專利名稱：相變存儲(chǔ)器件及相關(guān)編程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例一般地涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。具體地，本發(fā)明實(shí)施 例涉及一種相變存儲(chǔ)器件及相關(guān)編程方法。本發(fā)明要求2006年9月27日遞交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No. 10-2006-0094155的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其公開全部結(jié)合在本文中。
背景技術(shù)：
相變存儲(chǔ)器件使用能夠穩(wěn)定地在無定形相和結(jié)晶相之間轉(zhuǎn)換的相變 材料(例如，硫族化物)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。無定形和結(jié)晶相(或態(tài))表現(xiàn)出不 同的電阻值，用于區(qū)分存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元的不同邏輯狀態(tài)。具體地， 無定形相表現(xiàn)出相對(duì)較高的電阻，以及結(jié)晶相表現(xiàn)出相對(duì)較低的電阻。相變存儲(chǔ)器件典型地使用無定形態(tài)表示邏輯"1"以及結(jié)晶態(tài)表示邏 輯"0"。通常將結(jié)晶態(tài)稱作"設(shè)定狀態(tài)"，以及將無定形狀態(tài)稱作"復(fù)位 狀態(tài)"。因此，相變存儲(chǔ)器件中的相變存儲(chǔ)單元典型地通過將存儲(chǔ)單元中的相變材料"設(shè)定"為結(jié)晶狀態(tài)來存儲(chǔ)邏輯"o"，并且所述相變存儲(chǔ)單元通過將所述相變材料"復(fù)位"到無定形狀態(tài)來存儲(chǔ)邏輯"1"。例如，美國(guó)專利6， 487, 113和6， 480, 438公開了各種相變存儲(chǔ)器件。典型地，通過將相變存儲(chǔ)器件中的相變材料加熱到預(yù)定熔化溫度以 上，然后將所述材料快速冷卻來將所述材料轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形狀態(tài)。典型地， 通過將所述相變材料加熱到所述熔化溫度以下的另一個(gè)預(yù)定溫度一定時(shí) 間段，將所述材料轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)。因此，通過使用如上所述的加熱和冷 卻，將相變存儲(chǔ)器件中的相變材料在無定形態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間轉(zhuǎn)變，來將數(shù) 據(jù)寫入所述相變存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)單元。典型地，相變存儲(chǔ)器件中的相變材料包括鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)， 即"GST"化合物。所述GST化合物很好地適合于相變存儲(chǔ)器件，因?yàn)槠?br> 可以通過加熱和冷卻快速地在無定形態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間轉(zhuǎn)換。至少一種類型的相變存儲(chǔ)單元包括頂部電極、硫族化物層、底部電極接觸、底部電極和存取晶體管或二極管，其中，所述硫族化物層是所述相變存儲(chǔ)單元的相變材料。因此，通過測(cè)量所述硫族化物層的電阻來執(zhí)行所述相變存儲(chǔ)單元的讀操作，并且通過如上所述加熱和冷卻所述硫族化物層來執(zhí)行所述相變存儲(chǔ)單元的編程操作。典型地，相變存儲(chǔ)單元還包括開關(guān)元件，用于控制向相變材料的電流供應(yīng)，用于編程操作。大體上，不同相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料的電阻傾向于由于工藝條件、編程和讀取條件中的較小差別以及多種其他因素而變化。結(jié)果，典 型地，對(duì)于相變存儲(chǔ)單元的"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"典型地具有諸如 圖1所示的鐘型曲線之類的電阻分布特征。換句話說，"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù) 位狀態(tài)"中的相變存儲(chǔ)單元可以表現(xiàn)出較寬范圍的不同電阻值。圖1是示出了分別對(duì)于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元 的電阻分布的曲線。在圖1中，沿X軸測(cè)量所述相變存儲(chǔ)單元中的GST化合物的電阻"R"，并且沿y軸測(cè)量每一個(gè)均具有具體電阻值的相變存儲(chǔ)器件中的多個(gè)相變存儲(chǔ)單元。在圖1中，標(biāo)記為"sr'的第一分布表示處于"設(shè)定狀態(tài)"的相變存 儲(chǔ)單元，以及標(biāo)記為"R1"的第二分布表示處于"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ) 單元。在圖1中，讀出裕度"SM"存在于第一分布的最大值和第二分布的 最小值之間。同樣在圖1中， 一對(duì)較長(zhǎng)虛線之間的距離表示所述第一和第 二分布之間的所需讀出裕度。因?yàn)閳D1中的讀出裕度顯著地小于所需讀出裕度，存在以下不想要的較高可能性具有如圖1所示分布的相變存儲(chǔ)單元將由于讀取和編程操作中的較小變化經(jīng)歷讀取或編程錯(cuò)誤。例如，由于如圖l所示的相對(duì)較小的 讀出裕度，基準(zhǔn)讀取電阻中的減小變化或選定存儲(chǔ)單元的已測(cè)量電阻值中 的微擾可以導(dǎo)致選定存儲(chǔ)單元狀態(tài)的錯(cuò)誤讀取。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提出了一種在包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單元的相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的方法。所述方法包括(a)在多個(gè)相變存儲(chǔ) 單元中選定多個(gè)存儲(chǔ)單元；(b)將一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)編程到每一個(gè)所述 選定存儲(chǔ)單元，其中每一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)或一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(c)在所述選定存儲(chǔ)單元上執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，所述驗(yàn)證讀取操作包括將在每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的一個(gè)比特的讀取數(shù)據(jù)與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特進(jìn)行比較；(d)通過確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特是否與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元中的任意故障單元進(jìn)行識(shí)別；(e)在識(shí)別 出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，確定對(duì)于任意故障單元的 相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)是否包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)，并且確定對(duì)于任意故 障單元的相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)是否包括一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(f)在確定 對(duì)于任意故障單元的相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì) 所述相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)的全部所述選定存儲(chǔ) 單元重新編程；以及(g)在確定對(duì)于任意故障單元的相應(yīng)比特的程序數(shù) 據(jù)包括一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的復(fù) 位數(shù)據(jù)的每一個(gè)故障單元重新編程，而對(duì)已經(jīng)用一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)成功 地編程的選定存儲(chǔ)單元不進(jìn)行重新編程。