專利名稱：利用滲透算法對(duì)相變存儲(chǔ)器單元進(jìn)行多電平編程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于對(duì)相變存儲(chǔ)器單元進(jìn)行多電平編程的方 法，并且涉及到一種多電平相變存儲(chǔ)器設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知，相變存儲(chǔ)器使用具有在兩個(gè)相之間切換的屬性的一類 材料，所述兩個(gè)相具有不同的電特性，并且與所述材料的兩種不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)即非晶的無(wú)序相和晶體或多晶的有序相。因此，所 述兩個(gè)相與顯著不同的電阻率值相關(guān)聯(lián)。當(dāng)前，在相變存儲(chǔ)器單元中可以有利地使用周期表的第四族元素 的合金，比如Te或Se，其被稱作硫族化物或硫?qū)俨牧?。?dāng)前最具前景 的硫族化物由Ge、 Sb和Te的合金形成(Ge2Sb2Te5)，其被廣泛地用 于在可覆寫(xiě)盤(pán)上存儲(chǔ)信息，并且已經(jīng)被提出用于大容量存儲(chǔ)。在硫族化物中，當(dāng)材料從非晶(更大電阻率)相變到晶體(更為 導(dǎo)電)相時(shí)，電阻率改變兩個(gè)或更多數(shù)量級(jí)，并且反之亦然?？梢酝ㄟ^(guò)局部提高溫度來(lái)獲得相變。在150。C以下，所述兩個(gè)相都 是穩(wěn)定的。從非晶狀態(tài)開(kāi)始把溫度提高到200。C以上，微晶有快速的核 化，并且如果把所述材料保持在結(jié)晶溫度下足夠長(zhǎng)的時(shí)間，則該材料 經(jīng)歷相變并且變成晶體的。為了把硫族化物帶回非晶狀態(tài)，必須把溫 度提高到熔化溫度(大約600。C )以上并且隨后快速冷卻所述硫族化物。已經(jīng)提出了利用硫族化物材料的存儲(chǔ)器設(shè)備(也被稱作相變存儲(chǔ) 器設(shè)備)。在多個(gè)文獻(xiàn)中公開(kāi)了適用于相變存儲(chǔ)器設(shè)備的硫族化物的組成以 及相變?cè)目赡芙Y(jié)構(gòu)(例如參見(jiàn)US 5,825,046)。如EP-A-1 326 254 (對(duì)應(yīng)于US-A-2003/0185047 )中所討論的那樣， 相變存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器元件包括硫族化物材料和電阻性電極(也被 稱作加熱器)。實(shí)際上，從電學(xué)的角度看，通過(guò)使得電流流經(jīng)所述電阻性電極來(lái) 獲得所述結(jié)晶溫度和熔化溫度，該電阻性電極與所述硫族化物材料相接觸或者與之緊鄰，從而通過(guò)焦耳效應(yīng)加熱所述硫族化物材料。特別地，當(dāng)所述硫族化物處于非晶、高電阻率狀態(tài)(也被稱作重 置狀態(tài))下時(shí)，必須施加具有適當(dāng)長(zhǎng)度和幅度的電壓/電流脈沖，并且 允許所述疏族化物材料緩慢冷卻。在這種情況下，所述硫族化物材料 改變其狀態(tài)，并且從高電阻率切換到低電阻率狀態(tài)(也被稱作設(shè)置狀 態(tài))。反之亦然，當(dāng)所述硫族化物材料處于所述設(shè)置狀態(tài)下時(shí)，必須施 加具有適當(dāng)長(zhǎng)度和高幅度的電壓/電流脈沖，以便使得所述硫族化物材 料切換到非晶狀態(tài)。如前所述，在從完全設(shè)置(晶體)狀態(tài)切換到完全重置(非晶) 狀態(tài)時(shí)，所述相變材料的電阻率可能會(huì)改變幾個(gè)數(shù)量級(jí)。典型的范圍例如是設(shè)置狀態(tài)下的lml^cm到重置狀態(tài)下的1000mll*cm。然而，所 述非晶硫族化物材料的電阻率不穩(wěn)定，并且在相變之后會(huì)根據(jù)次線性 法則持續(xù)增大。因此，可能會(huì)發(fā)生相當(dāng)快速的電阻率漂移，特別是當(dāng) 大范圍的硫族化物材料被帶到非晶狀態(tài)時(shí)尤其如此。