優(yōu)先權(quán)申請

本申請案主張2014年7月10日申請的序列號為14/328,536的美國申請案的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，所述申請案的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

背景技術(shù)：

計算機(jī)及其它電子系統(tǒng)(例如，數(shù)字電視、數(shù)碼相機(jī)及蜂窩電話)通常具有用來存儲信息的一或多個存儲器裝置。具有多電平單元(mlc)的存儲器裝置(例如相變存儲器裝置)越來越多地用于實(shí)現(xiàn)較高密度的存儲容量。然而，相變存儲器裝置在制造期間可變化。因此，需要一種方法來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置及復(fù)位陣列中的存儲器裝置，同時最小化編程時間，由此增加存儲器速度并降低功率消耗，同時提高整體產(chǎn)品性能。

附圖說明

圖1展示根據(jù)實(shí)施例的具有帶有存儲器單元的存儲器陣列的存儲器裝置的框圖；

圖2展示根據(jù)實(shí)施例的具有包含帶有存取組件及存儲器元件的存儲器單元的存儲器陣列的存儲器裝置的部分框圖；

圖3展示根據(jù)各種實(shí)施例的具有耦合到存儲器元件的存取組件的存儲器單元的示意圖；

圖4是可與圖1及2的存儲器裝置一起使用或可包括圖3的存儲器單元的若干相變存儲器(pcm)單元存儲器元件中的一者的簡化示意框圖；

圖5a到5c展示用以將set施加到pcm單元的現(xiàn)有技術(shù)的編程信號的示意圖；

圖6a到6d展示可用作單獨(dú)的成核階段信號或可被認(rèn)為是組合的成核階段及隨后施加的set編程信號的信號的示意圖(注意：關(guān)于成核，使用術(shù)語“成核階段”作為set信號的時間段、過程或部分，而不是作為材料性質(zhì)的各種改變之間的轉(zhuǎn)變)；

圖7是展示依據(jù)相變材料的溫度而變化的結(jié)晶概率/生長速度的圖示；

圖8是由隨后施加的set信號跟隨以增強(qiáng)單個pcm單元的成核過程的現(xiàn)有技術(shù)成核信號；

圖9是根據(jù)本文所描述的各種實(shí)施例的具有用于成核及set信號的單獨(dú)信號以促進(jìn)多個pcm單元中的成核同時考慮pcm單元之間的制造可變性的替代信號形狀；

圖10a及10b展示對于各種時間段的上升時間及下降時間用不同的set信號獲得的數(shù)個編程曲線；

圖11是展示根據(jù)本文所描述的各種實(shí)施例的用以實(shí)施pcm單元中的成核階段及隨后的晶體生長的方法的實(shí)施例的流程圖；及

圖12展示包含根據(jù)本文描述的實(shí)施例的存儲器裝置的系統(tǒng)實(shí)施例的框圖。

具體實(shí)施方式

以下描述包含體現(xiàn)本文所揭示的標(biāo)的物的各種方面的說明性設(shè)備(電路、裝置、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或類似物)及方法(例如，過程、協(xié)議、序列、技術(shù)及科技)。在下文的描述中，出于解釋的目的，闡述眾多特定細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明標(biāo)的物的各種實(shí)施例的理解。然而，對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，可在不具有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明標(biāo)的物的各種實(shí)施例。此外，未詳細(xì)展示眾所周知的設(shè)備及方法以免模糊對各種實(shí)施例的描述。

如本文所使用，術(shù)語“或”可以包含性或排他性的意義來解釋。另外，雖然下文論述的各種實(shí)施例可主要集中在例如相變存儲器裝置的多電平單元(mlc)上，但這些實(shí)施例僅僅是為了揭示的清楚起見而給出，且因此一般不限于呈mlc存儲器裝置的形式的設(shè)備或甚至限于存儲器裝置。作為對標(biāo)的物的介紹，將在以下段落中簡要且概括地描述幾個實(shí)施例，且接著將參照圖式進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

相變存儲器(pcm)單元的工作原理是基于單元借助相對快速的電信號或脈沖在非晶相與結(jié)晶相之間可逆地切換的能力。在實(shí)際的pcm單元中，單元在晶體狀的低電阻狀態(tài)(set狀態(tài))(其中相變材料的至少大部分體積處于結(jié)晶相中)與非晶高電阻狀態(tài)(reset狀態(tài))(其中相變材料的體積部分或完全非晶化)之間切換。目前，控制非晶到結(jié)晶轉(zhuǎn)變的結(jié)晶機(jī)制代表任何基于pcm的技術(shù)的總體編程速度的主要限制因素?？傮w編程速度與包括pcm單元的存儲器陣列的操作帶寬直接相關(guān)。

相變材料的結(jié)晶過程通常通過兩種不同機(jī)制的競爭性動作來描述。不受理論的約束，通常認(rèn)為結(jié)晶通過不同的過程進(jìn)行。稱為晶體成核的第一過程對應(yīng)于在非晶材料內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生一或多個單個小晶體。在接近玻璃轉(zhuǎn)變的低溫狀況中，晶體成核機(jī)制通常是主要的。第二結(jié)晶過程通常稱為晶體生長。在晶體生長過程期間，現(xiàn)有晶體區(qū)域的大小在非晶區(qū)域上增加。在高于晶體成核機(jī)制的溫度下，晶體生長過程通常是主要的。晶體生長過程進(jìn)一步需要存在結(jié)晶或成核區(qū)域以開始生長過程。下文更詳細(xì)描述這些機(jī)制中的每一者。

對于第一階，相變存儲器單元可替代地被認(rèn)為是電阻變化存儲器單元、硫?qū)倩镫S機(jī)存取存儲器、相變隨機(jī)存取存儲器以及在整個行業(yè)中使用的各種其它術(shù)語。有時，這些術(shù)語中的各種術(shù)語可互換使用；在其它時間，一個術(shù)語可能是另一術(shù)語的變體。因此，為簡化符號，術(shù)語相變存儲器(pcm)單元將在本文中被稱為指代可基于施加電壓或電流以改變存儲器單元的電阻而進(jìn)行編程的任何類型的電阻變化存儲器單元。