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提出了一種在包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單元的 相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的方法。所述方法包括(a)在多個(gè)相變存 儲(chǔ)單元中選定多個(gè)存儲(chǔ)單元；(b)將一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)編程到每一個(gè)所 述選定存儲(chǔ)單元，其中每一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)或 一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(c)在所述選定存儲(chǔ)單元上執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，所 述驗(yàn)證讀取操作包括將在每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的一個(gè)比特的 讀取數(shù)據(jù)與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特進(jìn)行比較；(d)通過確定在所述選 定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特是否與所述程序數(shù)據(jù)中的相 應(yīng)比特相同，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元中的任意故障單元進(jìn)行識(shí)別；(e)在識(shí) 別出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，對(duì)全部所述選定存儲(chǔ)單 元重新編程。仍然根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提出了一種在包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單 元的相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的方法。所述方法包括(a)在多個(gè)相 變存儲(chǔ)單元中選定多個(gè)存儲(chǔ)單元；(b)將一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)編程到每一
個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元，其中每一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù) 據(jù)或一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(C)在所述選定存儲(chǔ)單元上執(zhí)行驗(yàn)證讀取操 作，所述驗(yàn)證讀取操作包括將在每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的一個(gè)比特的讀取數(shù)據(jù)與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特進(jìn)行比較；(d)通過確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特是否與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元中的任意故障單元進(jìn)行識(shí)別；(e) 在識(shí)別出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單 元中的全部故障單元重新編程。


以下相對(duì)于附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例。在全部附圖中，相同的附圖 標(biāo)記表示相同的示范元件、部件和步驟，圖中圖1是示出了分別處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元 的電阻分布的曲線；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程 操作的流程圖；圖3是示出了在已經(jīng)使用如圖2所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之 后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的 曲線；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的方法的流程圖-,圖5是示出了在已經(jīng)使用如圖4所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的曲線；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程 操作的方法的流程圖；圖7是示出了在已經(jīng)使用如圖6所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的 曲線；圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程
操作的方法的流程圖；圖9是示出了使用圖8的方法執(zhí)行編程操作的示例的圖表；圖10是示出了在已經(jīng)使用如圖8所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的曲線；圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的方法的流程圖；圖12是示出了使用圖11的方法執(zhí)行編程操作的示例的圖表；圖13是示出了在已經(jīng)使用如圖11所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的曲線。
具體實(shí)施方式
以下參考相應(yīng)附圖描述本發(fā)明的典型實(shí)施例。這些實(shí)施例作為教導(dǎo)性 示例。本發(fā)明的實(shí)際范圍由所附權(quán)利要求限定。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程 操作(例如在圖中，也稱作"寫操作")的流程圖。在圖2的示例中，同 樣在其他示例中，將假設(shè)所述相變存儲(chǔ)器件包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單元，其中 每一個(gè)相變存儲(chǔ)單元使用所述GST化合物作為所述相變材料。在該本書面 說明書中，示范性的方法步驟將用圓括號(hào)(SXX)表示。參考圖2，所述方法首先在所述相變存儲(chǔ)器件中選定多個(gè)相變存儲(chǔ)單 元(S20)。所述選定的存儲(chǔ)單元可以稱作"寫存儲(chǔ)單元"或"編程存儲(chǔ)單 元"，因?yàn)樵趫D2的編程操作中對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程。在步驟S20之后，所述方法執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，以檢測(cè)每一個(gè)所述選 定存儲(chǔ)單元是否具有所需邏輯狀態(tài)(S22)。典型地，所述驗(yàn)證讀取操作讀 取在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)("讀取數(shù)據(jù)")，并且將所述讀取數(shù) 據(jù)的每一個(gè)比特與將要在所述選定存儲(chǔ)單元中進(jìn)行編程的數(shù)據(jù)("寫入數(shù) 據(jù)"或"程序數(shù)據(jù)")的相應(yīng)比特進(jìn)行比較?；谠谒鲵?yàn)證讀取操作中執(zhí)行的比較，所述方法確定對(duì)于任意所述 選定存儲(chǔ)單元的所述讀取數(shù)據(jù)是否與相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同(S24)。在所述 驗(yàn)證讀取操作中的讀取數(shù)據(jù)和程序數(shù)據(jù)之間的一個(gè)或更多比較表示對(duì)于 所述選定存儲(chǔ)單元的具體一個(gè)的讀取數(shù)據(jù)與對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具 體一個(gè)的程序數(shù)據(jù)不同的情況下，所述方法產(chǎn)生"編程故障"標(biāo)記。否則， 所述方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo)記。將對(duì)于將讀取數(shù)據(jù)檢測(cè)為與相應(yīng)的程序 數(shù)據(jù)不同的存儲(chǔ)單元稱作"故障單元"。在所述方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo)記(S24="通過")時(shí)，所述方法結(jié) 束。