對(duì)于帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的制作方法
【專利摘要】帶開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器(PCMS)通過(guò)在編程之后為驗(yàn)證操作利用比編程操作之后至少預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度發(fā)生的讀取操作較低的劃界電壓，來(lái)補(bǔ)償閾值電壓漂移。
【專利說(shuō)明】對(duì)于帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本主題一般涉及包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備的電子設(shè)備領(lǐng)域。更具體而言，本主題涉及相變存儲(chǔ)器設(shè)備。
[0002]背景
[0003]計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的存儲(chǔ)器可包括集成到較大的集成電路或獨(dú)立集成電路中的存儲(chǔ)器單元塊。有許多不同類(lèi)型的存儲(chǔ)器，包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、靜態(tài)RAM(SRAM)、同步動(dòng)態(tài)RAM(SDRAM)、閃存和相變存儲(chǔ)器。相變存儲(chǔ)器設(shè)備使用在它們的結(jié)晶和無(wú)定形相位上具有不同的電特性的材料。可以通過(guò)將存儲(chǔ)器單元中的材料置于結(jié)晶相或者無(wú)定形相，來(lái)對(duì)相變存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程，從而提供不要求功率即可保留其內(nèi)容的非易失性存儲(chǔ)器。相變存儲(chǔ)器常常使用由電流所生成的熱量來(lái)編程，以控制相變材料的狀態(tài)。
[0004]相變存儲(chǔ)器單元可以由硫族化物材料制成。硫族化物材料包括來(lái)自元素周期表的組VI A的至少一種元素。硫族化物相變材料，如果被加熱到高于其熔點(diǎn)的溫度并使其快速地冷卻，將保持在帶有高電阻的無(wú)定形玻璃樣的狀態(tài)中。硫族化物相變材料，如果被加熱到高于其玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化(glass transition)溫度Tg但是低于熔點(diǎn)的溫度,將轉(zhuǎn)變成具有低得多的電阻并帶有低得多的電壓閾值的結(jié)晶相，以開(kāi)始電流的流動(dòng)。可以使用硫族化物材料的無(wú)定形和結(jié)晶相之間的材料性質(zhì)的這種差異來(lái)制造相變存儲(chǔ)器設(shè)備。
[0005]附圖簡(jiǎn)述
[0006]納入到本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分的附圖示出所要求保護(hù)的主題的各實(shí)施例。與一般描述一起，附圖用于說(shuō)明所要求保護(hù)的主題的原理。然而它們不應(yīng)該將所要求保護(hù)的主題限制到所描述的特定實(shí)施例，但是，用于說(shuō)明和理解所要求保護(hù)的主題。這樣的主題可以通過(guò)參考下列與各個(gè)附圖一起閱讀的詳細(xì)描述來(lái)理解，其中:
[0007]圖1是示出了根據(jù)一實(shí)施例的后面跟隨著快速驗(yàn)證和兩個(gè)讀取操作的編程時(shí)間段的時(shí)序圖；
[0008]圖2是示出了適合用于快速驗(yàn)證的各種實(shí)施例中的帶開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器(PCMS)單元的圖示；
[0009]圖3是示出了作為PCMS單元電壓和PCMS單元的閾值電壓分布的函數(shù)的PCMS單元電流的表示的一對(duì)圖示；
[0010]圖4是示出了 PCMS單元的閾值電壓與時(shí)間的對(duì)數(shù)關(guān)系的表示的圖；
[0011]圖5是示出了 PCMS單元閾值電壓在多個(gè)離散時(shí)間點(diǎn)的分布的一組圖示；
[0012]圖6是使用相變存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖；
[0013]圖7A是PCMS存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的實(shí)施例的流程圖；以及
[0014]圖7B是描述了用于PCMS存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的各實(shí)施例中的驗(yàn)證或讀取操作的實(shí)施例的流程圖。
[0015]詳細(xì)描述
[0016]在下面的詳細(xì)描述中，作為示例闡明了眾多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)相關(guān)原理全面的理解。然而，對(duì)那些精通本技術(shù)的人員顯而易見(jiàn)的是，當(dāng)前原理也可以在沒(méi)有這樣的細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他情況下，以比較高的級(jí)別，沒(méi)有細(xì)節(jié)地描述了已知的方法、過(guò)程和組件，以便避免對(duì)當(dāng)前概念的各方面造成不必要的模糊。使用了若干個(gè)描述性術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)來(lái)描述所要求保護(hù)的主題的各實(shí)施例。這些描述性術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)被用來(lái)向所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員傳達(dá)一般性地協(xié)商一致的含義，除非在此說(shuō)明書(shū)中給出了不同的定義。
[0017]圖1是根據(jù)帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的實(shí)施例的概念時(shí)序圖100，示出了編程時(shí)間段101，后面跟著快速驗(yàn)證102和兩個(gè)讀取操作104，105。垂直軸表示增大的電壓，而水平軸表示時(shí)間推移。此圖的任一軸都不應(yīng)該解釋為是線性的，對(duì)數(shù)的，或與任何比例一致，除了在垂直軸上較高的位置表示較高的電壓，水平軸上的靠右的位置表示稍后的時(shí)間。盡管下面的描述引用了帶有開(kāi)關(guān)設(shè)備的相變存儲(chǔ)器，但是，在其他實(shí)施例中，也可以使用在閾值電壓方面表現(xiàn)出漂移的其他類(lèi)型的設(shè)備。
[0018]編程時(shí)間段101被用來(lái)對(duì)存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程，并在時(shí)間h結(jié)束，并且在各種實(shí)施例中，可以具有表現(xiàn)出與針對(duì)編程時(shí)間段101示出的波形不同的電壓和/或電流特征的電的波形，這取決于實(shí)施例。對(duì)存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程可以使設(shè)備的閾值電壓VTH—Srt (Vthsb)和VTH_EeSet(VTH_fifi)返回到額定值。在下面的幾節(jié)討論了編程時(shí)間段10 I的各個(gè)特征。在某些實(shí)施例中，編程時(shí)間段101可以包括h之前的冷卻時(shí)間，其中沒(méi)有向存儲(chǔ)元件施加電壓或電流。
[0019]存儲(chǔ)元件可能在Vth set和Vth Keset(統(tǒng)稱為Vth)上表現(xiàn)出與它們的額定值的漂移。在下文中更詳細(xì)地描述Vth的漂移的現(xiàn)象。由于Vth的漂移，可以使用不同的劃界電壓(Vdm)來(lái)確定存儲(chǔ)元件在不同的時(shí)間的狀態(tài)。對(duì)于可以在存儲(chǔ)元件和/或開(kāi)關(guān)中使用玻璃相變材料的大多數(shù)實(shí)施例，由于玻璃松弛物理性能，這樣的漂移可能會(huì)導(dǎo)致Vth隨著時(shí)間的推移而增大，但是其他材料可能帶有不同的特征地漂移。
