[发明专利]相变存储器编程方法和相变存储器

说明书

技术领域

本发明涉及一种对包括多个存储单元的相变存储器进行编程的方法，每一个存储单元都包括与字线相连的控制端和与位线相连的电流端(current terminal)。

本发明还涉及这种相变存储器。

背景技术

相变存储器是一种固态存储器，包括能够在非晶结构和晶体结构之间切换的材料。所述结构具有不同的电阻率，可以将电阻率转化成不同的位值。因此，在相变存储单元的读出期间，通过测量所述单元的电阻，可以确定存储在所述单元中的位值。相变材料存储器变得越来越广泛，因为它们在成本和性能方面提供了比基于电荷存储的存储单元显著的优势。

当诸如硫化物之类的相变材料达到某个温度并且随后以适当的速度冷却时，所述相变材料趋于改变相态。当所述材料受到相对较高的温度(所述温度被称作T_am并且是所述晶体相变材料的熔点)随后是相对快速的淬火时，典型地形成所述非晶相(也称作复位状态)；而当所述非晶材料在较低温度(称作T_cr)下熔化随后是相对缓慢的淬火时(在本申请书的其他部分中，淬火也称作冷却步骤)，典型地形成所述晶体相(也称作置位状态)。

为了改变在相变存储单元中的相变材料的相，所述材料典型地经受诸如源极-漏极电流之类的电流，所述电流经过仔细地成形，以便保证将所述材料加热到适当的温度。典型地通过向所述存储单元的位线和字线施加适当的脉冲图案来实现，所述脉冲图案具有至少一个复位脉冲，即当将所述存储单元切换至其复位状态时施加的脉冲之一，所述复位脉冲典型地具有比所述置位脉冲高的电压，所述置位脉冲即当将所述存储单元切换至其置位状态时施加的脉冲，从而保证了感应较高的电流通过所述相变材料，从而保证达到T_am。

以前，矩形脉冲形状用于置位和复位脉冲两者。然而，如美国专利申请US 6,570,784中认识到的，在相变存储单元中可能出现的问题是在制造工艺中的变化和所述相变存储器的相变材料可以造成在所述相变存储单元中引起的实际温度显著地偏离所述预期温度。当改变所述相变存储单元的相至所述晶体置位状态时，当改变相变存储单元的相态时这尤其是成问题的，因为所述相变材料可以达到T_am，从而如果淬火足够快的话错误地保持所述材料处于其非晶复位状态，因此造成了存储单元中的数据(位)错误。

在US 6,570,784中，通过在所述置位状态的编程中采用具有通常为三角形整形的或者非线性整形尾部的电流脉冲解决了这个问题，而采用矩形整形的电流脉冲实现了所述复位状态的编程。这个脉冲尾部的向下斜率保证了对于在所述置位编程周期期间可以达到T_am的存储单元，所述材料能够冷却并且在T_cr下或者T_cr附近再晶体。这种方法的缺点是增加了所述脉冲产生电路系统的复杂性，因为不同的电压脉冲用于产生不同的电流脉冲。

发明内容

本发明旨在提供一种对相变存储器进行编程的改进方法。

本发明还旨在提供一种具有降低了复杂性的相变存储器。

根据本发明的第一方面，提供了一种对包括多个存储单元的相变存储器进行编程的方法，每一个存储单元都包括与字线相连的控制端和与位线相连的电流端，所述方法包括：对存储单元的位线和字线之一施加第一置位脉冲，所述第一置位脉冲的形状包括衰减后沿，用于把其相变材料从非晶相变成晶体相；对存储单元的位线和字线中的另一个施加第二置位脉冲，所述第二置位脉冲至少部分地重叠所述第一置位脉冲，使得通过所述存储单元的结果电流脉冲呈现所述衰减后沿，所述衰减后沿保证所述相变材料的结晶；对存储单元的位线和字线中之一施加具有所述形状的第一复位脉冲，用于把其相变材料从所述晶体相变成非晶相；以及对存储单元的位线和字线中的另一个施加第二复位脉冲，所述第二置位脉冲至少部分地重叠所述第一置位脉冲，使得通过所述存储单元的结果电流脉冲呈现所述第二复位脉冲的后沿。