否則，在所述方法產(chǎn)生"編程故障"標(biāo)記的情況下(S24="故障")，所述方法通過將相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)編程到所述故障單元中而繼續(xù)(S26)。每 次執(zhí)行步驟S26時(shí)對(duì)所述故障單元重復(fù)步驟S22和S24,并且每次所述方 法產(chǎn)生"編程故障"標(biāo)記時(shí)重復(fù)步驟S26。為了解釋目的，貫穿描述，將假設(shè)具有所述"設(shè)定狀態(tài)"(即，存儲(chǔ) 邏輯狀態(tài)"0")的選定存儲(chǔ)單元傾向于表現(xiàn)出10至20kQ之間的電阻， 并且具有所述"復(fù)位狀態(tài)"(即，存儲(chǔ)邏輯狀態(tài)"1")的選定存儲(chǔ)單元傾 向于表現(xiàn)出40至50kQ之間的電阻。在這些假設(shè)下，分別可以將30kQ 的電阻值用作基準(zhǔn)電阻值，以一般讀取操作中檢測(cè)所述選定存儲(chǔ)單元的邏 輯狀態(tài)，并且可以分別將20kQ和40kQ附近的電阻值用作基準(zhǔn)驗(yàn)證電阻 值，用于檢測(cè)是否已經(jīng)將所述選定存儲(chǔ)單元編程到所述設(shè)定和復(fù)位狀態(tài)。作為如圖2所示方法的示例，假設(shè)將16比特的數(shù)據(jù)編程到所示相變 存儲(chǔ)單元的16個(gè)存儲(chǔ)單元中。例如，可以經(jīng)由多個(gè)輸入/輸出(IO)線將所 述16個(gè)比特的數(shù)據(jù)提供給所述相變存儲(chǔ)器件。然后選定所述16個(gè)存儲(chǔ)單 元(S20)。在步驟S20和S22之間，盡管在圖2中沒有明確地示出編程步 驟，可以用相應(yīng)的16比特對(duì)所述16個(gè)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程。類似地，在 本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以在用于選定存儲(chǔ)單元的步驟和用于在所述選 定存儲(chǔ)單元上執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作的步驟之間執(zhí)行編程步驟。接下來，假設(shè)將所述16個(gè)存儲(chǔ)單元的除了一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)單元之外 的每一個(gè)均成功地進(jìn)行了編程。所述驗(yàn)證讀取操作方法將與所述16個(gè)存 儲(chǔ)單元的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的讀取數(shù)據(jù)與經(jīng)由多個(gè)I0線接收到的16個(gè)比特進(jìn) 行比較(S22)。接下來，由于所述一個(gè)存儲(chǔ)單元沒有成功地進(jìn)行編程，所 述方法產(chǎn)生所述"編程故障"標(biāo)記(S24)。然后，對(duì)沒有成功地編程的所 述一個(gè)存儲(chǔ)單元重新編程(S26)。最后，假設(shè)重新編程操作是成功的，重
復(fù)步驟S22和步驟S24，所處方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo)記，然后所述方法結(jié)束o圖3是示出了在已經(jīng)使用如圖2所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之 后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的 曲線。在圖3中，沿x軸測(cè)量所述相變存儲(chǔ)單元中的GST化合物的電阻"R"， 并且沿y軸測(cè)量每一個(gè)均具有具體電阻值的相變存儲(chǔ)器件中的多個(gè)相變 存儲(chǔ)單元。在圖3中，標(biāo)記為"S3"的第一分布表示處于"設(shè)定狀態(tài)"的相變存 儲(chǔ)單元，以及標(biāo)記為"R3"的第二分布表示處于"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ) 單元。在圖3中，讀出裕度"SM"存在于第一分布的最大值和第二分布的 最小值之間。與圖1的所述讀出裕度"SM"相比，圖3的所述讀出裕度"SM" 相對(duì)較大。在圖3中，虛線表示驗(yàn)證電阻電平，用于確定在所述相變存儲(chǔ)器件的 所述相變存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的相應(yīng)邏輯狀態(tài)。具體地，標(biāo)記為"(0' 的驗(yàn)證基準(zhǔn)"的虛線表示第一驗(yàn)證電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否 存儲(chǔ)了邏輯"0"。類似地，標(biāo)記為"驗(yàn)證基準(zhǔn)的虛線表示第二驗(yàn)證 電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"1"。在所述相變存儲(chǔ)器件的具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有小 于所述第一驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體的相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ) 邏輯"0"。另一方面，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變存儲(chǔ)單元中的 所述相變材料具有大于所述第二驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體 相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)邏輯"l"。最后，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變 存儲(chǔ)單元的所述相變存儲(chǔ)材料具有介于所述第一和所述第二驗(yàn)證電阻電 平之間的電阻的情況下，所述具體相變存儲(chǔ)單元不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)。如圖3所示，在執(zhí)行圖2的方法之后，相當(dāng)大量的存儲(chǔ)單元具有與所 示第一和第二驗(yàn)證電阻電平接近的電阻。對(duì)此的一個(gè)原因是許多相變存儲(chǔ) 單元可以具有與所示第一和第二驗(yàn)證電壓電平之間的區(qū)域重疊的單獨(dú)的 電阻分布(通過重復(fù)的編程操作)。結(jié)果，在進(jìn)行重復(fù)的編程步驟的情況 下(即，經(jīng)由步驟S26),具有與所示第一和第二驗(yàn)證電壓電平之間的區(qū) 域重疊的分布的相當(dāng)大量的許多存儲(chǔ)單元可能以與所述第一和第二驗(yàn)證 電壓電平接近的電阻而告終。盡管如圖3所示的電阻分布具有比如圖1所示的電阻分布更大的讀出 裕度，其仍然可能不希望地具有相當(dāng)大量的具有與所示第一和第二驗(yàn)證電 阻電平接近的電阻的存儲(chǔ)單元。例如，在大量存儲(chǔ)單元具有與所示第一和 第二驗(yàn)證電阻電平非常接近的電阻的情況下，用于執(zhí)行讀取操作的基準(zhǔn)讀 取電阻中的較小變化可能導(dǎo)致相當(dāng)大量的讀取錯(cuò)誤。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程 操作的方法的流程圖。參考圖4，所述方法首先在所述相變存儲(chǔ)器件中選定多個(gè)相變存儲(chǔ)單元(S40)。在步驟S40之后，所述方法執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，以檢測(cè)每一個(gè) 所述選定存儲(chǔ)單元是否具有所需邏輯狀態(tài)(S42)?；谠谒鲵?yàn)證讀取操 作中執(zhí)行的比較，所述方法確定對(duì)于任意所述選定存儲(chǔ)單元的所述讀取數(shù) 據(jù)是否與相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同(S44)。在所述驗(yàn)證讀取操作中的讀取數(shù)據(jù) 和程序數(shù)據(jù)之間的一個(gè)或更多比較表示對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具體一 個(gè)的讀取數(shù)據(jù)與對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具體一個(gè)的程序數(shù)據(jù)不同的情 況下，所述方法產(chǎn)生編程故障標(biāo)記。否則，所述方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo) 記。在所述方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo)記(S44="通過")時(shí)，所述方法結(jié) 束。否則，在所述方法產(chǎn)生"編程故障"標(biāo)記的情況下(S44="故障")， 對(duì)全部所述選定存儲(chǔ)單元重新編程(S46)。