[0020]快速驗(yàn)證102可以在tQ之后但在自從tQ以來(lái)流逝了 tverify(t驗(yàn)證)時(shí)間之前的時(shí)間發(fā)生，并可以由一些實(shí)施例啟動(dòng)，無(wú)需來(lái)自處理器或其他電路的任何外部參與，雖然其他實(shí)施例可以涉及啟動(dòng)驗(yàn)證操作的各種其他電路、軟件或其他方法或設(shè)備。t_ify的值可以在不同的實(shí)施例中極大地變化，取決于所使用的材料，設(shè)備的幾何形狀及其他因素。在許多實(shí)施例中，tverify的值可以小于大約I微秒(μ s)。在某些實(shí)施例中，tverify的值可以大約100納秒(ns)或者甚至更小，諸如通常大約10-50ns或者甚至對(duì)于一些實(shí)施例而言，不足10ns?？焖衮?yàn)證102可以在從h到t_ify的時(shí)段期間，跨存儲(chǔ)元件施加等于Vvwify(Vg) 112的劃界電壓VDM，該劃界電壓Vdm介于處在設(shè)置狀態(tài)Vth srt和復(fù)位狀態(tài)Vrajtesrt的存儲(chǔ)元件的閾值電壓之間。通過(guò)跨存儲(chǔ)元件施加VDM，存儲(chǔ)元件可以在一種狀態(tài)下比在其他狀態(tài)下傳導(dǎo)更多電流，從而可使存儲(chǔ)元件的狀態(tài)被驗(yàn)證為在編程時(shí)間段101被正確地編程。在某些實(shí)施例中，如果快速驗(yàn)證102示出了存儲(chǔ)元件在編程時(shí)間段101沒(méi)有被適當(dāng)?shù)鼐幊?，則重新編程和重新驗(yàn)證存儲(chǔ)元件，通過(guò)創(chuàng)建新td,為圖示100的各種后面的時(shí)間創(chuàng)建新起始點(diǎn)。
[0021]用于訪問(wèn)存儲(chǔ)元件的主要使用時(shí)段可以從tinit開(kāi)始，在tfin結(jié)束。tinit和tfin的時(shí)間值可以極大地變化，這取決于實(shí)施例。在許多實(shí)施例中，tfin可以是至少I(mǎi)年，但是一些實(shí)施例可以使用比一年更長(zhǎng)或稍短的tfin。在許多實(shí)施例中，\_可以至少I(mǎi)微秒(μ S)。在某些實(shí)施例中，tinit可以在Ims和IOms之間,諸如在至少一個(gè)實(shí)施例中，大約3ms。
[0022]可以選擇等于Vrad(Vwx) 114的在主要使用時(shí)段有效的劃界電壓Vdm,以便在tinit和tfin之間產(chǎn)生的任何讀取請(qǐng)求都可以通過(guò)跨存儲(chǔ)元件施加VreadIH (諸如讀取操作104和讀取操作105)以及檢測(cè)流過(guò)存儲(chǔ)元件的電流以確定存儲(chǔ)元件的狀態(tài)來(lái)處理。在某些實(shí)施例中，設(shè)備的使用壽命可能僅限于tfin，因?yàn)榭赡苌婕案哂谠O(shè)備的操作電壓的電壓以讀取或編程已經(jīng)被允許自從它最后一次編程以來(lái)超過(guò)tfin的存儲(chǔ)元件。在其他實(shí)施例中,可以使用其他方法或機(jī)制來(lái)確保在沒(méi)有被編程的情況下沒(méi)有存儲(chǔ)元件被允許年齡達(dá)到tfin。這樣的方法或機(jī)制可以包括刷新電路或執(zhí)行類(lèi)似于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)設(shè)備的刷新電路的操作的軟件程序，雖然在長(zhǎng)得多的時(shí)標(biāo)上。
[0023]讀取操作104可以在tinit和tfin之間的任何時(shí)間發(fā)生。讀取操作104，105可以在從tinit到tfin的時(shí)段期間跨存儲(chǔ)元件施加等于VreadIH的劃界電壓VDM，該電壓介于處在設(shè)置狀態(tài)Vra srt和復(fù)位狀態(tài)Vrajtesrt的存儲(chǔ)元件的閾值電壓之間。由于可能已經(jīng)流逝了 t_ify和tinit/tfin之間的時(shí)間，因此，Vth在tinit和tfin可能比在tVOTify時(shí)更高，如此VreadI 14可以是比VvwifyI 12更高的電壓。如果存儲(chǔ)元件處于低電阻狀態(tài)，則施加VMad114可能會(huì)使Vth srt返回到額定值，但是，如果在高電阻狀態(tài)向存儲(chǔ)元件施加V_d114，則即使有也沒(méi)多少電流可以流過(guò)存儲(chǔ)元件，如此，Vrajteset可能不會(huì)返回到額定值。
[0024]在某些實(shí)施例中，如果在Ic^Ptinit之間的時(shí)段接收到讀取請(qǐng)求，則讀取操作可以延遲，直到tinit之后，并且可以使用V—114來(lái)確定存儲(chǔ)元件的狀態(tài)。在其他實(shí)施例中，在tverify和tinit之間的時(shí)段接收到的讀取請(qǐng)求可以使用不同的劃界電壓來(lái)處S，該電壓可以在 VVOTify112 和 VreadIH 之間。
[0025]如果只有單個(gè)Vdm將被用于驗(yàn)證和讀取操作，則由于PCMS單元被讀取到直到時(shí)間tfin的要求，PCMS單元200不能被驗(yàn)證,直到tinit。這種延遲可能會(huì)顯著影響PCMS存儲(chǔ)器設(shè)備的性能。與對(duì)于驗(yàn)證 和讀取操作使用VDM的單個(gè)值的存儲(chǔ)器設(shè)備相比，此處所描述的快速驗(yàn)證可以顯著提高PCMS存儲(chǔ)器設(shè)備的性能。
[0026]圖2是示出了作為存儲(chǔ)元件的適合用于快速驗(yàn)證的各種實(shí)施例中的帶開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器(PCMS)單元200的圖示。在所示出的實(shí)施例中，PCMS單元200耦合到PCMS單元200的相對(duì)的兩邊的列線210和行線220，以選擇性地實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到PCMS單元200和/或從其中讀取數(shù)據(jù)。列線210和/或行線220可以稱為地址線，其中，可以使用給定線對(duì)來(lái)在編程或讀取期間尋址PCMS單元200。列線210和/或行線220還可被稱為位線和/或字線，這取決于列線210和/或行線220是否或者如何用于訪問(wèn)特定一個(gè)PCMS單元或多個(gè)不同的PCMS單元。
[0027]PCMS單元200可以包括雙向閾值開(kāi)關(guān)(OTS) 202，以選擇性地將PCMS單元200與傳導(dǎo)電流、中間電極204、用以維護(hù)表示特定所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值的狀態(tài)的相變狀態(tài)材料206、以及底電極208隔離開(kāi)。如前所述的元件可以通過(guò)列線210和行線220之間的連續(xù)層來(lái)形成，或在其他幾何關(guān)系，取決于實(shí)施例。應(yīng)該理解，PCMS單元200可以不包括所描述的元件中的全部，根據(jù)各實(shí)施例，可以包括各種額外的和/或可選的結(jié)構(gòu)中的任何一種，只要結(jié)構(gòu)分別地或組合地提供帶有如此處所描述的一個(gè)或多個(gè)Vth漂移特征的PCMS單元200。
[0028]相變材料206可以是具有諸如電阻、電容，之類(lèi)的電特性，或其他電特性的材料，這些電特性可以通過(guò)施加諸如，例如，熱、光、電壓電勢(shì)，或電流之類(lèi)的能量而變化?？梢赃x擇帶有廣泛地不同的屬性的許多相變材料類(lèi)型來(lái)作為相變狀態(tài)材料206。相變狀態(tài)材料206可以包括化學(xué)計(jì)量或非化學(xué)計(jì)量化合物。相變狀態(tài)材料206可以包括共晶或包晶材料。相變狀態(tài)材料206可以包括單相或多相材料。相變狀態(tài)材料206可以摻雜各種元素。在各種實(shí)施例中，相變狀態(tài)材料206可以具有二元結(jié)構(gòu)、三元結(jié)構(gòu)，或四元結(jié)構(gòu)，或由更多元素構(gòu)成。在另一個(gè)實(shí)施例中，相變狀態(tài)材料206可以具有偽二元結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，相變存儲(chǔ)器單元可以由硫族化物材料制成。
[0029]相變狀態(tài)材料206可以在工作溫度范圍內(nèi)在兩個(gè)相位中的一個(gè)或兩個(gè)相位的組合中本地保持穩(wěn)定，并在無(wú)定形相與晶相上表現(xiàn)出不同的電特性。在各種實(shí)施例中，相變狀態(tài)材料206可以包括兩個(gè)屬性:(a)在室溫下，它可以局部地存在于無(wú)定形相狀態(tài)，而在諸如幾年內(nèi)之類(lèi)的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)結(jié)晶，以及(b)如果溫度上升，無(wú)定形相可以快速地結(jié)晶。相變狀態(tài)材料206的準(zhǔn)確的特征取決于所使用的材料類(lèi)型和材料的相位，但是，在某些實(shí)施例中，相變狀態(tài)材料206可以置于高電阻狀態(tài)或低電阻狀態(tài)。高電阻狀態(tài)可以稱為復(fù)位狀態(tài)，低電阻狀態(tài)可以稱為設(shè)置狀態(tài)，但是在某些實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)可以顛倒。在某些實(shí)施例中，高電阻狀態(tài)可以通過(guò)將相變狀態(tài)材料206置于占優(yōu)勢(shì)的無(wú)定形相來(lái)產(chǎn)生，而低電阻狀態(tài)可以通過(guò)將相變狀態(tài)材料206的至少一部分置于結(jié)晶相來(lái)產(chǎn)生。其他實(shí)施例可以通過(guò)使用相位的不同組合來(lái)產(chǎn)生兩種以上的邏輯狀態(tài)，以產(chǎn)生不同的電阻范圍。