所述電阻率漂移通常將不會(huì)在傳統(tǒng)的兩電平相變存儲(chǔ)器單元中導(dǎo) 致重要問(wèn)題，這是因?yàn)樗鲈O(shè)置狀態(tài)與重置狀態(tài)之間的間隙也被增大。 相反，當(dāng)前多電平編程與所述電阻率漂移不相容。根據(jù)傳統(tǒng)的編程方 法，實(shí)際上，每次開(kāi)始一個(gè)編程循環(huán)時(shí)，首先把相變存儲(chǔ)器單元帶到 完全晶體的狀態(tài)，并且隨后通過(guò)單一電壓或電流脈沖將其部分地非晶 化，該電壓或電流脈沖持續(xù)到達(dá)到所期望的中間電阻率水平。然而， 按照這種方式仍然會(huì)產(chǎn)生較大的非晶區(qū)域，所述非晶區(qū)域會(huì)發(fā)生電阻 率漂移。各中間編程電平之間的間隙不可能被保持恒定，并且由于所 述電阻率漂移而變窄。因此，與多電平單元相關(guān)聯(lián)的感測(cè)放大器將無(wú) 法在每次相變之后的相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)區(qū)分出相鄰的電平。此外，每次 產(chǎn)生的所述較大非晶區(qū)域的配置會(huì)嚴(yán)重影響電阻率水平，但是不可預(yù) 測(cè)。因此，在相同的相變存儲(chǔ)器單元上重復(fù)完全相同的編程循環(huán)可能 會(huì)導(dǎo)致不同的電阻率水平。發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于對(duì)相變存儲(chǔ)器單元進(jìn)行多電平編程 的方法以及一種多電平相變存儲(chǔ)器設(shè)備，所述方法和設(shè)備都沒(méi)有上述缺陷。根據(jù)本發(fā)明，提供分別如權(quán)利要求1和9所限定的用于對(duì)相變存 儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程的方法以及相變存儲(chǔ)器設(shè)備。附圖簡(jiǎn)述為了理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖并且僅僅作為非限制性實(shí)例來(lái) 描述優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1示出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的編程方法的相變存儲(chǔ)器設(shè)備的簡(jiǎn)化 方框圖；圖2是圖1的相變存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器單元的橫截面圖； 圖3是沿著圖2的線III-III取得的頂部平面圖； 圖4是沿著圖2和圖3的線IV-IV取得的橫截面圖； 圖5是示出對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的多電平編程的讀取電流電平和余 量的曲線圖；圖6是用于對(duì)多電平相變存儲(chǔ)器元件進(jìn)行編程的方法的流程圖； 圖7是示出滲透編程電流與已滲透比特的讀取電流之間的線性關(guān) 系的曲線圖；圖8是示出均質(zhì)比特的漂移指數(shù)與并行比特之間的比較的曲線圖； 圖9是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)描繪。實(shí)施本發(fā)明的最佳模式圖1示出了相變存儲(chǔ)器(后面稱作"PCM")設(shè)備l。多個(gè)PCM單 元2被設(shè)置成行和列，從而形成陣列3。行譯碼器4和列譯碼器5被耦 合到讀/寫(xiě)單元7，其包括編程電路7a和檢驗(yàn)電路7b。字線8和比特線 9分別與各行和列平行延伸，并且可以按照已知的方式通過(guò)所述行譯碼 器4和列譯碼器5可選擇地連接到所述讀/寫(xiě)單元7。所述各PCM單元2被連接在字線8與比特線9的交叉點(diǎn)處，并且 包括相變類型的存儲(chǔ)器元件IO和選擇元件11。