每次執(zhí)行步驟S46時(shí)重復(fù)步驟 S42和S44,并且每次所述方法產(chǎn)生所述"編程故障"標(biāo)記時(shí)重復(fù)步驟S46。圖5是示出了在已經(jīng)使用如圖4所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之 后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的 曲線。在圖5中，沿x軸測(cè)量所述相變存儲(chǔ)單元中的GST化合物的電阻"R"， 并且沿y軸測(cè)量每一個(gè)均具有具體電阻值的相變存儲(chǔ)器件中的多個(gè)相變 存儲(chǔ)單元。在圖5中，標(biāo)記為"S5"的第一分布表示處于"設(shè)定狀態(tài)"的相變存 儲(chǔ)單元，以及標(biāo)記為"R5"的第二分布表示處于"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ) 單元。在圖5中，讀出裕度"SM"存在于所述第一分布的最大值和所述第 二分布的最小值之間。圖5的所述讀出裕度"SM"與圖3的所述讀出裕度 "SM"類似，并且與圖1的所述讀出裕度"SM"相比相對(duì)較大。在圖5中，虛線表示驗(yàn)證電壓電平，用于確定在所述相變存儲(chǔ)器件的 所述相變存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的相應(yīng)邏輯狀態(tài)。具體地，標(biāo)記為"'o' 的驗(yàn)證基準(zhǔn)"的虛線表示第一驗(yàn)證電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"o"。類似地，標(biāo)記為"'r的驗(yàn)證基準(zhǔn)"的虛線表示第二驗(yàn) 證電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"1"。在所述相變存儲(chǔ)器件的具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有小 于所述第一驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體的相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)邏輯"o"。另一方面，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有大于所述第二驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體 相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)邏輯"1"。最后，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變 存儲(chǔ)單元的所述相變存儲(chǔ)材料具有介于所述第一和所述第二驗(yàn)證電阻電 平之間的電阻的情況下，所述具體相變存儲(chǔ)單元不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)。與如圖3中的所述第一和第二分布不同，圖5中的所述第一和第二分布沒有示出相當(dāng)大量的具有與所述第一和第二驗(yàn)證電阻電平非常接近的 電阻的存儲(chǔ)單元。然而，圖5中的所述第二分布的一部分與"過復(fù)位"區(qū) 域相重疊，意味著使用圖4的方法編程的一些存儲(chǔ)單元具有不希望地較大 電阻值。即使執(zhí)行另外的編程以改變所述存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)，具有這些 不希望地較大電阻值的所述相變存儲(chǔ)單元可能仍然處于復(fù)位狀態(tài)。換句話 說，處于過復(fù)位區(qū)的相變存儲(chǔ)單元可能失去了重新編程的能力，仍然處于 無定形狀態(tài)。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程 操作的方法的流程圖。圖6的方法與圖4的方法類似，不同之處在于如 果檢測(cè)到為故障單元，僅對(duì)將要編程為復(fù)位狀態(tài)的選定單元重新編程。參考圖6，所述方法首先在所述相變存儲(chǔ)器件中選定多個(gè)相變存儲(chǔ)單 元(S60)。在步驟S60之后，所述方法執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，以檢測(cè)每一個(gè) 所述選定存儲(chǔ)單元是否具有所需邏輯狀態(tài)(S62)?；谠谒鲵?yàn)證讀取操 作中執(zhí)行的比較，所述方法確定對(duì)于任意所述選定存儲(chǔ)單元的所述讀取數(shù) 據(jù)是否與相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同(S64)。在所述驗(yàn)證讀取操作中的讀取數(shù)據(jù) 和程序數(shù)據(jù)之間的一個(gè)或更多比較表示對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具體一 個(gè)的讀取數(shù)據(jù)與對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具體一個(gè)的程序數(shù)據(jù)不同的情 況下，所述方法產(chǎn)生編程故障標(biāo)記。否則，所述方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo) 記。在所述方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo)記(S64="通過")時(shí)，所述方法結(jié) 束。否則，在所述方法產(chǎn)生"編程故障"標(biāo)記的情況下(S64="故障")， 然后，所述方法確定每一個(gè)選定存儲(chǔ)單元是否可以編程到"復(fù)位狀態(tài)"或 "設(shè)定狀態(tài)"(S68)。在步驟S68之后，對(duì)將要編程到"設(shè)定狀態(tài)"的每 一個(gè)選定存儲(chǔ)單元重新編程(S69)。然而，在將要編程到"復(fù)位狀態(tài)"的 全部選定存儲(chǔ)單元中，只對(duì)故障單元重新編程(S66)。每次執(zhí)行步驟S66和步驟S69任一個(gè)時(shí)重復(fù)步驟S62和S64，并且每 次圖6的所述方法產(chǎn)生所述"編程故障"標(biāo)記時(shí)重復(fù)步驟S66和S69的至 少一個(gè)。因?yàn)閳D6的所述方法沒有對(duì)將要編程為復(fù)位狀態(tài)的非故障單元重新 編程，避免了具有處于"過復(fù)位"區(qū)域的電阻值的選定存儲(chǔ)單元的問題， 如圖7所示。圖7是示出了在已經(jīng)使用如圖6所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之 后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的 曲線。在圖7中，沿x軸測(cè)量所述相變存儲(chǔ)單元中的GST化合物的電阻"R"， 并且沿y軸測(cè)量每一個(gè)均具有具體電阻值的相變存儲(chǔ)器件中的多個(gè)相變 存儲(chǔ)單元。在圖7中，標(biāo)記為"S7"的第一分布表示處于"設(shè)定狀態(tài)"的相變存 儲(chǔ)單元，以及標(biāo)記為"R7"的第二分布表示處于"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ) 單元。在圖7中，讀出裕度"SM"存在于所述第一分布的最大值和所述第 二分布的最小值之間。圖7的所述讀出裕度"SM"與圖3和圖5的所述讀 出裕度"SM"類似，并且與圖1的所述讀出裕度"SM"相比相對(duì)較大。在圖7中，虛線表示驗(yàn)證電壓電平，用于確定在所述相變存儲(chǔ)器件的 所述相變存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的相應(yīng)邏輯狀態(tài)。具體地，標(biāo)記為"'0' 的驗(yàn)證基準(zhǔn)"的虛線表示第一驗(yàn)證電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"o"。類似地，標(biāo)記為的驗(yàn)證基準(zhǔn)"的虛線表示第二驗(yàn)證電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"1"。