[0030]還應(yīng)注意，在某些實(shí)施例中，兩種狀態(tài)可以不以純電阻為特征，而是可以以大量的電流開(kāi)始流動(dòng)的閾值電壓的變化為特征。帶有低閾值電壓的狀態(tài)可以稱為低電阻狀態(tài)，帶有較高閾值電壓的狀態(tài)可以稱為高電阻狀態(tài)，盡管在閾值電壓被超出的情況下，任一狀態(tài)都可以具有低電阻。如此，在下面的描述中，對(duì)改變電阻的引用可以實(shí)際意味著，閾值電壓變化，且對(duì)低或高電阻狀態(tài)的引用可以實(shí)際意味著低或高電壓閾值，取決于實(shí)施例。相變狀態(tài)材料206的示例可以包括硫族化物材料或雙向材料。雙向材料可以是接受電子或結(jié)構(gòu)變化并在施加電壓電勢(shì)、電流、光、熱等等的情況下充當(dāng)半導(dǎo)體的材料。雙向材料可以用于存儲(chǔ)器元件或電子開(kāi)關(guān)中。
[0031]硫族化物材料可以是包括來(lái)自元素周期表的組VI A的至少一種元素的材料。元素周期表的組VI A包括諸如硫(S)、硒(Se)，以及碲(Te)之類(lèi)的元素。相變材料常常還包括來(lái)自元素周期表的其他組的元素，諸如組III A(鎵(Ga)和銦(In))、組IV A(硅(Si)、鍺(Ge)，以及錫(Sn))、組V A(磷(P)、砷(As)、銻(Sb)，以及鉍(Bi))、組I B(銀(Ag)和金(Au))，和/或組VIII B(鈷(Co)和鈀(Pd))。相變狀態(tài)材料206可以是碲-鍺-銻(TexGeySbz)材料或GeSbTe合金的類(lèi)的硫族化物元素成分,但是,各實(shí)施例不僅限于這些。
[0032]相變狀態(tài)材料206可以通過(guò)向相變狀態(tài)材料206施加電信號(hào)以在結(jié)晶相和無(wú)定形相之間改變相變狀態(tài)材料206的至少某些的相位，來(lái)編程到至少兩個(gè)存儲(chǔ)器狀態(tài)中的一種。對(duì)相變狀態(tài)材料206編程以改變材料的相位可以通過(guò)向中間電極204和底電極208施加電壓電勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此生成跨相變狀態(tài)材料206的電壓電勢(shì)。電流可以響應(yīng)于施加的電壓電勢(shì)，流過(guò)相變狀態(tài)材料206的一部分，并可以導(dǎo)致相變狀態(tài)材料206的變熱，這會(huì)改變相變狀態(tài)材料206的至少某些的相位，并由此改變相變狀態(tài)材料206的電阻。相變狀態(tài)材料206還可被稱為可編程電阻材料或簡(jiǎn)單地，可編程材料。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)向電極204施加大約3V以及向電極208施加大約0V，來(lái)跨相變狀態(tài)材料206的一部分施加大約三伏特(3V)的電壓電勢(shì)差。電流可以響應(yīng)于施加的電壓電勢(shì)，流過(guò)相變狀態(tài)材料206，并可以導(dǎo)致相變狀態(tài)材料120變熱。這種變熱以及隨后的冷卻可以改變相變狀態(tài)材料120的存儲(chǔ)器狀態(tài)或相位?？梢酝ㄟ^(guò)改變流過(guò)相變狀態(tài)材料120的電流的量以及持續(xù)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)相變狀態(tài)材料206的各種電阻來(lái)存儲(chǔ)信息。
[0034]一般而言，相變狀態(tài)材料206的結(jié)晶時(shí)間隨著溫度的上升而減小。例如，如果一個(gè)實(shí)施例的無(wú)定形相變狀態(tài)材料206被加熱到攝氏?150(C),則它可以在大約一分鐘內(nèi)結(jié)晶。如果無(wú)定形相變狀態(tài)材料206的實(shí)施例被快速地加熱到?200C，則它可以在一秒鐘內(nèi)結(jié)晶。如果無(wú)定形相變狀態(tài)材料206的實(shí)施例被非?？斓丶訜岬?300C，諸如通過(guò)脈沖，則它可以在一微秒內(nèi)或者甚至更快地結(jié)晶。對(duì)于相變狀態(tài)材料206，結(jié)晶相比無(wú)定形相在能量方面更有利(較低的自由能)。但是，如果相變狀態(tài)材料206的實(shí)施例的結(jié)晶體積(crystalline volume)被加熱到高于相變狀態(tài)材料206的熔解溫度,諸如至溫度〉?650C,然后，使其快速地冷卻，則相變狀態(tài)材料206可以回到無(wú)定形相。
[0035]在設(shè)置狀態(tài)下，相變狀態(tài)材料206的一部分可以處于結(jié)晶或半結(jié)晶狀態(tài)，或至少相變狀態(tài)材料206的小細(xì)絲(small filament)可以是導(dǎo)電的。在復(fù)位狀態(tài)，相變狀態(tài)材料206的至少一部分可以是無(wú)定形或半無(wú)定形狀態(tài)。無(wú)定形或半無(wú)定形狀態(tài)下的相變狀態(tài)材料206的電阻可以大于結(jié)晶或半結(jié)晶狀態(tài)下的相變狀態(tài)材料206的電阻。應(yīng)該理解，復(fù)位和設(shè)置分別與無(wú)定形和結(jié)晶狀態(tài)的關(guān)聯(lián)是慣例(convention)，至少可以采用相對(duì)慣例。
[0036]存儲(chǔ)在PCMS單元200中的信息可以通過(guò)檢查PCMS單元200的Vth來(lái)讀取，這可能間接地測(cè)量相變狀態(tài)材料206的電阻。作為示例，為讀取PCMS單元200的狀態(tài)，可以使用列線210和行線220，向PCMS單元200提供劃界電壓VDM，并且可以使用例如感應(yīng)放大器(未示出)，對(duì)照閾值電流比較流過(guò)PCMS單元200的結(jié)果電流。如果Vdm大于PCMS單元200的Vth，則可能有大于閾值電流的大量的電流流過(guò)PCMS單元200，這指示相變狀態(tài)材料206處于設(shè)置狀態(tài)。如果Vdm小于PCMS單元200的VTH，則流過(guò)PCMS單元200的電流可能比閾值電流小得多，這指示相變狀態(tài)材料206處于復(fù)位狀態(tài)。在替換實(shí)施例中，可以對(duì)源電阻施加VDM，可以感應(yīng)所產(chǎn)生的跨相變狀態(tài)材料的電壓，代替電流。
[0037]在對(duì)相變狀態(tài)材料206編程或讀取過(guò)程中，可以使用0TS202來(lái)訪問(wèn)相變狀態(tài)材料206。0TS202可以包括作為開(kāi)關(guān)來(lái)操作的雙向材料，該開(kāi)關(guān)取決于跨雙向材料施加的電壓電勢(shì)的量而斷開(kāi)或接通。off (斷開(kāi))狀態(tài)可以是基本上不導(dǎo)電的狀態(tài)，on(接通)狀態(tài)可以是基本上導(dǎo)電的狀態(tài)。例如，0TS202可以具有Vth，如果跨0TS202施加小于0TS202的Vth的電壓電勢(shì)，那么，0TS202可以保持?jǐn)嚅_(kāi)或處于相對(duì)較高的電阻狀態(tài)，以便很少或沒(méi)有電流流過(guò)PCMS單元200?？闪磉x地，如果跨0TS202施加大于0TS202的閾值電壓的電壓電勢(shì)，那么，0TS202可以接通并在相對(duì)較低的電阻狀態(tài)下操作，以便電流流過(guò)PCMS單元200。換言之，如果跨0TS202施加小于VTH，則0TS202可以處于基本上不導(dǎo)電的狀態(tài)，如果跨0TS202施加大于Vth，則0TS202可以處于基本上導(dǎo)電的狀態(tài)。0TS202還可被稱為訪問(wèn)設(shè)備或隔離設(shè)備。其他實(shí)施例還可以使用其他設(shè)備作為訪問(wèn)設(shè)備或隔離設(shè)備，諸如傳統(tǒng)的二極管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。
[0038]在某些實(shí)施例中，0TS202可以使用硫族化物或雙向材料，并可以稱為雙向閾值開(kāi)關(guān)，或簡(jiǎn)單地，雙向開(kāi)關(guān)。0TS202的開(kāi)關(guān)材料可以是位于兩個(gè)電極之間的處于基本上無(wú)定形狀態(tài)的材料，其通過(guò)施加預(yù)定電流或電壓電勢(shì)，可以重復(fù)地并且可逆地在較高電阻off狀態(tài)(可以大于大約10兆歐姆(ΜΩ))和相對(duì)較低的電阻on狀態(tài)(可以小于大約1000歐姆(Ω))之間切換。在所示出的實(shí)施例中，0TS202可以是兩端子設(shè)備，其可以具有類(lèi)似于處于無(wú)定形狀態(tài)的相變存儲(chǔ)器元件的電流-電壓(ι-v)特征。然而，與相變存儲(chǔ)器元件不同的是，0TS202的開(kāi)關(guān)材料可以不改變相位。S卩，0TS202的開(kāi)關(guān)材料可能不是可編程的材料，結(jié)果，0TS202可以不是能夠存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)器設(shè)備。例如，0TS202的開(kāi)關(guān)材料可以永久地保持無(wú)定形，ι-v特征在整個(gè)使用壽命內(nèi)保持不變。