該存儲(chǔ)器元件10的第 一端子連接到其對(duì)應(yīng)的比特線9，并且其第二端子連接到所述選擇元件 ll的第一端子。該選擇元件11的第二端子接地，其控制端子連接到字 線8。根據(jù)替換的解決方案，每個(gè)PCM單元2的存儲(chǔ)器元件IO和選擇 元件11的位置可以交換；此外，該選擇元件11可以只具有兩個(gè)端子(比如二極管)。所述編程電路7a被配置成根據(jù)下面描述的編程方法把初始化脈沖 Pj以及編程脈沖PR、 P刊、PPk(電流或電壓脈沖)提供給所選擇的PCM 單元2。所述檢驗(yàn)電路7b被連接到所選擇的PCM單元2，以便讀取存 儲(chǔ)在其中的信息(例如在每個(gè)編程脈沖之后)。圖2中示出了 PCM單元2的橫截面。在這里描迷的該實(shí)施例中， 所述選擇元件11是MOS晶體管，但是也可以使用其它的選擇元件(例 如雙極型晶體管)。該MOS晶體管ll分別包括漏極區(qū)域12a、源極區(qū) 域12b、柵極區(qū)域12c以及漏極和源極接觸件14a和14b。漏極12a和 源極12b由N+植入形成。柵極12c由多晶硅制成，其在(P型)半導(dǎo) 體基板18之上延伸并且與之隔離。所述柵極12c連接到字線8，并且 當(dāng)被激活時(shí)，其通過(guò)在所述漏極12a與源極12b之間產(chǎn)生導(dǎo)電通道而 接通所述晶體管。所述MOS晶體管可以處于飽和，并且被用作電壓控 制的電流源選擇器。在所述漏極接觸件14a上形成杯狀加熱元件16。如圖3所示，該 加熱元件的上部由具有亞光刻厚度的圓形或橢圓形壁限定。這里，術(shù) 語(yǔ)"亞光刻"意味著小于可以利用當(dāng)前的光學(xué)(UV)光刻技術(shù)獲得的最 小尺寸的線性尺寸，因此其小于100nm,優(yōu)選地是50-60mn，小到大 約5-20nm。硫族化物材料(例如GST )的條帶17與比特線9平行延 伸，并且通過(guò)微溝(minitrench)層19 (例如氮化物)與該加熱元件 16分開(kāi)。此外，蓋層21和阻擋層22被定位在所述條帶17與比特線9 之間并且與之平行。延長(zhǎng)的微溝20 (也參見(jiàn)圖3)由位于所述加熱元 件16之上并且在平行于比特線9的方向上越過(guò)該加熱元件16的微溝 層19形成。因此，該條帶17的細(xì)部17a填充所述微溝20，并且與該 加熱元件16接觸，正如圖4中所示出的那樣。向下，所述微溝20在 平行于字線8的方向上具有亞光刻寬度，從而在所述條帶17的細(xì)部17a 與所述加熱元件16之間的接觸區(qū)域也具有亞光刻范圍。所述PCM單 元2的存儲(chǔ)器元件10在所述接觸區(qū)域處被形成在該條帶17的細(xì)部17a 中。考慮到所述接觸區(qū)域的亞光刻范圍，即使只有相對(duì)較小的電流流 經(jīng)該條帶17，所述加熱元件16也將通過(guò)焦耳效應(yīng)提供足夠的加熱，從 而在對(duì)應(yīng)于該存儲(chǔ)器元件10的體積內(nèi)導(dǎo)致相變。特別地，可以使用少量電流在所述微溝20內(nèi)產(chǎn)生具有平均直徑D的滲透路徑25。該滲透路徑25是穿過(guò)處在非晶狀態(tài)下的所述相變材料 27的晶體路徑。因此，該滲透路徑25在所述細(xì)部17a內(nèi)穿過(guò)，并且從 所述加熱元件16延續(xù)到所述條帶17。 一旦形成滲透路徑25之后，就 可以使用具有增大的幅度的脈沖來(lái)增大該路徑的直徑，正如下面所進(jìn) 一步討論的那樣。存儲(chǔ)在PCM單元2中的信息與形成所述存儲(chǔ)器元件 10的硫族化物材料的預(yù)定電阻水平(編程狀態(tài))相關(guān)聯(lián)。因此，通過(guò) 改變?cè)摑B透路徑25的直徑，可以相應(yīng)地改變所述電阻水平。特定電阻 水平和范圍將根據(jù)應(yīng)用而改變。例如，設(shè)備的各向同性的縮放將減小 所述存儲(chǔ)器元件10的尺寸，并且將相應(yīng)地增大其電阻水平。可以在制造之后一次初始化所有的PCM單元2，以便最小化其編 程特性的變異性。