在所述相變存儲(chǔ)器件的具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有小 于所述第一驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體的相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ) 邏輯"0"。另一方面，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變存儲(chǔ)單元中的 所述相變材料具有大于所述第二驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體 相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)邏輯"l"。最后，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變 存儲(chǔ)單元的所述相變存儲(chǔ)材料具有介于所述第一和所述第二驗(yàn)證電阻電 平之間的電阻的情況下，所述具體相變存儲(chǔ)單元不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)。與圖5的第一分布相同，圖7的第一分布不包括相對(duì)大量的具有與所 示第一驗(yàn)證電阻電平相當(dāng)接近的電阻的存儲(chǔ)單元。然而，圖7的第二分布 不包括相當(dāng)大量的具有與所示第二驗(yàn)證電阻電平相當(dāng)接近的電阻的存儲(chǔ) 單元，這可能引起相當(dāng)大量的讀取錯(cuò)誤。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的方法的流程圖。參考圖8，所述方法首先在所述相變存儲(chǔ)器件中選定多個(gè)相變存儲(chǔ)單 元(S80)。所述選定的存儲(chǔ)單元可以稱作"寫存儲(chǔ)單元"或"編程存儲(chǔ)單 元"，因?yàn)樵趫D8的編程操作中對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程。在步驟S80之后，所述方法執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，以檢測(cè)每一個(gè)所述選 定存儲(chǔ)單元是否具有所需邏輯狀態(tài)(S81)。典型地，所述驗(yàn)證讀取操作讀 取在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)("讀取數(shù)據(jù)")，并且將所述讀取數(shù) 據(jù)的每一個(gè)比特與將要在所述選定存儲(chǔ)單元中進(jìn)行編程的數(shù)據(jù)("寫入數(shù) 據(jù)"或"程序數(shù)據(jù)")的相應(yīng)比特進(jìn)行比較。基于在所述驗(yàn)證讀取操作中執(zhí)行的比較，所述方法確定對(duì)于任意所述 選定存儲(chǔ)單元的所述讀取數(shù)據(jù)是否與相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同(S82)。在所述 驗(yàn)證讀取操作中的讀取數(shù)據(jù)和程序數(shù)據(jù)之間的一個(gè)或更多比較表示對(duì)于 所述選定存儲(chǔ)單元的具體一個(gè)的讀取數(shù)據(jù)與對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具 體一個(gè)的程序數(shù)據(jù)不同的情況下，所述方法產(chǎn)生編程故障標(biāo)記。否則，所 述方法產(chǎn)生編程通過標(biāo)記。在所述方法產(chǎn)生"編程通過"標(biāo)記(S82二 "通過")時(shí)，所述方法然 后確定是否將任意所述選定存儲(chǔ)單元編程到復(fù)位狀態(tài)(S82)。在所述選定 存儲(chǔ)單元一個(gè)也沒有編程到復(fù)位狀態(tài)(S83="否")的情況下，所述方法
結(jié)束。否則(S83-"是")，在將所述選定存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)編程到復(fù)位 狀態(tài)的情況下，所述方法確定是否己經(jīng)把將要編程到復(fù)位狀態(tài)的每一個(gè)存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次(S84)。在步驟S84之后，將已經(jīng)編程到復(fù)位 狀態(tài)、但是只成功地連續(xù)編程一次的選定存儲(chǔ)單元與故障單元類似地處 理，并且通過執(zhí)行步驟S85重新編程(S84二"否")。然而，如果步驟S84 確定已經(jīng)對(duì)已經(jīng)編程的全部所述選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次(S84二 "是")，所述方法結(jié)束。在所述方法產(chǎn)生"編程故障"標(biāo)記的情況下(S82:"故障")，那么所 述方法確定是否將所述選定存儲(chǔ)單元中的任何故障單元編程到復(fù)位狀態(tài) (S86)。在步驟S86之后，對(duì)將要編程到復(fù)位狀態(tài)的所述選定存儲(chǔ)單元中 的任意故障單元重新編程(S85)。此外，在步驟S85中還對(duì)將要在步驟 S84之后作為故障單元的選定存儲(chǔ)單元重新編程。然而，在步驟S86之后， 如果要將全部故障單元編程到設(shè)定狀態(tài)，對(duì)將要編程到復(fù)位狀態(tài)的全部選 定存儲(chǔ)單元重新編程(S88)。每次執(zhí)行步驟S85和S88任意一個(gè)時(shí)，重復(fù)步驟S81和S82。那么在 執(zhí)行步驟S82之后，依賴于所述方法是否產(chǎn)生"編程故障"或"編程通過" 標(biāo)記，可以進(jìn)行步驟S83、 S84、 S86、 S85和S88中的附加步驟。通過分別執(zhí)行將選定存儲(chǔ)單元編程到復(fù)位狀態(tài)和設(shè)定狀態(tài)的不同操 作，如圖8所示的方法方式防止選定的存儲(chǔ)單元被編程到"過復(fù)位"區(qū)。 此外，通過要求必須把將要編程到復(fù)位狀態(tài)的選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編 程兩次，圖8的方法防止了復(fù)位狀態(tài)的大量存儲(chǔ)單元具有與驗(yàn)證電阻電平 不希望地接近的電阻。圖9是示出了使用圖8的方法執(zhí)行編程操作的示例的圖表。為解釋目 的，將假設(shè)將所示方法用于對(duì)16個(gè)選定存儲(chǔ)單元編程，并且將每一個(gè)所 述選定存儲(chǔ)單元編程到復(fù)位狀態(tài)(由圖9的標(biāo)記"1"表示)。最初，假設(shè) 每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元處于設(shè)定狀態(tài)(由圖9的標(biāo)記"0"表示)。在圖 9中，所述16個(gè)選定的存儲(chǔ)單元由所述圖表頂部上的標(biāo)記0至15表示。 將步驟S81的所述驗(yàn)證讀取操作的反復(fù)("驗(yàn)證周期")表示為所述圖表左 側(cè)部分的第一至第十一周期。參考圖9，在第一驗(yàn)證周期之后，僅將選定存儲(chǔ)單元12成功地編程
到復(fù)位狀態(tài)。在第二驗(yàn)證周期之后，將選定存儲(chǔ)單元12第二個(gè)連續(xù)周期 連續(xù)地編程到復(fù)位狀態(tài)，因此完成了選定存儲(chǔ)單元12的編程。隨后如與 相應(yīng)箭頭接觸的方框表示而完成其余選定存儲(chǔ)單元的編程。在第五個(gè)驗(yàn)證 周期之后，將選定存儲(chǔ)單元2最初連續(xù)地編程到復(fù)位狀態(tài)，但是在第六 個(gè)驗(yàn)證周期之后沒有將其成功地編程到復(fù)位狀態(tài)。因此，選定存儲(chǔ)單元2 的編程沒有完成，直到第八驗(yàn)證周期之后為止。在第八驗(yàn)證周期之后，完成圖9中的全部選定存儲(chǔ)單元的編程。圖10是示出了在已經(jīng)使用如圖8所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程之后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布的曲線。在圖10中，沿x軸測(cè)量所述相變存儲(chǔ)單元中的GST化合物的電 阻"R"，并且沿y軸測(cè)量每一個(gè)均具有具體電阻值的相變存儲(chǔ)器件中的多 個(gè)相變存儲(chǔ)單元。在圖10中，標(biāo)記為"S9"的第一分布表示處于"設(shè)定狀態(tài)"的相變 存儲(chǔ)單元，以及標(biāo)記為"R9"的第二分布表示處于"復(fù)位狀態(tài)"的相變存 儲(chǔ)單元。在圖10中，讀出裕度"SM"存在于所述第一分布的最大值和所 述第二分布的最小值之間。圖10的所述讀出裕度"SM"與圖7的所述讀 出裕度"SM"實(shí)質(zhì)相同。然而圖10中的第二分布相對(duì)于圖7中的第二分 布向右平移，因而圖10中的第二分步比圖7中的第二分布更加遠(yuǎn)離讀出 裕度的邊界。在圖10中， 一對(duì)相對(duì)較長(zhǎng)的虛線表示驗(yàn)證電阻電平，用于確定在所 述相變存儲(chǔ)器件的所述相變存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的相應(yīng)邏輯狀態(tài)。具體 地，標(biāo)記為"'0'的驗(yàn)證基準(zhǔn)"的虛線表示第一驗(yàn)證電阻電平，用于確定 相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"0"。類似地，標(biāo)記為的驗(yàn)證基準(zhǔn)" 的虛線表示第二驗(yàn)證電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯在所述相變存儲(chǔ)器件的具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有小 于所述第一驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體的相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ) 邏輯"o"。另一方面，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有大于所述第二驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體 相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)邏輯"l"。最后，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變