如下文更詳細(xì)地解釋，并且如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員已知，存在當(dāng)對pcm單元進(jìn)行編程時發(fā)生的結(jié)晶速度(對單元編程花費(fèi)多長時間)與單元的數(shù)據(jù)保留(單元內(nèi)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定多久)之間的平衡。通常，施加到單元的set信號(下文更詳細(xì)地描述此過程的動力學(xué))依賴于pcm單元內(nèi)的相變材料的至少部分結(jié)晶。結(jié)晶的量確定單元的總電阻率。當(dāng)單元從完全非晶(復(fù)位狀態(tài))進(jìn)展到各種結(jié)晶水平(對應(yīng)于各種set狀態(tài))時，單元的電阻率降低。如上所述，pcm單元可在各種set狀態(tài)與reset狀態(tài)之間可逆地切換。然而，結(jié)晶速度通常比非晶化速度慢得多。因此，個別pcm單元中的每一者的總體編程速度受相變材料可多快地結(jié)晶的限制。

也如上面簡要論述，pcm單元的成核或結(jié)晶理論表明結(jié)晶作為兩步過程發(fā)生。當(dāng)施加信號時，相變材料首先通過稱為晶體成核的過程形成微小的穩(wěn)定晶體。然后微小的晶體開始生長(晶體生長)，最終達(dá)到完全結(jié)晶的結(jié)構(gòu)。然而，與將晶體生長到更大大小所需的那些溫度相比較，成核速率在較低溫度下更快(最大生長速度通常在比最大成核速率更高的溫度下)。最終結(jié)晶(晶體生長)在較高溫度(但低于相變材料的熔化溫度)下更快地發(fā)生。此外，由于制造pcm裝置的制造公差，無法先驗(yàn)地確定最優(yōu)成核所需的精確溫度，這是因?yàn)槊恳粏卧赡芫哂新晕⒉煌姆逯党珊藴囟?。因此，如本文所描述的本發(fā)明標(biāo)的物的一個指導(dǎo)方針是提供具有有限上升時間的信號以管理單元到單元制造可變性，同時仍歸因于在相變材料內(nèi)形成成核位點(diǎn)而提供總體編程速度的增加。

然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，pcm單元通常用于可個別地或成組地進(jìn)行編程或讀取的存儲器陣列中。因此，在對本文論述的發(fā)明標(biāo)的物的各種成核及編程方法及技術(shù)的詳細(xì)描述之前，論述具有帶有存儲器單元的存儲器陣列的存儲器裝置的簡化框圖以及各種選擇機(jī)制的概述及pcm單元的示意圖。

舉例來說，參考圖1，展示呈存儲器裝置101的形式的設(shè)備的框圖。根據(jù)實(shí)施例，存儲器裝置101包含具有數(shù)個(例如，一或多個)存儲器單元100的一或多個存儲器陣列102。存儲器單元100可與存取線104(例如，用以傳導(dǎo)信號wl0到wlm的字線)及第一數(shù)據(jù)線106(例如，用以傳導(dǎo)信號bl0到bln的位線)一起布置成行及列。存儲器裝置101可使用存取線104及第一數(shù)據(jù)線106將信息傳送到存儲器單元100及從存儲器單元100傳送信息。行解碼器107及列解碼器108解碼地址線109上的地址信號a0到ax以確定存儲器單元100中的哪些存儲器單元將被存取。

例如感測放大器電路110的感測電路操作以確定呈第一數(shù)據(jù)線106上的信號的形式從存儲器單元100讀取的信息的值。感測放大器電路110還可使用第一數(shù)據(jù)線106上的信號以確定待寫入存儲器單元100的信息的值。

存儲器裝置101進(jìn)一步展示為包含電路112以在存儲器陣列102與輸入/輸出(i/o)線105之間傳送信息值。i/o線105上的信號dq0到dqn可表示從存儲器單元100讀取或?qū)懭氪鎯ζ鲉卧?00的信息的值。i/o線105可包含存儲器裝置101所駐留的封裝上的存儲器裝置101內(nèi)的節(jié)點(diǎn)(或替代地，引腳、焊料球或其它互連技術(shù)，例如受控塌陷芯片連接(c4)或倒裝芯片附接(fca))。存儲器裝置101外部的其它裝置(例如，存儲器控制器或處理器(圖1中未展示))可通過i/o線105、地址線109或控制線120與存儲器裝置101通信。

存儲器裝置101可執(zhí)行存儲器操作(例如，讀取操作)以從存儲器單元100中的選定存儲器單元讀取信息的值，以及編程操作(也稱為寫入操作)以將信息編程(例如，寫入)到存儲器單元100中的選定存儲器單元中。存儲器裝置101還可執(zhí)行存儲器擦除操作以從存儲器單元100中的一些或全部清除信息。

存儲器控制單元118使用控制線120上的信號控制存儲器操作?？刂凭€120上的信號的實(shí)例可包含一或多個時鐘信號及其它信號，以指示存儲器裝置101可執(zhí)行或應(yīng)執(zhí)行哪種操作(例如，編程操作或讀取操作)。存儲器裝置101外部的其它裝置(例如，處理器或存儲器控制器)可控制控制線120上的控制信號的值?？刂凭€120上的信號的值的特定組合可產(chǎn)生命令(例如，編程命令、讀取命令或擦除命令)，其可致使存儲器裝置101執(zhí)行對應(yīng)存儲器操作(例如，編程操作、讀取操作或擦除操作)。

盡管本文論述的各種實(shí)施例使用與單個位存儲器存儲概念相關(guān)的實(shí)例以便于理解，但本發(fā)明標(biāo)的物也可應(yīng)用于眾多多位方案。舉例來說，存儲器單元100中的每一者可經(jīng)編程為至少兩個數(shù)據(jù)狀態(tài)中的不同者以表示(例如)分?jǐn)?shù)位的值、單個位的值或多個位(例如兩個、三個、四個或更多數(shù)目的位)的值，其各自與相變存儲器裝置中的電阻值的范圍相關(guān)聯(lián)。

舉例來說，存儲器單元100中的每一者可經(jīng)編程為兩個數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一者來以單個位表示二進(jìn)制值“0”或“1”。此單元有時被稱為單電平單元(slc)。

在另一實(shí)例中，可將存儲器單元100中的每一者編程到兩個以上數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一者以表示例如多個位的值，例如針對兩個位的四個可能的值“00”、“01”、“10”及“11”中的一者、針對三個位的八個可能的值“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”及“111”中的一者，或針對較大數(shù)目的多個位的另一組值中的一者。可被編程為兩個以上數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一者的單元有時被稱為多電平單元(mlc)。下文更詳細(xì)論述對這些類型的單元上的各種操作。