為此，所述編程電路7a向所述PCM單元2提供單 一初始化脈沖PI}其所具有的幅度和持續(xù)時(shí)間把所述存儲(chǔ)器元件10的 硫族化物材料首先帶到完全重置狀態(tài)，并且隨后將其帶到完全設(shè)置狀 態(tài)。因此使得所述硫族化物材料是均勻的，并且去除了可能的不規(guī)則 性。所述初始化脈沖Pr可以是允許所述硫族化物材料緩慢冷卻的有斜 率的電流或電壓脈沖。作為一種替換方案，減小的階躍斜坡也將是可 以接受的。圖5示出了對(duì)應(yīng)于四狀態(tài)PCM單元(可以如本領(lǐng)域中所公知的那 樣通過(guò)進(jìn)一步細(xì)分電流范圍來(lái)添加附加的狀態(tài))的概率密度與電流的 關(guān)系的曲線圖。期望使用包括"00"(非晶)和"ll"(晶體)的完全編 程范圍以允許對(duì)應(yīng)于中間電平"01"和"10"的更多余量。在本例中，"00" 是與重置比特相關(guān)聯(lián)的非晶狀態(tài)。典型地利用單一方脈沖(例如50ns) 來(lái)獲得重置，該脈沖把所述硫族化物材料驅(qū)動(dòng)到大約600。C的熔點(diǎn)并且 隨后快速地冷卻之。電平"ll"與全晶體狀態(tài)下的設(shè)置比特相關(guān)聯(lián)。典 型地利用單一方脈沖來(lái)獲得設(shè)置，該脈沖把所述硫族化物材料驅(qū)動(dòng)到 結(jié)晶溫度(例如400。C )，并且將其保持在該溫度下直到長(zhǎng)程序 (long-range order )被重建?；蛘?，可以如下獲得設(shè)置把所述硫族化 物材料驅(qū)動(dòng)到熔點(diǎn)，并且隨后足夠緩慢地冷卻之以使得晶體重組。所述兩個(gè)中間狀態(tài)"01"、 "10，，通常需要附加的編程脈沖并且需要 產(chǎn)生滲透路徑。參照?qǐng)D6更加詳細(xì)地描述了所述中間狀態(tài)的編程。參 照?qǐng)D6,在處理塊70中，施加重置脈沖Pr,以便把所述PCM置于非 晶狀態(tài)"00"下。隨后把所述編程電路7a配置成提供起始編程脈沖Ppo以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)編程脈沖Ppk。在處理塊72中，起始編程脈沖Ppo 產(chǎn)生具有估計(jì)直徑D的滲透路徑，以便根據(jù)所期望的編程把電流電平 帶到如50 (見(jiàn)圖5)處所示的"01"范圍的起始處，或者帶到如52 (見(jiàn) 圖5)處所示的"10，，范圍的起始處。所施加的該第一滲透脈沖具有大約 是典型的結(jié)晶電流的五分之一的固定電流。然而，電流電平50、 52并 不是所期望的電流電平。相反，它們表示用來(lái)把所述PCM帶到目標(biāo)電 流電平的起始點(diǎn)，所述目標(biāo)電流電平落在如54、 56處所示的曲線之下。 在處理塊74中，所述檢驗(yàn)電路7b讀取所述PCM單元的電流，以便檢 驗(yàn)所述電流是否在如圖5中的54、 56所示的期望范圍內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)這 一點(diǎn)，該檢驗(yàn)電路7b施加預(yù)定電壓，并且比較流經(jīng)所選PCM單元2 的電$危。在判定塊76中，確定所讀取的電流是否在期望范圍(即對(duì)應(yīng)于"01" 的54或?qū)?yīng)于"10"的56)內(nèi)。如果電流讀數(shù)處在所期望的電平以下， 則在處理塊78中，所述編程電路7a施加具有增大的幅度并且其寬度 與前一個(gè)施加的脈沖相同的脈沖。具有增大的幅度的脈沖將導(dǎo)致所述 滲透路徑的直徑增大。如箭頭79所示，利用具有增大的幅度和固定的 寬度的脈沖來(lái)重復(fù)處理塊74、 76和78，直到所述檢驗(yàn)電路7b確定電 流讀數(shù)在所期望的容限內(nèi)。如果是的話，則對(duì)于判定塊76的回答是肯 定的，并且在處理塊80處完成編程。 一種替換方法是使用具有固定的 幅度和增大的寬度的脈沖。圖7是示出編程電流與讀取電流之間的線性關(guān)系的曲線圖。因此， 增大所述編程電流的幅度會(huì)導(dǎo)致具有更大直徑或?qū)挾鹊臐B透路徑，以 及相應(yīng)地增大的讀取電流。