存儲(chǔ)單元的所述相變存儲(chǔ)材料具有介于所述第一和所述第二驗(yàn)證電阻電 平之間的電阻的情況下，所述具體相變存儲(chǔ)單元不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)。因?yàn)閷D10中的第二分布相對(duì)于圖7中的第二分布向右偏移，以下 情況更不可能由于諸如基準(zhǔn)讀取電阻的變化或在所述選定存儲(chǔ)單元的己 測(cè)量電阻值中的微擾，使用圖8的方法編程到復(fù)位狀態(tài)的選定存儲(chǔ)單元將 表現(xiàn)出讀取錯(cuò)誤。圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程 操作的方法的流程圖。參考圖11，所述方法首先在所述相變存儲(chǔ)器件中選定多個(gè)相變存儲(chǔ)單元(S100)。在步驟S100之后，所述方法執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，以檢測(cè)每 一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元是否具有所需邏輯狀態(tài)(Slll)?；谠谒鲵?yàn)證讀取操作中執(zhí)行的比較，所述方法確定對(duì)于任意所述選定存儲(chǔ)單元的所述讀取數(shù)據(jù)是否與相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同(S112)。在所述驗(yàn)證讀取操作中的讀取數(shù)據(jù)和程序數(shù)據(jù)之間的一個(gè)或更多比較表示對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具體一個(gè)的讀取數(shù)據(jù)與對(duì)于所述選定存儲(chǔ)單元的具體一個(gè)的程序數(shù)據(jù) 不同的情況下，所述方法產(chǎn)生編程故障標(biāo)記。否則，所述方法產(chǎn)生編程通過標(biāo)記。在所述方法產(chǎn)生編程通過標(biāo)記(5112="通過")時(shí)，所述方法然后確 定是否已經(jīng)將每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次(S113)。與 圖8的所述方法相反，圖11的方法要求必須將要編程到"設(shè)定狀態(tài)"和 "復(fù)位狀態(tài)"的選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次。此外，在圖11的方 法中，將全部選定存儲(chǔ)單元重復(fù)地重新編程，直到已經(jīng)將所述選定存儲(chǔ)單 元成功地連續(xù)編程兩次。在步驟S113確定已經(jīng)將全部所述選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次 的情況下(S113="是")，所述方法結(jié)束。否則(S113二 "否")，在步驟 S113確定并沒有將所述選定存儲(chǔ)單元的全部成功地連續(xù)編程兩次的情況 下，所述方法執(zhí)行步驟S117。在步驟S117中，所述方法確定是否將還沒有成功地連續(xù)編程兩次的 所述選定存儲(chǔ)單元編程到復(fù)位狀態(tài)或設(shè)定狀態(tài)(S117)。在還沒有成功地 連續(xù)編程兩次的任意所述選定存儲(chǔ)單元將要編程到復(fù)位狀態(tài)的情況下，所
述方法對(duì)將要編程到復(fù)位狀態(tài)的所述選定存儲(chǔ)單元重新編程(S116)。類 似地，在還沒有成功地連續(xù)編程兩次的任意所述選定存儲(chǔ)單元將要編程到 設(shè)定狀態(tài)的情況下，所述方法對(duì)將要編程到設(shè)定狀態(tài)的全部所述選定存儲(chǔ) 單元重新編程(S118)。在所述方法產(chǎn)生編程故障標(biāo)記(S112^"故障")的情況下，對(duì)于全部 選定存儲(chǔ)單元執(zhí)行步驟S117，隨后執(zhí)行如上所述的步驟S116和/或S118。每次執(zhí)行步驟S116和S118的任意一個(gè)時(shí)，重復(fù)步驟Sill和S112。 然后，在執(zhí)行步驟S112之后，依賴于所述方法是否產(chǎn)生"編程故障"或 "編程通過"標(biāo)記，進(jìn)行步驟S113、 S116、 S117和S118中的附加步驟。通過對(duì)將要編程到復(fù)位狀態(tài)和設(shè)定狀態(tài)的選定存儲(chǔ)單元分別執(zhí)行不 同的操作，圖11所示的所述方法防止選定存儲(chǔ)單元被編程到"過復(fù)位" 區(qū)。此外，通過要求全部所述選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次，圖11 的方法通過在處于設(shè)定和復(fù)位狀態(tài)的所述選定存儲(chǔ)單元的電阻電平和相 應(yīng)的驗(yàn)證電阻電平之間產(chǎn)生附加的距離，減小了讀取故障的可能性。圖12是示出了使用圖11的方法執(zhí)行的編程操作的示例的圖表。為解 釋目的，將假設(shè)將所述方法用于對(duì)16個(gè)選定存儲(chǔ)單元編程，并且將每一 個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元編程到復(fù)位狀態(tài)(由圖12的標(biāo)記"1"表示)。最初， 假設(shè)每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元處于設(shè)定狀態(tài)(由圖12的標(biāo)記"0"表示)。 在圖12中，所述16個(gè)選定的存儲(chǔ)單元由所述圖表頂部上的標(biāo)記0至15 表示。將步驟Slll的所述驗(yàn)證讀取操作的反復(fù)("驗(yàn)證周期")表示為所 述圖表左側(cè)部分的第一至第十一周期。參考圖12，在第一驗(yàn)證周期之后，僅將選定存儲(chǔ)單元12成功地編程 到復(fù)位狀態(tài)。在第二驗(yàn)證周期之后，將選定存儲(chǔ)單元12第二個(gè)連續(xù)周期 連續(xù)地編程到復(fù)位狀態(tài)。然而，將選定存儲(chǔ)單元12重新編程幾個(gè)附加次 數(shù)，直到已經(jīng)將每一個(gè)所述16個(gè)選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次為止。 當(dāng)已經(jīng)將全部所述選定存儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程至少兩次時(shí)，在第八驗(yàn)證 周期之后，完成圖12中的全部所述選定存儲(chǔ)單元的編程。圖13是示出了在已經(jīng)使用如圖ll所示方法對(duì)所述相變存儲(chǔ)單元編程 之后、對(duì)于處于"設(shè)定狀態(tài)"和"復(fù)位狀態(tài)"的相變存儲(chǔ)單元的電阻分布 的曲線。在圖13中，沿x軸測(cè)量所述相變存儲(chǔ)單元中的GST化合物的電
阻"R"，并且沿y軸測(cè)量每一個(gè)均具有具體電阻值的相變存儲(chǔ)器件中的多個(gè)相變存儲(chǔ)單元。在圖13中，標(biāo)記為"S11"的第一分布表示處于"設(shè)定狀態(tài)"的相變 存儲(chǔ)單元，以及標(biāo)記為"R11"的第二分布表示處于"復(fù)位狀態(tài)"的相變 存儲(chǔ)單元。在圖13中，讀出裕度"SM"存在于所述第一分布的最大值和 所述第二分布的最小值之間。圖13的所述讀出裕度"SM"與圖7的所述 讀出裕度"SM"實(shí)質(zhì)相同。然而，將圖13中的第一分布相對(duì)于圖7中的 第一分布向左平移，以及將圖13中的第二分布相對(duì)于圖7中的第二分布 向右平移。因此，圖10中的所示第一和第二分布比圖7所示的所示第一 和第二分布進(jìn)一步地遠(yuǎn)離所示讀出裕度的各個(gè)邊界。在圖13中， 一對(duì)相對(duì)較長(zhǎng)的虛線表示驗(yàn)證電阻電平，用于確定在所 述相變存儲(chǔ)器件的所述相變存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的相應(yīng)邏輯狀態(tài)。具體 地，標(biāo)記為"'0'的驗(yàn)證基準(zhǔn)"的虛線表示第一驗(yàn)證電阻電平，用于確定 相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"0"。