存儲器裝置101可分別在第一供應(yīng)線130及第二供應(yīng)線132上接收供電電壓，其包含供電電壓信號vcc及vss。供電電壓信號vss可例如處于接地電勢(例如，具有大約零伏特的值)。供電電壓信號vcc可包含從例如電池或交流到直流(ac-dc)轉(zhuǎn)換器電路(圖1中未展示)的外部電源供應(yīng)到存儲器裝置101的外部電壓。

存儲器裝置101的電路112進(jìn)一步展示為包含選擇電路115及輸入/輸出(i/o)電路116。選擇電路115可響應(yīng)于信號sel1到seln以選擇第一數(shù)據(jù)線106及第二數(shù)據(jù)線113上的信號，其可表示要從存儲器單元100讀取或?qū)⒈痪幊痰酱鎯ζ鲉卧?00中的信息的值。列解碼器108可基于地址線109上的a0到ax地址信號選擇性地激活sel1到seln信號。選擇電路115可選擇第一數(shù)據(jù)線106及第二數(shù)據(jù)線113上的信號，以在讀取及編程操作期間提供存儲器陣列102與i/o電路116之間的通信。

存儲器裝置101可包含非易失性存儲器裝置，且存儲器單元100可包含非易失性存儲器單元，使得存儲器單元100可在電力(例如，vcc、vss或兩者)與存儲器裝置101斷開連接時保留存儲于其中的信息。

存儲器單元100中的每一者可包含具有材料的存儲器元件，所述材料的至少一部分可被編程到所要數(shù)據(jù)狀態(tài)(例如，通過在電荷存儲結(jié)構(gòu)(例如浮動?xùn)艠O或電荷陷阱)上存儲對應(yīng)電荷量或通過被編程到對應(yīng)電阻值)。因此，不同的數(shù)據(jù)狀態(tài)可表示編程到存儲器單元100中的每一者的不同信息值。

存儲器裝置101可在其接收(例如，從外部處理器或存儲器控制器)編程命令及待被編程到存儲器單元100中的一或多個選定存儲器單元中的信息的值時執(zhí)行編程操作?；谛畔⒌闹?，存儲器裝置101可將選定存儲器單元編程為適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)狀態(tài)以表示待存儲在其中的信息的值。

所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可認(rèn)識到，存儲器裝置101可包含其它組件，所述其它組件中的至少一些在本文中予以論述。然而，這些組件中的若干組件未在圖中展示，以便不混淆所描述的各種實(shí)施例的細(xì)節(jié)。存儲器裝置101可包含裝置及存儲器單元，且使用與下文參考本文所論述的各種其它圖式及實(shí)施例所描述的存儲器操作類似或相同的存儲器操作(例如，編程操作及擦除操作)來操作。

現(xiàn)在參考圖2，根據(jù)實(shí)例實(shí)施例，呈存儲器裝置201的形式的設(shè)備的部分框圖被展示為包含存儲器陣列202，其包含具有存取組件211及存儲器元件222的存儲器單元200。存儲器陣列202可與圖1的存儲器陣列102類似或相同。如圖2中進(jìn)一步所展示，存儲器單元200被展示為與存取線(例如字線)一起布置在數(shù)個行230、231、232中，以傳導(dǎo)例如信號wl0、wl1及wl2的信號。還展示存儲器單元與數(shù)據(jù)線(例如位線)一起布置在數(shù)個列240、241、242中，以傳導(dǎo)例如信號bl0、bl1及bl2的信號。存取組件211可接通(例如，通過使用適當(dāng)值的信號wl0、wl1及wl2)以允許連同信號bl0、bl1及bl2對存儲器元件222進(jìn)行存取，以便操作存儲器元件作為通道元件，或從存儲器元件222讀取信息或?qū)⑿畔⒕幊?例如，寫入)到存儲器元件222中。

將信息編程到存儲器元件222中可包含使存儲器元件222具有特定電阻值，或替代地使其存儲特定量的電荷。因此，從存儲器單元200讀取信息可包含(例如)確定存儲器元件222的電阻值或響應(yīng)于施加到其存取組件211的特定電壓而確定存儲器單元200是否被置于導(dǎo)電狀態(tài)中。在任一情況下，此確定動作可涉及感測流過存儲器單元200的電流(或不存在電流)(例如，通過感測電耦合到存儲器單元的位線的電流)?；陔娏鞯臏y量值(在一些實(shí)例中，包含究竟是否檢測到電流)，可確定存儲在存儲器中的信息的對應(yīng)值。存儲在存儲器單元200中的信息的值仍可以其它方式確定，例如通過感測電耦合到存儲器單元的位線的電壓。

圖3展示根據(jù)各種實(shí)施例的具有耦合到存儲器元件333的存取組件311的存儲器單元300的示意圖。在圖3中標(biāo)記為wl及bl的線可分別對應(yīng)于圖1的存取線104中的任一者及第一數(shù)據(jù)線106中的任一者。圖3展示包含例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)的存取組件311的實(shí)例。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明時將認(rèn)識到，存儲器單元300可包含其它類型的存取組件。

存儲器元件333可耦合到且安置在兩個電極(例如，第一電極351及第二電極352)之間。圖3將這些電極示意性地展示為點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)上，這些電極中的每一者可包含導(dǎo)電材料。存儲器元件333可包含可例如響應(yīng)于信號而改變以具有不同電阻值的材料。存儲在存儲器元件中的信息的值可對應(yīng)于存儲器元件的電阻值。存取組件311可使得在存儲器單元的操作期間(例如在讀取操作、編程操作或擦除操作期間)能夠經(jīng)由電極對將信號(例如，體現(xiàn)為電壓或電流)傳送到存儲器元件333及從存儲器元件333傳送信號。