圖8示出了本發(fā)明的其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。特別地，所述滲透路徑提供 減小的電阻漂移。所述滲透路徑是穿過(guò)所述硫族化物材料的并行電流 路徑，其有效地隱藏了任何串行電流分量。利用三角形標(biāo)繪點(diǎn)示出了 對(duì)應(yīng)于所述滲透路徑的漂移分量的曲線圖，而通過(guò)菱形示出的串行路 徑則具有更高的電阻漂移。在圖9中描述了才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)500的一部分。 系統(tǒng)500可以被用在諸如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、具有無(wú)線能力的膝 上型或便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)字板、無(wú)線電話、尋呼機(jī)、即時(shí)消息傳 送設(shè)備、數(shù)字音樂(lè)播放器、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)之類的無(wú)線設(shè)備中，或者可以被用在可被適配成無(wú)線地發(fā)送和/或接收消息的其他設(shè)備中。系統(tǒng)500 可以被使用在任何以下系統(tǒng)中無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)、無(wú)線個(gè) 人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)系統(tǒng)或蜂窩網(wǎng)絡(luò)。但是本發(fā)明的范圍并不限于這 方面。系統(tǒng)500可以包括控制器510、輸入/輸出(I/O )設(shè)備520 (例如 小鍵盤(pán)、顯示器)、相變存儲(chǔ)器設(shè)備l、無(wú)線接口 540以及靜態(tài)隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器(560)，所述組件通過(guò)總線550彼此耦合。在一個(gè)實(shí)施例中， 電池580可以給該系統(tǒng)500供電。應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明的范圍不限于 具有任意或所有這些組件的實(shí)施例?？刂破?10例如可以包括一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器等等。所述相變存儲(chǔ)器設(shè)備1可以被用來(lái)存儲(chǔ)被發(fā)送到系統(tǒng)500的消息或者由系統(tǒng)500發(fā)送的消息。該相變存儲(chǔ)器設(shè)備1還可以可選地被用來(lái)存儲(chǔ)指令，所述指令在系統(tǒng)500的操作期間由控制器510執(zhí)行，并且該相變存儲(chǔ)器設(shè)備1可以被用來(lái)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)。所述指令可以被存儲(chǔ)為數(shù)字信息，并且如這里所公開(kāi)的那樣，所述用戶數(shù)據(jù)可以在所述存儲(chǔ)器的一段中被存儲(chǔ)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且在另一段中作為模擬存儲(chǔ)器。作為另一個(gè)例子，在某一時(shí)間給定段可以被標(biāo)記為存儲(chǔ)數(shù)字信息，并且隨后該段可以被重新標(biāo)記并且被重新配置成存儲(chǔ)模擬信 每所述I/O設(shè)備520可以被用來(lái)生成消息。所述系統(tǒng)500可以使用所 述無(wú)線接口 540來(lái)利用射頻(RF)信號(hào)向/從無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送/接收消 息。