的存储元件20的存取。选择器件10的一些范例包括PN二极管、NMOS晶体管和双极结型晶体管。

在本发明的不同实施例中，PRAM50中的特征的逻辑排列或物理布置在布图中可以有变化。例如，可以朝向存储元件20的字线205侧(如图1中所示)或者朝向存储元件20的位线105侧(未示出)来设置选择器件10(当存在时)。

通过施加电压(或电流)来对存储单元5中的存储元件20进行编程。在选择器件10(当存在时)导通后，电流会流过串联连接的加热器15(当存在时)和存储元件20。

加热器15(当存在时)包括由导电材料形成的导体。导电材料可以包括钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钛钨(TiW)、碳(C)、碳化硅(SiC)、氮化钛铝(TiAlN)、氮化钛硅(TiSiN)、多晶硅或氮化钽(TaN)等。

加热器15(当存在时)是电阻元件，其加热串联连接的存储元件20中的相变材料(PCM)。PCM是包括以下两种性质的材料：(a)能够局部地以非晶相存在而在室温下在诸如数年的长时期内不会晶化，以及(b)一旦温度上升至大约100至350摄氏度，非晶相能够以纳秒与毫秒之间的时标迅速晶化。