編程操作可使用信號wl來接通存取組件311，且接著施加信號bl(例如，具有編程電壓或電流的信號)通過存儲器元件333。此信號可致使存儲器元件333的材料的至少一部分改變。改變可通過例如執(zhí)行擦除操作來反轉(zhuǎn)。舉例來說，可在包含在存儲器元件333內(nèi)的電解質(zhì)內(nèi)形成局部化導(dǎo)電區(qū)域。下文例如參考圖5a到5c更詳細(xì)論述局部化導(dǎo)電區(qū)域的形成。局部化導(dǎo)電區(qū)域的橫向大小可具有不同的電阻值，其可用于表示代表存儲在存儲器元件333中的信息的不同值的不同狀態(tài)。局部化導(dǎo)電區(qū)域的物理特性，及因此單元的存儲器特性，取決于用于“設(shè)置”單元的電子信號的屬性。舉例來說，低能量信號可形成在電導(dǎo)率方面“薄”或更低的“弱”或“脆弱”導(dǎo)電區(qū)域，并且僅在短持續(xù)時間內(nèi)保持相關(guān)聯(lián)的電阻狀態(tài)。在此情況下，低能量信號提供低功率短期存儲器功能。相比之下，較高能量信號可形成展現(xiàn)較長期存儲器保留的“較強(qiáng)”或較厚導(dǎo)電區(qū)域。在又一實(shí)例中，非?？焖佟⒏吖β实男盘柨商峁﹥H暫時保持的導(dǎo)電區(qū)域。在此情況下，存儲器功能可被認(rèn)為是易失性的并且以類似于dram的方式起作用。任何規(guī)定的存儲器功能可結(jié)合其它存儲器單元或存儲器單元的區(qū)域(基于它們的程序信號屬性來提供有差異的存儲器功能)來利用。

讀取操作可使用信號wl來接通存取組件311，且接著施加具有電壓或電流(例如，讀取電壓或電流)的信號bl通過存儲器元件333。讀取操作可基于讀取電壓或電流測量存儲器單元300的電阻以確定其中存儲的信息的對應(yīng)值。舉例來說，在存儲器單元300中，當(dāng)讀取電流行進(jìn)通過存儲器元件333時，不同的電阻值可賦予信號bl不同的值(例如，電壓或電流值)。存儲器裝置的其它電路(例如，例如圖1的i/o電路116的電路)可使用信號bl來測量存儲器元件333的電阻值以確定其中存儲的信息的值。

在讀取操作、編程操作或擦除操作期間使用的電壓或電流可彼此不同。舉例來說，在編程操作中，產(chǎn)生流過存儲器元件的電流的信號(例如，圖3中的信號bl)的值(例如，電壓)可足以致使存儲器元件的至少一部分的材料改變。所述改變可改變存儲器元件的電阻值以反映待存儲在存儲器元件333中的信息的值。

在讀取操作中，產(chǎn)生流過存儲器元件的電流的信號(例如，圖3中的信號bl)的值(例如，電壓)可足以產(chǎn)生電流但不足以導(dǎo)致存儲器元件的任何部分改變。因此，存儲在存儲器元件中的信息的值在讀取操作期間及之后可保持不變。其它實(shí)施例可需要“刷新”操作，舉例來說，例如dram的易失性存儲器功能。

在使用各種類型的存儲器單元的一般化擦除操作中，信號(例如，圖3中的信號bl)的電壓值可具有與在編程操作中使用的電壓相反的極性。在此情況下產(chǎn)生電流的信號因此可將存儲器元件的材料改變或復(fù)位到其初始狀態(tài)；舉例來說，改變或復(fù)位到在對存儲器單元執(zhí)行任何編程之前的狀態(tài)。

圖1到3的存儲器單元100、200、300中的各種存儲器單元或全部存儲器單元可包含具有與下文描述的相變存儲器單元中的一或多者類似或相同的結(jié)構(gòu)的存儲器單元。

舉例來說，圖4展示可與圖1及2的存儲器裝置一起使用并可與圖3的存儲器元件333類似或相同的若干相變存儲器單元中的一者的簡化示意性框圖。也就是說，存儲器單元300可包括相變存儲器(pcm)單元400。pcm單元400可包含耦合到相變材料407的導(dǎo)電元件405。相變材料407可在兩個或兩個以上側(cè)上由電介質(zhì)材料409圍繞。信號410可通過導(dǎo)電元件405施加到相變材料407。

在特定示范性實(shí)施例中，用于導(dǎo)電元件405的合適材料包含鈦(ti)、氮化鈦(tin)、鈦鎢(tiw)、碳(c)、碳化硅(sic)、氮化鈦鋁(tialn)、氮化鈦硅(tisin)、多晶硅、氮化鉭(tan)的薄膜，這些膜的一些組合，或與相變材料407相容的其它導(dǎo)電材料。

相變材料407包括具有可通過施加能量例如(舉例來說)熱、光、電壓電勢或電流而改變的電性質(zhì)(例如，電阻，電容等等)的材料。相變材料的實(shí)例包含硫?qū)倩锊牧?。硫?qū)倩锖辖鹂捎迷诖鎯ζ髟螂娮娱_關(guān)中。硫?qū)倩锊牧鲜前刂芷诒淼趘i列中的至少一種元素的材料或者是包含硫?qū)僭刂械囊换蚨嗾叩牟牧希慌e例來說，碲、硫或硒的元素中的任何者。在特定示范性實(shí)施例中，相變材料407包含ge2sb2te5，也稱為鍺-銻-碲，或簡稱為gst。

電介質(zhì)材料409允許使用相對少量的相變材料407，從而通過將相變材料407的體積保持在相對較小的水平來增加pcm單元400的編程速度。在各種實(shí)施例中，電介質(zhì)材料409可包含二氧化硅(sio2)或氮化硅(sixny)。另外，各種類型的電介質(zhì)材料(例如五氧化二鉭(ta2o5)、氮化硅(sixny)、氧化鋁(al2o3)、五氧化二鉭(ta2o5)、氧化鉿(hfo2)以及各種其它有機(jī)或無機(jī)電介質(zhì)材料)可用作sio2或sixny的替代物或與sio2或sixny結(jié)合使用。

在下文的各種實(shí)施例中描述通過導(dǎo)電元件405施加到相變材料407的信號410。舉例來說，圖6a到6d展示各種類型的成核及/或set編程信號的曲線圖，其包含初始斜升信號以在向pcm單元施加set信號或set信號的剩余部分(在此期間那些成核晶體生長到較大大小)之前在非晶pcm單元內(nèi)部提供晶體成核階段(注意：術(shù)語“成核階段”是關(guān)于成核而用作set信號的時間段、過程或部分)。如下文參考圖9更詳細(xì)地論述，成核信號可為在施加set信號之前施加的單獨(dú)信號，或者可為連續(xù)成核/set編程信號的部分。