所述無(wú)線接口 540的例子可以包括天線或無(wú)線收發(fā)器，比如偶極 天線，但是本發(fā)明的范圍不限于這方面。此外，所述I/O設(shè)備520可以 提供反應(yīng)所存儲(chǔ)的內(nèi)容的電壓以作為數(shù)字輸出(如果數(shù)字信息被存儲(chǔ) 的話)或模擬信息(如果模擬信息被存儲(chǔ)的話)。雖然在上面提供了無(wú)線應(yīng)用中的一個(gè)例子，但是本發(fā)明的實(shí)施例 也可以被使用在非無(wú)線應(yīng)用中。最后，可以明顯看出，可以對(duì)這里描述并說(shuō)明的編程方法和相變 存儲(chǔ)器設(shè)備做出多種改變和修改，所述改變和修改都落在如所附權(quán)利 要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。特別地，本發(fā)明不限于如上所述的 PCM單元結(jié)構(gòu)?？梢允褂萌我忸愋偷倪x擇元件和存儲(chǔ)器元件以及任何 適當(dāng)?shù)募訜嵩螤?壁狀加熱元件、槍狀加熱元件等等)。
權(quán)利要求
1、一種用于對(duì)相變存儲(chǔ)器單元(2)進(jìn)行編程的方法，其中，該相變存儲(chǔ)器單元(2)包括相變材料的存儲(chǔ)器元件(10)，所述相變材料具有第一狀態(tài)(“11”)、第二狀態(tài)(“00”)以及多個(gè)中間狀態(tài)(“01”，“10”)，在第一狀態(tài)下，所述相變材料是晶體的并且具有最小電阻水平(RMIN)，在第二狀態(tài)下，所述相變材料是非晶的并且具有最大電阻水平(RMAX)，所述多個(gè)中間狀態(tài)具有處于RMIN與RMAX之間的相關(guān)聯(lián)的電阻水平；該方法包括向該相變存儲(chǔ)器單元(2)提供多個(gè)編程脈沖；其特征在于，第一編程脈沖(PP0)產(chǎn)生穿過(guò)非晶狀態(tài)(27)下的所述相變材料的具有平均直徑(D)的晶體滲透路徑(25)，并且一個(gè)或多個(gè)附加的編程脈沖(PPK)修改該晶體滲透路徑(25)的直徑(D)以便把該相變存儲(chǔ)器單元(2)編程在其中一個(gè)所述中間狀態(tài)(“01”，“10”)下。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在應(yīng)用第一編程脈沖(Ppo) 之前應(yīng)用重置編程脈沖(PR),以便把所述相變材料置于第二狀態(tài)("00")下。
3、 如權(quán)利要求1或2的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)附加編程脈沖 (PPK)增大所述晶體滲透路徑(25)的平均直徑(D)。
4、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)附加 編程脈沖(PpK)當(dāng)中的每一個(gè)具有增大的幅度以及與前一個(gè)編程脈沖 相同的寬度。
5、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)附加 編程脈沖(PpK)當(dāng)中的每一個(gè)具有固定的幅度以及相對(duì)于前一個(gè)編程 脈沖增大的寬度。
6、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，還包括(a) 讀取所述相變存儲(chǔ)器單元(2)的電流電平；(b) 如果該電流電平低于用于編程其中一個(gè)所述中間狀態(tài)("01"， "10")的目標(biāo)電流電平(54， 56)，則施加附加編程脈沖(PpK)，其 幅度大于前一個(gè)編程脈沖的幅度；(c) 重復(fù)(a)和(b)，直到獲得所述目標(biāo)電流電平(54， 56)。
7、 根據(jù)任一條在前權(quán)利要求的方法，其中，在提供任何編程脈沖(PR, Ppn, PPK)之前初始化所述相變存儲(chǔ)器單元(2)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，初始化所述相變存儲(chǔ)器單元(2) 包括提供初始化脈沖(Pt)，其幅度和持續(xù)時(shí)間使得把所述硫族化物材 料帶到所述第二狀態(tài)(重置)并且隨后帶到所述第一狀態(tài)(設(shè)置)。