[0039]圖3是示出了作為圖350中的PCMS單元電壓和圖360中的PCMS單元200的閾值電壓分布的函數(shù)的PCMS單元電流的表示。更具體而言，圖350包括對(duì)于跨PCMS單元200施加的電壓范圍，在PCMS單元200的相變狀態(tài)材料206處于結(jié)晶/半結(jié)晶相位的情況下，由PCMS單元200攜帶的單元電流的曲線356。圖350還包括對(duì)于跨PCMS單元200施加的電壓范圍，在相變狀態(tài)材料206處于無(wú)定形/半無(wú)定形相位或復(fù)位狀態(tài)的情況下，由PCMS單元200攜帶的單元電流的曲線358。
[0040]如圖350所示，設(shè)置閾值電壓Vth set370對(duì)應(yīng)于曲線356中的拐點(diǎn)，在那里，處于設(shè)置狀態(tài)的PCMS單元200對(duì)于單元電壓中的細(xì)微的變化，開(kāi)始表現(xiàn)出非常大的單元電流的變化，大于閾值電流ITH，352。例如，在某些實(shí)施例中，在跨PCMS單元200施加的電壓小于Vthset370的低電壓或低電場(chǎng)模式下，PCMS單元200可以關(guān)閉或有效地不導(dǎo)電，并表現(xiàn)出可能大于大約10ΜΩ的相對(duì)較高的電阻。在其他實(shí)施例中，高電阻狀態(tài)下的PCMS單元200的電阻可能比IOM Ω低得多，諸如大約IOOkQ。PCMS單元200的絕對(duì)電阻不重要，只要可以可靠地區(qū)別設(shè)置和復(fù)位狀態(tài)下的PCMS單元200的電阻的相對(duì)差。PCMS單元200可以保持基本上不導(dǎo)電，直到施加至少等于大約Vth srt370的電壓，其可以將PCMS單元200切換為導(dǎo)電——相對(duì)低電阻on狀態(tài)。如果跨PCMS單元200施加大于大約Vth srt370的電壓電勢(shì)，則針對(duì)施加的電壓的細(xì)微的變化，由PCMS單元200攜帶的電流顯著變化，如在曲線356的高度導(dǎo)電區(qū)域353可以看出的。
[0041]類(lèi)似地，復(fù)位的閾值電壓VTH Keset380對(duì)應(yīng)于曲線358中的拐點(diǎn)，在那里，處于復(fù)位狀態(tài)的PCMS單元200對(duì)于單元電壓中的細(xì)微的變化，開(kāi)始表現(xiàn)出非常大的單元電流的變化，大于Ith352。例如，如果跨PCMS單元200施加至少大約Vth Keset380的電壓電勢(shì)，則針對(duì)施加的電壓的細(xì)微的變化，由PCMS單元200攜帶的電流顯著變化，如在曲線358的高度導(dǎo)電區(qū)域353可以看出的。在設(shè)備被編程之后非常短的時(shí)間長(zhǎng)度，諸如100微微秒(ps)，Vthset370和Vth Keset380的值可以稱為額定Vth值。
[0042]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，跨PCMS單元200施加的用以確定PCMS單元200的當(dāng)前狀態(tài)的目標(biāo)電壓(可以在Vth Srt370和VTHJtesrt380之間)，可以稱為劃界電壓(VDM)。由于如圖356、358所示的PCMS單元200的非線性特性，如果跨處于設(shè)置狀態(tài)的PCMS單元200維持VDM，則施加VDM可能導(dǎo)致非常高的電流。隨著通過(guò)電阻跨PCMS單元200施加VDM，可以跨PCMS單元200創(chuàng)建可能依賴于PCMS單元200的當(dāng)前狀態(tài)的電壓波形。電阻可以是與VDM的源串聯(lián)的單獨(dú)的元件，或者它可以是用于將VDM的源連接到PCMS單元200的驅(qū)動(dòng)器或開(kāi)關(guān)中所固有的。通過(guò)嘗試跨處于設(shè)置狀態(tài)的PCMS單元200施加VDM所產(chǎn)生的電壓波形可能決不會(huì)達(dá)到VDM，雖然它可能不會(huì)超出VDM，并可能在較短時(shí)間內(nèi)上升到閾值電壓Vth Srt370，然后，下降回導(dǎo)電電壓351，該導(dǎo)電電壓351隨著電流的大的變化而可能只有稍微的變化，如曲線356的高度導(dǎo)電的區(qū)域353所示。通過(guò)嘗試跨處于復(fù)位狀態(tài)的PCMS單元200施加VDM所產(chǎn)生的電壓波形可能上升到VDM，并停留在該電壓處或其靠近。在設(shè)置或者復(fù)位狀態(tài)下，PCMS單元200的電壓波形的長(zhǎng)度，取決于在實(shí)施例中所使用的技術(shù)的細(xì)節(jié)，但是，可以長(zhǎng)至足以使PCMS單元200的狀態(tài)被確定。[0043]圖360示出了多個(gè)PCMS單元的電壓閾值分布的概念表示。更具體而言，圖360示出了多個(gè)PCMS單元的相應(yīng)的設(shè)置閾值電壓和復(fù)位閾值電壓是如何沿著單元電壓范圍分布的，其中，垂直軸可以被視為在特定狀態(tài)下在特定電壓電平表現(xiàn)出Vth的PCMS單元的百分t匕。分布可以表示單一集成電路管芯上的或分布在多個(gè)集成電路管芯上的大量的PCMS單元，還可表示各種操作電壓、操作溫度上的變化，進(jìn)程變化或可能影響Vtm的其他參數(shù)。在生產(chǎn)環(huán)境中，可以測(cè)試集成電路管芯，或表示集成電路管芯的較大的組的管芯的樣本，以確保該管芯或管芯組的Vtm落在由目標(biāo)分布所表示的設(shè)計(jì)參數(shù)內(nèi)。
[0044]圖360的第一分布DSet372表示在相變狀態(tài)材料處于設(shè)置狀態(tài)的情況下多個(gè)PCMS單元的Vth的示例性組。DSet372可由一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來(lái)表征,這些參數(shù)包括但不限于,一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)度量(諸如，但不限于，分布平均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)偏差等等)的各種組合中的任何一種。在至少一個(gè)實(shí)施例中，Vth srt370可以是DSrt372的平均值。類(lèi)似地，圖360的第二分布DKesrt382表示在單元處于復(fù)位狀態(tài)的情況下多個(gè)PCMS單元的Vth的示例性組。DKesrt382也可由如上文所描述的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來(lái)表征，并且在至少一個(gè)實(shí)施例中，VTH Eeset380可以是DKeset382的平均值。
[0045]作為示例而非限制，DSrt372被示為以Vth srt370為中心，并具有擴(kuò)展374。特定設(shè)備的設(shè)置狀態(tài)下的單元的Vth可以落在Vth set370土擴(kuò)展374的范圍內(nèi)。DKeset382被示為以VthKeset380為中心，帶有擴(kuò)展384。特定設(shè)備的復(fù)位狀態(tài)下的單元的Vth可以落在VTH Keset380土擴(kuò)展384的范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，沿著單元電壓范圍的DSet372和DKeset382中的任何一個(gè)或者兩者的位置和/或形狀可以變化，這取決于不同的實(shí)施例。
[0046]圖4是示出了 PCMS單元200的Vth Keset與時(shí)間的對(duì)數(shù)關(guān)系的表示的示圖440。可以為Vth srt繪制可比較的圖，并且雖然絕對(duì)電壓電平將較低，但是這樣的圖的基本特點(diǎn)可以是類(lèi)似的。由于PCMS系統(tǒng)的雙向的或其他相變狀態(tài)材料的結(jié)構(gòu)松弛，因此，PCMS單元200在設(shè)置或者復(fù)位狀態(tài)下的Vth可以隨著時(shí)間的推移而增大。這樣的增大此處被稱為閾值電壓漂移。