現(xiàn)在參考圖5a到5c，展示由現(xiàn)有技術(shù)用于將set施加到pcm單元的編程信號的示意圖。對于所展示的信號中的每一者，在預(yù)定的時間段內(nèi)將電壓或電流(例如，信號)施加到pcm單元，其中斜升時間在所有情況下都幾乎是瞬時的。在達(dá)到信號的最大幅值之后，信號在一段時間中維持在恒定的幅值(圖5a)、在預(yù)定的時間段內(nèi)斜降(圖5b)，或維持在恒定幅值達(dá)一段時間，且接著在預(yù)定時間段內(nèi)斜降(圖5c)。

舉例來說，圖5a展示待施加到pcm單元的所施加方波信號500。方波信號500在信號的上升緣上具有大體上瞬時的上升時間501以達(dá)到電壓或電流的預(yù)定最大信號幅值。在方波信號500的整個持續(xù)時間內(nèi)，方波信號500維持在恒定信號503幅值或平穩(wěn)段(非零電壓或電流)，且接著在信號的后緣505上返回到零(或電壓或電流的某一最小值)。應(yīng)注意，電壓或電流的最大信號幅值通常小于將引起單元內(nèi)的相變材料熔化的電流電平。也就是說，恒定信號503的最大幅值經(jīng)選擇為小于在pcm單元上產(chǎn)生熔化電流imelt所需的最大幅值，以避免相變材料的復(fù)位。在復(fù)位期間，相變材料熔化(在大約900k)，并且歸因于信號的后緣505的快速返回到零，相變材料快速冷卻并保持在非晶狀態(tài)中。

圖5b展示在信號的上升緣上具有大體上瞬時上升時間511的三角形信號510。在三角形信號510達(dá)到預(yù)定最大幅值之后，三角形信號510接著在信號的后緣上開始將后緣513斜降到零或電壓或電流的某一最小值。斜降后緣513在預(yù)定時間段內(nèi)發(fā)生。

圖5c展示具有到電壓或電流的預(yù)定最大信號高度的大體上瞬時上升時間521的組合信號520。組合信號520在組合信號520的整個預(yù)定時間段內(nèi)維持在恒定信號523幅值或平穩(wěn)段(非零電壓或電流)。組合信號520接著在另一預(yù)定時間段內(nèi)開始斜降后緣525，以在信號的后緣上返回到零(或電壓或電流的某一最小值)。

不同于圖5a的方波信號500，圖5b的三角形信號510或圖5b的組合信號520可具有小于或大于將誘發(fā)單元內(nèi)的相變材料的熔化的電壓或電流的最大信號幅值。也就是說，由于兩個圖5b及5c的信號緩慢地返回到零，相變材料可從非晶狀態(tài)返回到某種水平的結(jié)晶度。

圖5a到5c的現(xiàn)有技術(shù)編程信號中的每一者利用施加到pcm單元的幾乎瞬時的上升緣信號。瞬時信號理想地為0，但當(dāng)前的實(shí)際限制需要信號上的大約10納秒(ns)的上升緣。因此，如本文所使用，術(shù)語“非零上升緣信號”應(yīng)是指模擬或(例如，數(shù)字)步進(jìn)式斜升信號的故意選擇。

然而，與編程如圖5a到5c中所展示的pcm單元中的set信號的現(xiàn)有技術(shù)過程所使用的各種類型的信號相反，圖6a到6d展示可用作單獨(dú)的成核階段信號或組合的成核階段及編程set信號的信號的示意圖。如下文更詳細(xì)地描述，圖6a到6d包含初始斜升信號，以在隨后將set信號施加到pcm單元之前在非晶pcm單元內(nèi)提供晶體成核階段。信號也可被認(rèn)為是組合的成核及set信號。如下文更詳細(xì)地揭示，成核階段增加單元的總體編程速度。

舉例來說，本文描述的標(biāo)的物的一個屬性是用于pcm單元的編程方法，其包含成核階段并且采用如圖6a到6d中以圖形展示的一或多個信號。這些信號中的每一者利用信號的非零斜升時間或上升緣，其長于上文參考圖5a到5c論述的大約10ns的上升時間的實(shí)際下限。

本文揭示的非零上升邊緣促進(jìn)晶體成核階段或過程，而不促進(jìn)相變材料內(nèi)的結(jié)晶生長過程。因此，歸因于將pcm單元置于成核階段中(在例如420k的溫度下實(shí)現(xiàn))，而不激活但不激活單元內(nèi)的相變材料的自發(fā)結(jié)晶(在一直到熔化溫度的較高溫度下)，pcm單元的切換性質(zhì)更快(例如，從初始非晶或成核階段到各種結(jié)晶度水平，借此影響單元的電阻率)。舉例來說，將pcm單元置于成核階段中看起來在本質(zhì)上是穩(wěn)定的(這可能是歸因于在本文所述的成核溫度下的熱能不足)以克服擴(kuò)散及伴隨結(jié)晶生長所需的能量勢壘。下文參考圖7更詳細(xì)地論述切換性質(zhì)。

再次直接參考圖6a到6d，每一信號從非零前緣開始，并且在達(dá)到信號的最大幅值之后，信號維持在恒定幅值持續(xù)一段時間(圖6a)、在預(yù)定時間段內(nèi)斜降(圖6b)、維持在恒定的幅值持續(xù)一段時間，且接著在預(yù)定的時間段內(nèi)斜降(圖6c)，或者快速斜降到零(或如圖6d中所展示的電壓或電流的某一最小值)。各種信號中的每一者可用以提供單獨(dú)的或組合的成核及/或set信號，如本文更詳細(xì)描述。

舉例來說，圖6a展示施加到pcm單元的上升緣信號600。上升緣信號600具有非零時間段，其中信號的斜坡上升緣601升高到電壓或電流的預(yù)定最大信號高度。上升緣信號600在上升緣信號600的整個持續(xù)時間內(nèi)維持在恒定信號603幅值或平穩(wěn)段(非零電壓或電流)，且接著在信號的后緣605上返回到零(或電壓或電流的某一最小值)。對于上升緣信號600，后緣是幾乎瞬時的(基于后緣響應(yīng)的實(shí)際限制，可能在10ns的時間段內(nèi)發(fā)生)。應(yīng)注意，電壓或電流的最大信號高度可選擇為通常小于將引起單元內(nèi)的相變材料的部分或完全熔化的電流電平。(所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識到，可能存在通過單元的溫度梯度，因此不應(yīng)推斷單元中每一點(diǎn)的唯一熔化溫度。)也就是說，恒定信號603的最大幅值經(jīng)選擇以產(chǎn)生小于跨pcm單元的熔化電流imelt，以避免相變材料的部分或完全復(fù)位。在復(fù)位期間，相變材料熔化(取決于所選擇的材料，在大約900k下熔化)，并且歸因于信號的后緣605的快速返回到零，相變材料快速冷卻并保持在非晶狀態(tài)。