類似地，標(biāo)記為"'l，的驗(yàn)證基準(zhǔn)" 的虛線表示第二驗(yàn)證電阻電平，用于確定相變存儲(chǔ)單元是否存儲(chǔ)了邏輯"1 "在所述相變存儲(chǔ)器件的具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有小 于所述第一驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體的相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ) 邏輯"o"。另一方面，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變存儲(chǔ)單元中的所述相變材料具有大于所述第二驗(yàn)證電阻電平的電阻的情況下，所述具體 相變存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)邏輯"l"。最后，在所述相變存儲(chǔ)器件的所述具體相變 存儲(chǔ)單元的所述相變存儲(chǔ)材料具有介于所述第一和所述第二驗(yàn)證電阻電 平之間的電阻的情況下，所述具體相變存儲(chǔ)單元不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)。因?yàn)閷D13中的所示第一和第二分布相對(duì)于圖7中的所述第一和第二分布進(jìn)行偏移，以下情況更不可能由于諸如基準(zhǔn)讀取電阻的變化或在所述選定存儲(chǔ)單元的已測(cè)量電阻值中的微擾，使用圖11的方法編程到復(fù) 位狀態(tài)的選定存儲(chǔ)單元將表現(xiàn)出讀取錯(cuò)誤。在上述示范性實(shí)施例中，提供了各種方法，用于增加相變存儲(chǔ)器件的 可靠性。例如，在上述相變器件中執(zhí)行編程操作的示范性方法防止了讀取 和編程錯(cuò)誤的發(fā)生。 如上所述，本發(fā)明的各種實(shí)施例提供了用于獲得對(duì)于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件 所需讀取讀出裕度的方法。另外，本發(fā)明的選定實(shí)施例防止了選定存儲(chǔ)單 元編程到過復(fù)位區(qū)。此外，本發(fā)明的一些實(shí)施例通過要求將每一個(gè)選定存 儲(chǔ)單元成功地連續(xù)編程兩次，防止了編程錯(cuò)誤。另外，在一些實(shí)施例中， 將一些選定存儲(chǔ)單元比重新編程到復(fù)位狀態(tài)比將其他選定存儲(chǔ)單元編程 到設(shè)定狀態(tài)較少的次數(shù)，節(jié)省編程時(shí)間和能耗。前述示范性實(shí)施例是教導(dǎo)性示例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在 不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)所述示范性 實(shí)施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種在包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單元的相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的方法，所述方法包括(a)在所述多個(gè)相變存儲(chǔ)單元中選定多個(gè)存儲(chǔ)單元；(b)將一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)編程到每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元，其中每一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)或一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(c)在所述選定存儲(chǔ)單元上執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，所述驗(yàn)證讀取操作包括將在每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的一個(gè)比特的讀取數(shù)據(jù)與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特進(jìn)行比較；(d)通過確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特是否與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元中的任意故障單元進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于所述任意故障單元檢測(cè)到所述讀取數(shù)據(jù)與所述相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同；(e)在識(shí)別出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，確定對(duì)于任意所述故障單元的相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)是否包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)，以及確定對(duì)于任意所述故障單元的相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)是否包括一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(f)在確定對(duì)于任意所述故障單元的相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)所述相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)的全部所述選定存儲(chǔ)單元重新編程；以及(g)在確定對(duì)于任意所述故障單元的相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)的每一個(gè)所述故障單元重新編程，而對(duì)已經(jīng)用一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)成功地編程的選定存儲(chǔ)單元不進(jìn)行重新編程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括(h) 在所述驗(yàn)證讀取操作中，在確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ) 的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同時(shí)，結(jié)束所述編程操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括重復(fù)(C)、 (d)、 (e)和(f)，直到在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的 讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同為止。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括(h) 在所述驗(yàn)證讀取操作中，在確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ) 的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同時(shí)，確定是 否已經(jīng)將相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)的所述選定存儲(chǔ) 單元的每一個(gè)成功地連續(xù)編程兩次；以及(i) 在確定還沒有將相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的復(fù)位數(shù) 據(jù)的所述選定存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)成功地連續(xù)編程兩次時(shí)，重復(fù)(b)、(c)、 (d)、 (e)、 (f)和(g)，直到己經(jīng)將相應(yīng)比特的程序數(shù)據(jù)包括一 個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)的所述選定存儲(chǔ)單元的每一個(gè)成功地連續(xù)編程兩次為 止。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括(h) 在所述驗(yàn)證讀取操作中，在確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同時(shí)，確定是否已經(jīng)將所述選定存儲(chǔ)單元的每一個(gè)成功地連續(xù)編程兩次；以及(i) 在確定還沒有將所述選定存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)成功地連續(xù)編 程兩次時(shí)，重復(fù)(b)、 (c)、 (d)、 (e)、 (f)和(g)，直到已經(jīng)將所述選 定存儲(chǔ)單元的每一個(gè)成功地連續(xù)編程兩次為止。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個(gè)相變存儲(chǔ)單元的 每一個(gè)均包括相變材料和二極管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述比特的程序數(shù)據(jù)編 程到所述選定存儲(chǔ)單元的每一個(gè)包括向所述選定存儲(chǔ)單元施加相應(yīng)的編程電流或編程電壓，以加熱所述 選定存儲(chǔ)單元之內(nèi)的相應(yīng)相變材料。