[0047]圖440示出了 PCMS單元200的Vrajtesrt的閾值電壓漂移Λ Vdrift (AVgif) 460的概念表示，基于可以通過(guò)模擬來(lái)確定的多個(gè)離散數(shù)據(jù)點(diǎn)461-465，單個(gè)PCMS單元200的測(cè)量值、單個(gè)集成電路管芯上的多個(gè)PCMS單元的測(cè)量值，或多個(gè)集成電路管芯上的多個(gè)PCMS單元的測(cè)量值。AVtoifJeo示出了在使用對(duì)數(shù)時(shí)間標(biāo)度表示的時(shí)域內(nèi)Vrajtesrt范圍上的變化。由于可允許測(cè)試的時(shí)間量的約束，可以測(cè)試以累積離散數(shù)據(jù)點(diǎn)461-465的時(shí)域可能是有限的，但是，對(duì)于許多實(shí)施例，由于相變狀態(tài)材料206的物理性能，AVdrift460的斜率可以是相對(duì)固定的，甚至對(duì)于用于獲取離散數(shù)據(jù)點(diǎn)461-465的時(shí)域之前和之后的時(shí)間。
[0048]在各種實(shí)施例中，Vth中的變化實(shí)質(zhì)上與時(shí)間對(duì)數(shù)線性地變化。因此，可以通過(guò)計(jì)算Vth的漂移率Rtift (Rg移)，來(lái)預(yù)測(cè)PCMS單元200被編程之后的特定時(shí)間的PCMS單元200的Vth值。在某些實(shí)施例中，可以通過(guò)對(duì)PCMS設(shè)備的性能的設(shè)計(jì)測(cè)試，來(lái)確定Vth漂移的Rtoift,其可以是Λνωη460的斜率。作為示例而非限制，PCMS單元(或多個(gè)單元)的閾值電壓Vth可被重復(fù)地評(píng)估，諸如在PCMS單元200中編程了特定狀態(tài)之后的時(shí)間t1;以及再次地在編程之后的時(shí)間t2。可以計(jì)算斜率Rtift，例如，按照:
[0049]Rdrift= [VTH (t2) -Vth (t) ] / [log (t2) -log (t) ] = [VTH (t2) -Vth U1) ] / [log (t2/1)]
[0050]在某些實(shí)施例中，Vth srt可以以與Vrajtesrt不同的速率漂移——給定Rtoift的不同的值，取決于PCMS單元200的狀態(tài)，但是各實(shí)施例不僅限于此方面。應(yīng)該理解，AVtoift只是示例性的，以及AVdHft460可以不同地表現(xiàn)出閾值電壓值的各種變化中的任何一種，這些變化實(shí)質(zhì)上與各種時(shí)間值中的任何時(shí)間值的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系。其他實(shí)施例可以具有隨著時(shí)間的推移而漂移的不同的電特性，諸如存儲(chǔ)器單元的電阻。其他實(shí)施例可以表現(xiàn)出不與時(shí)間對(duì)數(shù)成線性關(guān)系的漂移特征。只要漂移在至少tfin之前的時(shí)間是單調(diào)的、可重復(fù)的并且可預(yù)測(cè)的，那么漂移的準(zhǔn)確的特征可以是不重要的，且材料可以適于各實(shí)施例。
[0051 ] 一旦確定了 Rtoift,就可以使用Rfcift來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間點(diǎn)的VTH。例如，如果Δ Vdrift460示出了在PCMS單元200被編程為復(fù)位狀態(tài)之后的Ims的時(shí)間Vrajtesrt穿過(guò)大約
2.8V,且Rtoift每十秒具有大約0.07V的值，則可以預(yù)料，Vth K_t的值在編程之后的I秒可大約是3.1V，而在編程之后的一年，大約3.6V:
[0052]Vth Eesetilyr=3.1V+0.7V * log (3.15xl07) =3.6V
[0053]圖5是一組圖510、520、540、550，示出了 PCMS單元閾值電壓在多個(gè)離散時(shí)間點(diǎn)的分布。如就圖360所描述的，分布可以表示單一集成電路管芯上的或分布在多個(gè)集成電路管芯上的大量的PCMS單元，并且還可表示各種操作電壓、操作溫度上的變化，進(jìn)程變化或可能影響Vtm的其他參數(shù)。圖510示出了在時(shí)間νΔ的DSrt(tQ)512和DK_t(tQ)514，時(shí)間
是、之后發(fā)生的非常短時(shí)間長(zhǎng)度，諸如在時(shí)間tQ之后的lOOps。圖520示出了在時(shí)間tverify 的 DSet (tyerify) Φ 設(shè)置(t 驗(yàn)證))522 和 DReset (tVerify) Φ 復(fù)位(t 驗(yàn)證))524。圖 540 不出了在時(shí)間tinit的““)542和^咖)544。圖550示出了在時(shí)間tfin的Dset (tfin) 552和Difeset (tfin) 554。不同的時(shí)間點(diǎn)具有下列相對(duì)關(guān)系:
[0054]t0〈tverify ^ tinit〈tfin
[0055]查看各種圖形，可以看到Vth漂移的效果，Dset (tQ) 512在Dsrt (tverify) 522之前，而0^(、_)522在^(\1^)542之前，依次類(lèi)推。同樣，0^^(0514在
^Eeset ("^Verify) 524 前發(fā)生，依次類(lèi)推。為確定可以被用作VvwifyI 12的VDM，可以選擇Dsrt(tVOTify)522的最大值和DEeset (t0)的最小值之間的值，諸如VVOTify112。可以用于VMad114的Vdm可以在Dsrt (tf in) 552的最大值和DKeset(tinit)544的最小值之間選擇。
[0056]可以使用因素集合來(lái)幫助確定tfin和tinit，該因素集合包括設(shè)備的目標(biāo)操作電壓，特定相變狀態(tài)材料206的Dset(tQ)512和DKeset(tQ)514、期望的tVOTify時(shí)間，以及Vth的漂移率，?？梢杂?jì)算tfin的值，以便Dltesrt (tfin) 554的最大值可以剛好低于設(shè)備的目標(biāo)操作電壓，以確保任何PCMS單元200都可以被編程，而不會(huì)超出操作電壓。如果設(shè)備具有電荷泵或用于提供大于操作電壓的電壓的其他機(jī)構(gòu)，則較長(zhǎng)的tfin也是可能的。一旦確定了 tfin，就可以計(jì)算tinit的值，以便Dlteset (tinit) 544的最小值不小于Dset (tfin) 552的最大值，且?guī)в幸恍┯嗔?，從而允許為V—114選擇有效值，該有效值將在tinit和tfin之間的任何時(shí)間點(diǎn)將打開(kāi)處于設(shè)置狀態(tài)的任何單元并且不打開(kāi)處于復(fù)位狀態(tài)的任何單元?？梢曰谀繕?biāo)設(shè)備性能，來(lái)選擇tVOTify的值，以便可以快速地驗(yàn)證編程操作，而不依賴于為tfin或tinit選擇的值。
[0057]其他實(shí)施例可以首先基于性能要求，選擇tinit的值，然后，將tfin選擇為比DReset (tinit) 544的最小值更低的具有Dsrt (tf J 552的最大值的最長(zhǎng)可能時(shí)間。一些實(shí)施例還可包括用于選擇tfin和tinit的Vraid周?chē)念~外余量，以允許Vraad的輕微變化。
[0058]圖6是使用帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的實(shí)施例的計(jì)算或存儲(chǔ)系統(tǒng)600的框圖，包括耦合到存儲(chǔ)器設(shè)備610的處理器601，帶有控制/地址線603和數(shù)據(jù)線604。在某些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)和控制可以使用相同線。處理器601可以是外部微處理器、微控制器，或某種其他類(lèi)型外部控制電路。在某些實(shí)施例中，處理器601可以與存儲(chǔ)器設(shè)備610集成在相同封裝中或者甚至相同管芯中。在某些實(shí)施例中，處理器601可以與控制電路611集成，從而使相同電路中的某些用于兩種功能。處理器601可以具有外部存儲(chǔ)器，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)，用于存儲(chǔ)程序和中間數(shù)據(jù)，或者它可以具有內(nèi)部RAM或ROM。在某些實(shí)施例中，處理器可以使用存儲(chǔ)器設(shè)備610來(lái)進(jìn)行程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在處理器601上運(yùn)行的程序可以實(shí)現(xiàn)許多不同的功能，包括，但不僅限于，操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、壞單元或塊映射，存儲(chǔ)器刷新以確保沒(méi)有PCMS單元年齡超過(guò)tfin、對(duì)特定PCMS單元延遲讀取操作直到已流逝\_時(shí)間，以及錯(cuò)誤管理。計(jì)算或存儲(chǔ)系統(tǒng)600的框圖已經(jīng)簡(jiǎn)化，以聚焦于對(duì)理解本發(fā)明有幫助的存儲(chǔ)器的特征。