圖6b展示具有非零時間段的三角形信號610，其中信號的斜坡上升緣611升高到電壓或電流的預(yù)定最大信號幅值。在三角形信號610達(dá)到預(yù)定最大幅值之后，三角形信號610接著在信號的后緣上開始將后緣613斜降到零或電壓或電流的某一最小值。斜降后緣613在預(yù)定時間段內(nèi)發(fā)生。

圖6c展示具有非零時間段的組合信號620，其中信號的斜坡上升緣621升高到電壓或電流的預(yù)定最大信號幅值。組合信號620在組合信號620的整個預(yù)定時間段內(nèi)維持在恒定信號623幅值或平穩(wěn)段(非零電壓或電流)。組合信號620接著在另一預(yù)定時間段內(nèi)開始斜降后緣625以在信號的后緣上返回到零(或電壓或電流的某一最小值)。

圖6d展示待施加到pcm單元的上升緣三角形信號630。上升緣三角形信號630具有非零時間段，其中信號的斜坡上升緣631升高到電壓或電流的預(yù)定最大信號高度。上升緣三角形信號630接著在信號的后緣633上返回到零(或電壓或電流的某個最小值)。對于上升緣三角形信號630，后緣是幾乎瞬時的(基于后緣響應(yīng)的實(shí)際限制，可能在10ns的時間段內(nèi)發(fā)生)。

繼續(xù)參考圖6a到6d中，在圖6a到6d中描述的信號中的每一者中的斜坡上升緣601、611、621、631的非零時間段的一部分期間發(fā)生初始成核階段周期。在圖6a到6d中描述的所有四種方法或其各種組合可有效促進(jìn)成核的晶種的生長。生長成核的晶種可被認(rèn)為是相變材料的預(yù)結(jié)構(gòu)排序以為隨后的結(jié)晶步驟(達(dá)到某種結(jié)晶度級別，及因此電阻率值)做準(zhǔn)備。因此，關(guān)于當(dāng)今用于對pcm單元進(jìn)行編程的各種同時編程信號的一個顯著差異是采用上升緣信號(例如，斜升周期)，以便在信號以更高的幅值繼續(xù)之前或在施加另一編程set信號之前促進(jìn)晶種的成核；兩者都用于開始結(jié)晶生長。

由于制造公差及其它變量，pcm單元陣列內(nèi)的pcm單元將可能包含不可避免的工藝變化。因此，圖6a到6d的斜坡上升緣601、611、621、631分別可有效地誘發(fā)晶種的成核，甚至在可能存在于pcm陣列中的稍微不同的pcm單元中也如此。

因此，部分地取決于信號的最大幅值，可選擇圖6a到6d中所展示的四種方法中的一或多種或其組合，以便最小化總體信號持續(xù)時間(例如，如圖6a所展示)或更好地管理就增加晶體生長所需的電流而言的單元到單元的可變性(例如，制造公差)(例如，圖6b或圖6c)。因此，在成核階段周期之后，晶體生長過程可主要在信號的平穩(wěn)段期間(例如，圖6a)或在信號的斜降期間(例如，圖6b或圖6c)或在兩者期間(例如，圖6b及6c)發(fā)生。因此，如果使用圖6a到6d的信號形狀中的一或多者(與圖5a到5c的同時信號形狀相比)，那么獲得較低的set電阻及較好的set電阻分布(陣列中的存儲器單元中的各種存儲器單元的較低的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。

然而，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識到，關(guān)于圖6a到6d，信號的幅值、斜率或任何特定比例都不應(yīng)被解釋為限制各種信號的精確持續(xù)時間、幅值或形狀。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀及理解本文揭示的材料時將容易理解，提供各種圖式以提供對本文論述的各種概念的更好理解。此外，斜坡信號中的每一者可包括與連續(xù)增加(例如，模擬信號)斜升信號相對的多個步進(jìn)值(例如，步進(jìn)式增量信號)。

圖7是展示依據(jù)相變材料的溫度而變化的成核概率及結(jié)晶生長速度的圖示700。圖示700指示以上論述的相變材料(例如ge2sb2te5合金)的成核階段701及結(jié)晶生長階段703的計算出的概率分布。

許多材料中的結(jié)晶受到成核的限制。因此，給定材料的成核速率(即使在峰值溫度下)如此低以至于成核確定整個結(jié)晶過程的時間尺度—一旦且如果發(fā)生成核，那么生長將更快地跟隨。特別是在技術(shù)按比例縮小(單元大小收縮)時，由于成核概率(依據(jù)成核速率乘以單元體積乘以觀察時間確定)隨單元體積減小，因此成核變得越來越困難。成核速率本身是材料參數(shù)并且與單元體積無關(guān)。與成核相反，晶體生長隨著縮放而變得更容易，這是因?yàn)榫w前部必須生長的距離隨著單元大小而減小。

值得注意的是，在成核階段701期間的峰值成核概率通常出現(xiàn)在比峰值晶體生長速度更低的溫度下，并且在低溫狀況下是主要的(例如，在420k下或被選擇為小于峰值結(jié)晶溫度的某另一溫度下)。相比之下，結(jié)晶生長階段703提供較高的結(jié)晶速度，但同樣地，結(jié)晶生長階段703主要在較高溫度(例如，在更接近合金的熔化溫度(對于ge2sb2te5為約900k)的溫度)下發(fā)生。

在成核階段701期間的成核位點(diǎn)的形成可被認(rèn)為是相變材料內(nèi)的分子的預(yù)結(jié)構(gòu)排序。也就是說，與從相變材料的完全非晶態(tài)進(jìn)展到各種結(jié)晶度水平相反，所選擇的pcm合金內(nèi)的分子的預(yù)結(jié)構(gòu)排序允許相變材料更快地相變?yōu)楦鞣N水平的結(jié)晶度。