8. —種在包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單元的相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作 的方法，所述方法包括(a)在所述多個(gè)相變存儲(chǔ)單元中選定多個(gè)存儲(chǔ)單元； (b) 將一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)編程到每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元，其 中每一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)或一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(c) 在所述選定存儲(chǔ)單元上執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，所述驗(yàn)證讀取操 作包括將在每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的一個(gè)比特的讀取數(shù)據(jù)與所 述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特進(jìn)行比較；(d) 通過確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比 特是否與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元中的任 意故障單元進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于所述任意故障單元檢測(cè)到所述讀取數(shù)據(jù)與所 述相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同;(e) 在識(shí)別出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，對(duì)全 部所述選定存儲(chǔ)單元重新編程。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括(f) 在所述驗(yàn)證讀取操作中，在確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ) 的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同時(shí)，結(jié)束所 述編程操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括重復(fù)(c)、 (d)和(e)，直到已經(jīng)將所述選定存儲(chǔ)單元的每一個(gè)成 功地編程為止。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在識(shí)別出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，產(chǎn)生故障標(biāo) 記；以及響應(yīng)于所述故障標(biāo)記，對(duì)全部所述存儲(chǔ)單元重新編程。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述多個(gè)相變存儲(chǔ)單元的 每一個(gè)均包括相變材料和二極管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將所述比特的程序數(shù)據(jù)編 程到每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元包括向所述選定存儲(chǔ)單元施加相應(yīng)的編程電流或編程電壓，以加熱所述 選定存儲(chǔ)單元之內(nèi)的相應(yīng)相變材料。
14. 一種在包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單元的相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作 的方法，所述方法包括(a) 在所述多個(gè)相變存儲(chǔ)單元中選定多個(gè)存儲(chǔ)單元；(b) 將一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)編程到每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元，其 中每一個(gè)比特的程序數(shù)據(jù)包括一個(gè)比特的設(shè)定數(shù)據(jù)或一個(gè)比特的復(fù)位數(shù)據(jù)；(c) 在所述選定存儲(chǔ)單元上執(zhí)行驗(yàn)證讀取操作，所述驗(yàn)證讀取操 作包括將在每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的一個(gè)比特的讀取數(shù)據(jù)與所 述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特進(jìn)行比較；(d) 通過確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比 特是否與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元中的任 意故障單元進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于所述任意故障單元檢測(cè)到所述讀取數(shù)據(jù)與所 述相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)不同；(e) 在識(shí)別出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，對(duì)所 述選定存儲(chǔ)單元中的全部故障單元重新編程。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括(f) 在所述驗(yàn)證讀取操作中，在確定在所述選定存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ) 的讀取數(shù)據(jù)的每一個(gè)比特與所述程序數(shù)據(jù)中的相應(yīng)比特相同時(shí)，結(jié)束所 述編程操作。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括重復(fù)(c)、 (d)和(e)，直到已經(jīng)將所述選定存儲(chǔ)單元的每一個(gè)成 功地編程為止。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在識(shí)別出所述選定存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)故障單元時(shí)，產(chǎn)生故障標(biāo) 記；以及響應(yīng)于所述故障標(biāo)記，對(duì)所述選定存儲(chǔ)單元中的全部故障單元重新 編程。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述多個(gè)相變存儲(chǔ)單元 的每一個(gè)均包括相變材料和二極管。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述多個(gè)相變存儲(chǔ)單元 的每一個(gè)均包括相變材料和存取晶體管。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，將所述比特的程序數(shù)據(jù) 編程到每一個(gè)所述選定存儲(chǔ)單元包括向所述選定存儲(chǔ)單元施加相應(yīng)的編程電流或編程電壓，以加熱所述 選定存儲(chǔ)單元之內(nèi)的相應(yīng)相變材料。
全文摘要
在相變存儲(chǔ)器件中執(zhí)行編程操作的各種方法中，對(duì)選定存儲(chǔ)單元重復(fù)地編程，以獲得具有諸如適當(dāng)讀出裕度之類的所需特征的電阻分布。
文檔編號(hào)G11C11/56GK101154444SQ20071010874
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者姜尚范, 李光振, 趙佑塋, 魯有桓 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社