[0059]在某些實(shí)施例中，提供了外部連接602。外部連接602耦合到處理器601，并使處理器601與外部設(shè)備進(jìn)行通信。在存儲(chǔ)系統(tǒng)的情況下，可以使用外部連接602來(lái)提供帶有非易失性存儲(chǔ)器的外部設(shè)備?？梢允褂猛獠窟B接602來(lái)使用標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議連接到計(jì)算機(jī)或諸如手機(jī)或數(shù)碼相機(jī)之類(lèi)的其他智能設(shè)備。外部連接可以與其兼容的計(jì)算機(jī)通信協(xié)議的示例包括，但不僅限于，下列協(xié)議的任何版本:通用串行總線(USB)、串行高級(jí)技術(shù)附件(SATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連(SCSI)、光纖通道、并行高級(jí)技術(shù)附件(PATA)、集成驅(qū)動(dòng)器電子電路(IDE)、以太網(wǎng)、IEEE-1394、安全數(shù)字卡接口 (SD卡)、Compact Flash(緊湊閃速)接口、存儲(chǔ)器棒接口、外圍組件互連(PCI)或PCI Express。
[0060]存儲(chǔ)器設(shè)備610可以包括此處所討論的帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器單元的陣列620。PCMS陣列620中的相應(yīng)的PCMS單元200包括相變狀態(tài)材料206的一部分，并可以可任選地包括諸如底電極208和中間電極204之類(lèi)的加熱元件，和/或諸如雙向閾值開(kāi)關(guān)(OTS)設(shè)備202之類(lèi)的訪問(wèn)/隔離設(shè)備。PCMS陣列620可按成排的字線行和成排的位線列來(lái)布置，且相應(yīng)的行使用行線220，相應(yīng)的列使用列線210。
[0061 ] 可以由控制電路611接收和解碼地址信號(hào)和控制信號(hào)603，控制電路611可以控制行解碼器624以控制到PCMS陣列620的行線，以及控制列解碼器625來(lái)控制列線。I/O電路613可以耦合到數(shù)據(jù)線604，從而使數(shù)據(jù)從處理器601接收到并發(fā)送到處理器601。感測(cè)電路626可以耦合到PCMS陣列620，并確定選擇的PCMS單元的邏輯狀態(tài)。定時(shí)器614可以測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度，以允許確定諸如tVOTify、和tinit之類(lèi)的時(shí)間間隔并將其傳遞到存儲(chǔ)器設(shè)備610內(nèi)的各種其他電路。定時(shí)器614可以在存儲(chǔ)器設(shè)備610內(nèi)、在處理器601內(nèi)，或?qū)崿F(xiàn)為存儲(chǔ)器設(shè)備610或處理器601外部的單獨(dú)的功能。在某些實(shí)施例中，計(jì)時(shí)器614可以使用自由運(yùn)轉(zhuǎn)的或選通時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)器。定時(shí)器614的其他實(shí)施例可以使用通過(guò)電阻器或其他模擬技術(shù)來(lái)進(jìn)行電容器充電，來(lái)測(cè)量時(shí)間。定時(shí)器614的一些實(shí)施例可以使用在存儲(chǔ)器設(shè)備610內(nèi)的控制器上運(yùn)行的固件或單獨(dú)的微控制器，而其他實(shí)施例可以使用在處理器601上運(yùn)行的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)器614。系統(tǒng)600可以使用上文所描述的方法或機(jī)制中的任何一種，或用于測(cè)量此處所描述的各種時(shí)間間隔的其他方法或機(jī)制。
[0062]編程電路615可以生成適合于改變PCMS單元200中的相變材料206的相位的電信號(hào)，并可以將那些電信號(hào)傳遞到存儲(chǔ)器設(shè)備610中的各種其他電路，以編程如此處所描述的特定PCMS單元或PCMS單元組。驗(yàn)證電路可以通過(guò)與如此處所描述的存儲(chǔ)器設(shè)備610的各種其他塊進(jìn)行通信，在PCMS單元被編程之后的t_ify時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行對(duì)任何PCMS單元的驗(yàn)證操作。讀取電路619可以通過(guò)與如此處所描述的存儲(chǔ)器設(shè)備610的各種其他塊進(jìn)行通信，響應(yīng)于來(lái)自處理器601或其他設(shè)備的讀取請(qǐng)求，執(zhí)行讀取操作。
[0063]諸如tVOTify、tinit、tfin、Vverify,以及VMad之類(lèi)的各種參數(shù)可以不在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)確定，并可以在制造集成電路管芯之后輸入到存儲(chǔ)器設(shè)備610或系統(tǒng)600中。在某些實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)的參數(shù)中的一些或全部可以使用可編程熔絲(fuse)或鏈路被編程到存儲(chǔ)器設(shè)備610的管芯中。其他實(shí)施例可以使用用于在存儲(chǔ)器設(shè)備610或系統(tǒng)600中確定參數(shù)的其他方法，諸如以軟件或其他技術(shù)輸入引腳短接(pin strapping)或常數(shù)。
[0064]存儲(chǔ)器設(shè)備610的一些實(shí)施例可以包括跟蹤在過(guò)去的一定量的時(shí)間內(nèi)(諸如在tinit時(shí)間內(nèi))被編程的一組PCMS單元的跟蹤列表。可以使用跟蹤列表來(lái)判斷在接收到讀取請(qǐng)求時(shí)是否可以讀取特定PCMS單元。在某些實(shí)施例中，如果在過(guò)去的tinit時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)PCMS單元被編程，則存儲(chǔ)器設(shè)備610可以在執(zhí)行讀取操作之前進(jìn)行等待直到已流逝tinit時(shí)間。在其他實(shí)施例中，如果PCMS單元被包括在跟蹤列表中，存儲(chǔ)器設(shè)備可以使用不同的Vdm來(lái)讀取PCMS單元。跟蹤列表可以實(shí)現(xiàn)為內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器或允許一定數(shù)量的PCMS單元地址連同有關(guān)PCMS單元何時(shí)最后被編程的信息一起被存儲(chǔ)的其他塊。
[0065]圖6中所示出的系統(tǒng)被簡(jiǎn)化以促進(jìn)對(duì)存儲(chǔ)器的特征的基本理解。許多不同的實(shí)施例也是可以的，包括使用單一處理器601來(lái)控制多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備610，以提供更多存儲(chǔ)空間。在某些實(shí)施例中，可以包括附加功能，諸如驅(qū)動(dòng)監(jiān)視器，及其他面向人類(lèi)的I/O的設(shè)備視頻圖形控制器。此外，處理器601還可以通過(guò)指令的程序，例如，軟件，來(lái)配置，以實(shí)現(xiàn)此處所討論的所要求保護(hù)的主題，以控制存儲(chǔ)器設(shè)備610以及包括PCMS陣列620的其電路。在這樣的實(shí)施例中，軟件可以在此處所描述的設(shè)備和/或系統(tǒng)的各方面，在在其上存儲(chǔ)了指令的制品上可觸摸地實(shí)現(xiàn)，所述指令，如果由諸如處理器601之類(lèi)的機(jī)器執(zhí)行，執(zhí)行如此處所描述的快速驗(yàn)證相變存儲(chǔ)器陣列620的方法的各方面，但是所要求保護(hù)的主題的范圍不限于此方面。