一般來說，單元內(nèi)部的非晶化及結(jié)晶區(qū)域的延伸取決于所采用的具體結(jié)構(gòu)。在標(biāo)準(zhǔn)pcm裝置中，單元有源區(qū)域存在于通常由保持在結(jié)晶階段中的相變材料圍繞的非晶穹頂。然而，在其它類型的單元架構(gòu)中，有源區(qū)域延伸到整個相變材料體積。因此，第二類型的單元可能需要與對應(yīng)于完全非晶化的相變材料(全體積非晶化)復(fù)位狀態(tài)一起起作用。因此，用于圖7的兩個過程的實(shí)際溫度的精確確定可基于經(jīng)驗(yàn)測試或結(jié)合所采用的特定相變材料的結(jié)晶理論來確定，所述結(jié)晶理論包含pcm單元內(nèi)的pcm的體積、相變材料體積的形狀及架構(gòu)，以及所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員已知的各種其它參數(shù)。

在已完全非晶化(例如，進(jìn)入復(fù)位狀態(tài))的受限單元中，假設(shè)成核是速率限制步驟(確定隨后的set成功及速度的步驟)。晶體生長被假定為快速的，并且一旦發(fā)生成核事件就快速發(fā)生。為了使成核發(fā)生，根據(jù)定義，至少一種晶體必須在觀察時間(set信號寬度，tpw)內(nèi)及可用單元體積v內(nèi)出現(xiàn)。在任何特定溫度下且針對給定單元體積，最小set信號時間tpw,min與材料相關(guān)晶體成核速率成反比，并且僅在最優(yōu)溫度下發(fā)生。為了減輕現(xiàn)有技術(shù)的這個問題，將需要用于完全非晶化單元的正確的set編程程序來進(jìn)行以下操作(1)以相對低的溫度編程步驟起始(小)晶體的成核；及(2)通過促進(jìn)在更高溫度下的晶體生長來增加成核的晶體的大小。

如上所述，pcm陣列內(nèi)的pcm單元將可能包含不可避免的工藝變化。因此，以上論述的斜坡上升緣信號(例如，圖6a到6d)可有效地誘發(fā)晶種的成核，甚至在可能存在于pcm陣列中的稍微不同的pcm單元中也如此。

已被考慮用于以上論述的兩步程序的現(xiàn)有技術(shù)方法利用倒l形set信號。現(xiàn)在參考圖8，展示用于增強(qiáng)單個pcm單元的成核過程的現(xiàn)有技術(shù)的set信號800。set信號旨在增強(qiáng)成核過程，但其被定制為僅針對單個單元，這是因?yàn)椴豢紤]任何單元到單元的變化。信號的第一較低電平的平穩(wěn)段801用以在時間段tnuc1期間促進(jìn)成核。信號的第二較高電平的平穩(wěn)段803在時間段tplat內(nèi)操作以促進(jìn)相變材料的結(jié)晶生長。

已展示此特定的兩步現(xiàn)有技術(shù)方法對于在單個pcm單元中首先(在生長之前)促進(jìn)成核是有效的。然而，必須針對給定pcm單元精確地調(diào)整兩個平穩(wěn)段801、803的幅值。重要的是，單組幅值通常是不可行的，這是因?yàn)榇鎯ζ鲉卧嚵兄械膯卧絾卧兓?。因此，圖8的set信號800在涉及大量pcm單元的典型存儲器陣列中產(chǎn)生成核階段時是無效的。

然而，在本文所描述的各種實(shí)施例中，舉例來說，圖6a到圖6d的信號中的一或多者的各種組合可被組合以實(shí)現(xiàn)用于實(shí)現(xiàn)本文所述的兩步成核-生長過程的實(shí)際成核及/或set信號，同時仍允許在含有大量pcm單元的存儲器陣列中的制造可變性(例如，單元到單元的變化)。

現(xiàn)在參考圖9，展示根據(jù)本文描述的各種實(shí)施例的具有用于成核及set信號的單獨(dú)信號部分的替代信號形狀900。替代信號形狀900促進(jìn)多個pcm單元中的成核，同時考慮到pcm單元之間的制造可變性。舉例來說，替代信號形狀900的上升緣信號部分901包含成核階段信號，并且還可采用或者為圖6a到6d中圖形展示信號中的一或多者的一部分。上升緣信號部分901利用信號的非零斜升時間或上升緣，其大體上長于上文參考以上圖5a到5c所論述的約為10ns斜升時間的實(shí)際下限。

參考現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方框set信號(例如，圖5a)或甚至圖8的set信號800的兩步版本，信號形狀900包含由平穩(wěn)區(qū)域信號部分903跟隨的上升緣信號部分901。時間段907可發(fā)生在上升緣信號部分901與平穩(wěn)區(qū)域信號部分903之間。對于所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說將是可理解的，在實(shí)施例中，時間段907可覆蓋零延遲時間段(在這種情況下，信號部分905有效地直接繼續(xù)到平穩(wěn)區(qū)域信號部分903，例如由圖6a表示)。在其它實(shí)施例中，時間段907可具有非零延遲。信號部分905可為成核信號或set信號的部分，或者是其兩者，或者在非零延遲之后，set信號可僅僅作為平穩(wěn)區(qū)域信號部分903繼續(xù)。在零延遲時段或非零延遲時段的情況下，上升緣信號部分901的最高幅值可具有與平穩(wěn)區(qū)域信號部分903不同的幅值或與其大體上相同的幅值。舉例來說，在各種實(shí)施例中，在非零延遲周期之后，上升緣信號部分901可具有與平穩(wěn)區(qū)域信號部分903大體上相同的幅值。

上升緣信號部分901允許存儲器陣列內(nèi)的pcm單元中的每一者在有利于成核形成的低溫狀況下耗費(fèi)更多的時間。上升緣信號部分901的低溫區(qū)域允許成核概率在單元中的每一者內(nèi)達(dá)到其最大值。在促進(jìn)單元內(nèi)的初始成核過程之后，平穩(wěn)區(qū)域信號部分903的較高溫度增強(qiáng)每一單元內(nèi)的晶體生長，從而完成到用于對陣列內(nèi)的pcm單元的選定pcm單元進(jìn)行編程的期望水平的結(jié)晶過程。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，圖9的信號形狀900可呈現(xiàn)各種形狀且所展示的信號形狀900僅為一個變體。盡管未明確展示，但圖6a到圖6d的信號中的一或多者可與具有用于第一電平的上升緣的倒l形set信號(如與圖8的set信號800的幾乎瞬時的上升緣相對)一起使用。