9、 一種相變存儲(chǔ)器設(shè)備，包括多個(gè)相變存儲(chǔ)器單元(2)，其中相變存儲(chǔ)器單元(2)包括相變 材料的存儲(chǔ)器元件(10)，所述相變材料具有第一狀態(tài)("11")、第 二狀態(tài)("00")以及多個(gè)中間狀態(tài)("01"， "10"),在第一狀態(tài)下， 所述相變材料是晶體的并且具有最小電阻水平(Rmin)，在第二狀態(tài) 下，所述相變材料是非晶的并且具有最大電阻水平(Rmax)，所述多 個(gè)中間狀態(tài)具有處于R組n與Rmax之間的相關(guān)聯(lián)的電阻水平；編程電路(7a)，其向所述相變存儲(chǔ)器單元(2)提供多個(gè)編程脈沖(Ppo， Ppk);其特征在于，由該編程電路(7a)生成的第一編程脈沖(Ppo)產(chǎn) 生穿過(guò)非晶狀態(tài)(27)下的所述相變材料的具有平均直徑(D)的晶體 滲透路徑(25),并且一個(gè)或多個(gè)附加的編程脈沖(PpK)修改該晶體 滲透路徑的直徑(D)以便把該相變存儲(chǔ)器單元(2)編程在其中一個(gè) 所述中間狀態(tài)("01"， "10")下。
10、 權(quán)利要求9的相變存儲(chǔ)器設(shè)備，還包括檢驗(yàn)電路(7b)，其 耦合到所述編程電路(7a)以讀取來(lái)自所述相變存儲(chǔ)器單元(2)的電 流，以便確定其是否達(dá)到所述期望的中間狀態(tài)("01"， "10")。
11、 權(quán)利要求9或10的相變存儲(chǔ)器設(shè)備，其中，所述相變存儲(chǔ)器單 元(2)包括選擇器(11)。
12、 權(quán)利要求ll的相變存儲(chǔ)器設(shè)備，其中，所述選擇器(11)包 括MOS或雙極型晶體管。
13、 在前權(quán)利要求9-12當(dāng)中的任一條的相變存儲(chǔ)器設(shè)備，其中，所 述相變存儲(chǔ)器單元(2)包括加熱元件(16)。
14、 一種系統(tǒng)(500)，包括 處理單元(510);接口 (540),其耦合到所述處理單元；以及 根據(jù)權(quán)利要求9-14當(dāng)中的任一條的非易失性相變存儲(chǔ)器設(shè)備(1)， 其耦合到所述處理單元。
15、根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，所述接口 (540)是無(wú)線接口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于編程相變存儲(chǔ)器單元(2)的方法和設(shè)備。相變存儲(chǔ)器單元(2)包括相變材料的存儲(chǔ)器元件(10)，所述相變材料具有第一狀態(tài)(“11”)、第二狀態(tài)(“00”)以及多個(gè)中間狀態(tài)，在第一狀態(tài)下，所述相變材料是晶體的并且具有最小電阻水平，在第二狀態(tài)下，所述相變材料是非晶的并且具有最大電阻水平，所述多個(gè)中間狀態(tài)具有處于所述最小與最大電阻水平之間的電阻水平。該方法包括使用編程脈沖把所述相變存儲(chǔ)器單元(2)編程在設(shè)置、重置或其中一個(gè)中間狀態(tài)下。為了編程在中間狀態(tài)下，一個(gè)編程脈沖產(chǎn)生穿過(guò)非晶相變材料的具有平均直徑(D)的晶體滲透路徑，并且第二編程脈沖修改該晶體滲透路徑的直徑(D)以便把該相變存儲(chǔ)器單元編程在正確的電流電平下。
文檔編號(hào)G11C11/56GK101238523SQ200680028619
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者A·皮羅瓦諾, F·佩利澤 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體股份有限公司