[0066]圖7A是相變存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的實(shí)施例的流程圖700。方法在701框，其中，可以接收將諸如“O”或“I”值之類(lèi)的預(yù)期值寫(xiě)入到PCMS單元的請(qǐng)求。在框702，PCMS單元可以被編程為預(yù)期狀態(tài)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，預(yù)期狀態(tài)是已經(jīng)適當(dāng)?shù)乇痪幊虨轭A(yù)期值的PCMS單元的狀態(tài)，該預(yù)期值是作為對(duì)該P(yáng)CMS單元的寫(xiě)入的一部分而被接收到的。在在PCMS單元被編程之后的時(shí)間(該時(shí)間在tVOTify時(shí)間間隔內(nèi))，在框703，可以使用VVCTify作為Vdm來(lái)驗(yàn)證PCMS單元。在框704，可以檢查驗(yàn)證的結(jié)果以查看PCMS單元是否處于預(yù)期狀態(tài)。在某些實(shí)施例中，如果由驗(yàn)證操作讀取的數(shù)據(jù)不匹配被編程到PCMS單元的數(shù)據(jù)，則可以在框702重新編程PCMS單元，并且在框703，重新驗(yàn)證該P(yáng)CMS單元。如果PCMS單元沒(méi)有適當(dāng)?shù)仳?yàn)證，則其他實(shí)施例可以簡(jiǎn)單地標(biāo)記錯(cuò)誤，從而允許其他高級(jí)別進(jìn)程管理錯(cuò)誤。如果在框704驗(yàn)證判斷PCMS單元已經(jīng)被適當(dāng)?shù)鼐幊?，則方法在框705等待該P(yáng)CMS單元的下一讀取請(qǐng)求。如果接收到對(duì)于該P(yáng)CMS單元的讀取請(qǐng)求，則在框706，評(píng)估自PCMS單元被編程起已流逝的時(shí)間，以查看自PCMS單元被編程起是否已流逝了至少tinit時(shí)間。如果讀取請(qǐng)求的時(shí)間是在tinit之后，則在框707，使用Vread作為VDM，讀取PCMS單元，并且方法在框705再次等待對(duì)該P(yáng)CMS單元的下一讀取。如果在框704發(fā)現(xiàn)讀取請(qǐng)求的時(shí)間是在tinit之前，則在框707中使用VMad作為Vdm來(lái)讀取PCMS單元之前，方法可以在框708中進(jìn)行等待直至已流逝至少tinit時(shí)間。然后，方法可以在框705等待另一個(gè)讀取請(qǐng)求。[0067]圖7B是描述用于帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器的快速驗(yàn)證的各實(shí)施例(諸如流程圖700中所描述的方法)的驗(yàn)證或讀取操作的實(shí)施例的流程圖730。可以使用由流程圖730所描述的方法來(lái)提供關(guān)于在流程圖700的框703和707出現(xiàn)的操作的更多細(xì)節(jié)。在框731，利用可以用于驗(yàn)證或讀取操作的特定電壓電平來(lái)請(qǐng)求對(duì)PCMS單元的讀取或驗(yàn)證。在框732中，跨PCMS單元施加指定的特定電壓電平，作為VDM。取決于PCMS單元的狀態(tài)，所施加的Vdm可以打開(kāi)PCMS單元，從而允許電流流過(guò)PCMS單元，或關(guān)閉PCMS單元，此時(shí)，如果有電流流過(guò)PCMS單元的話，也是很小的。在框733，對(duì)照閾值電流ITH，評(píng)估流過(guò)PCMS單元的電流。如果流過(guò)PCMS單元的電流大于ITH，則在框735，PCMS單元被判斷為被設(shè)置。如果流過(guò)PCMS單元的電流小于Ith，則在框734，PCMS單元被判斷為被復(fù)位。
[0068]應(yīng)該理解，參考示例性實(shí)施例說(shuō)明了所要求保護(hù)的主題，所要求保護(hù)的主題不僅限于上文給出的具體細(xì)節(jié)。在說(shuō)明書(shū)對(duì)其他實(shí)施例的引用屬于當(dāng)前所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0069]任何對(duì)設(shè)備的引用可以包括組件、電路、模塊或其中設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)如由放在設(shè)備之前的修改器所指示的目的或描述的任何這樣的機(jī)制。然而，組件、電路、模塊，或任何這樣的機(jī)制不一定對(duì)設(shè)備構(gòu)成特定限制。
[0070]說(shuō)明書(shū)中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“其他實(shí)施例”等等的引用意味著結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特征被包括在所要求保護(hù)的主題的至少一些實(shí)施例中，但不一定包括在所有實(shí)施例中。“實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)施例”，或“一些實(shí)施例”的出現(xiàn)不一定都是指相同實(shí)施例。
[0071]如果說(shuō)明書(shū)陳述組件、特征、結(jié)構(gòu)，或特征“可能”、“可以”被包括，則該特定組件、特征、結(jié)構(gòu)，或特征不一定必須被包括。如果說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求書(shū)引用“一個(gè)”元素，則并不意味著只有一個(gè)元素。如果說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求書(shū)引用“額外的”元素，則不排除有一個(gè)以上的額外的元素。如此處所使用的，術(shù)語(yǔ)“耦合”包括直接和間接連接。此外，在第一和第二設(shè)備耦合的情況下，包括有源設(shè)備的中間設(shè)備可以定位在它們之間。
[0072]了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)，可以作出前述的描述和附圖的許多其他變體。實(shí)際上，所要求保護(hù)的主題不僅限于上文所描述的細(xì)節(jié)，顯而易見(jiàn)的是，在不偏離所要求保護(hù)的主題的范圍和/或意圖的情況下，或在不犧牲所有其優(yōu)點(diǎn)的情況下，可以對(duì)組件的形式、結(jié)構(gòu)和/或布局作出各種更改，前面所描述的本文中的形式只是其說(shuō)明性的實(shí)施例，和/或進(jìn)一步說(shuō)明而不會(huì)提供本質(zhì)的更改。包含和/或包括這樣的更改是權(quán)利要求的意圖。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 通過(guò)跨至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加不超出第一劃界電壓的第一電壓波形，來(lái)在將所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件編程到預(yù)期狀態(tài)之后的驗(yàn)證時(shí)間間隔內(nèi)驗(yàn)證所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件的狀態(tài)處于所述預(yù)期狀態(tài)；以及 通過(guò)跨所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加不超出第二劃界電壓的第二電壓波形，來(lái)在對(duì)所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件編程之后的預(yù)定時(shí)間間隔之后，讀取所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件的所述狀態(tài)，其中所述第二劃界電壓大于所述第一劃界電壓，并且所述預(yù)定時(shí)間間隔至少與所述驗(yàn)證時(shí)間間隔一樣長(zhǎng)； 其中所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件具有隨著時(shí)間而變化的電特性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件是帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器(PCMS)存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)元件具有閾值電壓，所述閾值電壓是隨著時(shí)間而變化的所述電特性；以及 其中通過(guò)對(duì)所述PCMS存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程，所述閾值電壓從漂移的閾值電壓被返回到額定閾值電壓，其中由于所述PCMS存儲(chǔ)元件的所述閾值電壓隨時(shí)間的推移的漂移，所述漂移的閾值電壓高于所述額定閾值電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述驗(yàn)證時(shí)間間隔不大于大約I微秒(μ s)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述驗(yàn)證時(shí)間間隔不大于大約100納秒(ns)，且所述預(yù)定時(shí)間間隔在大約I毫秒(ms)和大約10毫秒之間。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 如果在對(duì)所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件編程之后的所述預(yù)定時(shí)間間隔期間接收到讀取請(qǐng)求，則在通過(guò)跨所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加所述第二電壓波形讀取所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件的所述狀態(tài)之前，進(jìn)行等待直至已流逝所述預(yù)定時(shí)間間隔。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 如果所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件的所述狀態(tài)未被驗(yàn)證為所述預(yù)期狀態(tài)，則將所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件重新編程為所述預(yù)期狀態(tài)；以及 通過(guò)跨所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加不超出所述第一劃界電壓的所述第一電壓波形，在對(duì)所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件重新編程之后的所述驗(yàn)證時(shí)間間隔內(nèi)，重新驗(yàn)證所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件的所述狀態(tài)是所述預(yù)期狀態(tài)。
7.—種設(shè)備,包括: 存儲(chǔ)元件陣列，其中至少一個(gè)存儲(chǔ)元件被包括在所述存儲(chǔ)元件陣列中； 驗(yàn)證電路，用以通過(guò)跨所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加不超出第一劃界電壓的第一電壓波形，在對(duì)所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件編程之后的驗(yàn)證時(shí)間間隔內(nèi)，驗(yàn)證所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件已被適當(dāng)?shù)鼐幊蹋? 讀取電路，用于通過(guò)跨所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加不超出第二劃界電壓的第二電壓波形，來(lái)響應(yīng)于讀取請(qǐng)求而讀取所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件，所述第二劃界電壓大于所述第一劃界電壓； 其中所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件具有隨著時(shí)間而變化的電特性。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件包括硫族化物材料。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件是帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器(PCMS)存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)元件具有閾值電壓，所述閾值電壓是隨著時(shí)間而變化的所述電特性；以及 其中通過(guò)對(duì)所述PCMS存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程，所述閾值電壓從漂移的閾值電壓被返回到額定閾值電壓，其中由于所述PCMS存儲(chǔ)元件的所述閾值電壓隨著時(shí)間的推移的漂移，所述漂移的閾值電壓高于所述額定閾值電壓。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述驗(yàn)證時(shí)間間隔不大于大約I微秒(μ s)。
11.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，還包括: 定時(shí)器，用于測(cè)量對(duì)所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件編程之后的預(yù)定時(shí)間間隔，其中所述預(yù)定時(shí)間間隔至少與所述驗(yàn)證時(shí)間間隔一樣長(zhǎng)； 其中如果在所述預(yù)定時(shí)間間隔期間接收到讀取請(qǐng)求，則所述讀取電路在讀取所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件的所述狀態(tài)之前，進(jìn)行等待直至已流逝所述預(yù)定時(shí)間間隔。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述驗(yàn)證時(shí)間間隔不大于大約100納秒(ns)，并且所述預(yù)定時(shí)間間隔在大約I毫秒(ms)和大約10毫秒之間。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間間隔是在晶片制造之后在所述設(shè)備中確定的。
14.一種系統(tǒng),包括: 處理器；以及 耦合到所述處理器的存儲(chǔ)器電路； 其中所述處理器能夠讀取數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到所述存儲(chǔ)器電路中；以及 其中所述存儲(chǔ)器電路包括: 至少一個(gè)存儲(chǔ)元件； 驗(yàn)證電路，用于通過(guò)跨所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加不超出第一劃界電壓的第一電壓波形，在對(duì)所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件編程之后的驗(yàn)證時(shí)間間隔內(nèi)，驗(yàn)證所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件已被適當(dāng)?shù)鼐幊蹋? 讀取電路，用于通過(guò)跨所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件施加不超出第二劃界電壓的第二電壓波形，來(lái)響應(yīng)于來(lái)自所述處理器的讀取請(qǐng)求而讀取所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件，所述第二劃界電壓大于所述第一劃界電壓； 其中所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件具有隨著時(shí)間而變化的電特性。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件是帶有開(kāi)關(guān)的相變存儲(chǔ)器(PCMS)存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)元件具有閾值電壓，所述閾值電壓是隨著時(shí)間而變化的所述電特性；以及 其中，通過(guò)對(duì)所述PCMS存儲(chǔ)元件進(jìn)行編程，所述閾值電壓從漂移的閾值電壓被返回到額定閾值電壓，其中由于所述PCMS存儲(chǔ)元件的所述閾值電壓隨著時(shí)間的推移的漂移，所述漂移的閾值電壓高于所述額定閾值電壓。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 定時(shí)器，用于測(cè)量對(duì)所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件編程之后的預(yù)定時(shí)間間隔，其中所述預(yù)定時(shí)間間隔至少與所述驗(yàn)證時(shí)間間隔一樣長(zhǎng)；其中如果在所述預(yù)定時(shí)間間隔期間接收到讀取請(qǐng)求，則所述讀取電路在讀取所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件的所述狀態(tài)之前，進(jìn)行等待直至已流逝所述預(yù)定時(shí)間間隔。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驗(yàn)證時(shí)間間隔不大于大約100納秒(ns)，并且所述預(yù)定時(shí)間間隔在大約1毫秒(ms)和大約10毫秒之間。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)存儲(chǔ)元件包括硫族化物材料。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驗(yàn)證時(shí)間間隔不大于大約1微秒(μ s)。
20.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間間隔是在晶片制造之后在所述設(shè)備中確定的。
【文檔編號(hào)】G11C13/02GK103620688SQ201280030234
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月20日
【發(fā)明者】D·C·考 申請(qǐng)人:英特爾公司