現(xiàn)在參考圖10a及10b，針對各種時間段的上升時間及下降時間兩者展示利用不同的set信號獲得的若干編程曲線?？勺兩仙龝r間信號圖1000是根據(jù)本文所描述的實(shí)施例中的各種實(shí)施例。圖10b的幾乎瞬時的前緣信號圖1050是根據(jù)由現(xiàn)有技術(shù)采用的編程方案。圖10a及10b中的每一者展示由具有持續(xù)時間約100ns的平穩(wěn)區(qū)域的設(shè)置信號is組成的信號，其前面是具有約100ns的總信號持續(xù)時間的復(fù)位預(yù)條件信號ir。還應(yīng)注意，圖10a及10b兩者使用相同的set信號能量，且因此從功耗的角度來看是等效的。然而，在圖10a的可變上升時間信號圖1000中，上升時間的持續(xù)時間從t1變化到t5，從而提供其中形成成核區(qū)域的更寬的電流窗。相比之下，圖10b的幾乎瞬時的前緣信號圖1050，下降時間的持續(xù)時間從t1變化到t5。

更具體來說，應(yīng)注意，圖10a及10b兩者在本實(shí)驗(yàn)中使上升(或下降)在時間t1與t5之間變化。然而，應(yīng)注意，圖10a的時間t2及t3已成功地保持較寬的電流窗，與使用大體上相同的總脈沖能量的圖10b中的等效時間的曲線相對。因此，對于圖10a的上升緣信號部分，t2的上升時間足以使單元內(nèi)的分子結(jié)晶。然而，對于圖10b，所需的時間至少為t4，其與10a相比表示成功地施加set信號所需的總時間段的至少10倍。

因此，同時參照圖6a及圖5a到圖5c，圖10a指示與將例如圖6a的上升緣信號600的信號施加到pcm單元相關(guān)聯(lián)的益處。舉例來說，圖10a及10b在完全受限的相變存儲器單元中將上升緣信號600與圖5a的信號500進(jìn)行比較，或?qū)⑸仙壭盘?00與圖5b的三角形信號510進(jìn)行比較，或?qū)⑸仙壭盘?00與圖5c的組合信號520進(jìn)行比較。舉例來說，對于在低于給定值i的電流下的存儲器單元的特定架構(gòu)，在set信號的平穩(wěn)段上獲得的單元內(nèi)部的溫度對應(yīng)于其中成核是高度有效的區(qū)域，并且t2的平穩(wěn)持續(xù)時間足以使單元內(nèi)的分子結(jié)晶，如圖10a中所展示。然而，對于高于給定值i的電流，成核不再有效，并且方波set信號(由trise＝t1近似，對應(yīng)于圖5a的信號500并如由圖10b的曲線圖所指示)無法將單元設(shè)置為低閾值電壓或電阻。因此，如果不存在晶種以起始生長過程，那么幾乎不會如圖10a所展示那樣快速地發(fā)生結(jié)晶。

通過增加信號的上升緣時間(例如，trise≥t2)，如圖10a中所展示，可在上升時間期間起始晶種，并且在此區(qū)域中也可容易地實(shí)現(xiàn)set狀態(tài)(導(dǎo)致低電阻)。因此，圖10a及10b指示斜升信號比斜降信號更有效。

圖11是展示根據(jù)本文所述的各種實(shí)施例的實(shí)施pcm單元的成核階段及編程的方法的實(shí)施例的流程圖1100。所述方法可應(yīng)用于各種類型的存儲器陣列(例如圖1的存儲器陣列102)或由各種類型的存儲器陣列利用。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將理解，流程圖僅提供各種操作的一種可能的按時間順序發(fā)生的情形。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀及理解本文所提供的揭示內(nèi)容時將認(rèn)識到，許多操作可以不同的順序執(zhí)行，某些操作可與其它操作并行地執(zhí)行，或者一些操作可被認(rèn)為是任選的(例如，操作1101到1111及1115可在pcm陣列開發(fā)的開發(fā)階段期間執(zhí)行，同時施加組合的或單獨(dú)的成核及編程set信號)。此外，在閱讀及理解本文提供的揭示內(nèi)容時，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步認(rèn)識到，流程圖1100可例如在圖1的存儲器控制單元118內(nèi)或在控制器1203中實(shí)現(xiàn)，如下文參考圖12所論述。盡管未具體展示，但在實(shí)施例中，存儲器控制單元118及控制器1203可包含成核信號產(chǎn)生器及編程信號產(chǎn)生器。所產(chǎn)生的成核信號及編程信號可各自由同一產(chǎn)生器形成或者可由單獨(dú)的產(chǎn)生器形成。舉例來說，在一個實(shí)施例中，成核信號產(chǎn)生器可提供連續(xù)增加的上升緣信號(例如，例如圖6a到6d及圖9的非零上升緣信號)。在另一實(shí)施例中，成核信號產(chǎn)生器可提供步進(jìn)式增加的上升緣信號。然而，成核信號產(chǎn)生器也可用于產(chǎn)生編程信號。在一些實(shí)施例中，針對所選擇的特定類型的set電阻值，上升緣成核信號及set編程信號的類型可從存儲器控制單元118或控制器1203內(nèi)現(xiàn)場選擇。因此，提供流程圖1100僅僅是為闡明可考慮的各種操作。

繼續(xù)參考圖11，在操作1101處，確定在pcm單元內(nèi)使用的相變材料合金的熔化溫度。一般來說，對于給定的合金，熔化溫度可為先驗(yàn)已知的。在操作1103處，確定使pcm合金達(dá)到熔化溫度所需的電流電平。電流的確定至少部分地基于單元內(nèi)的相變材料的結(jié)構(gòu)(例如形狀)及體積兩者。通常將對成核信號幅值及編程信號幅值的幅值的隨后選擇調(diào)整為低于使pcm合金達(dá)到熔化溫度所需的電流電平。

在操作1105處，確定允許存儲器陣列內(nèi)的單元基于成核概率(例如，參見圖7)保持在成核階段(例如，有效地使晶體成核)內(nèi)的近似溫度。然而，由于無法確定對于存儲器陣列內(nèi)的pcm單元中的每一者將為最優(yōu)的成核的單一溫度，因此所選擇的近似溫度提供相變材料合金內(nèi)的分子的預(yù)結(jié)構(gòu)排序，同時大體上保持在圖7的成核概率階段701內(nèi)。同時避免將開始將單元置于結(jié)晶生長階段703內(nèi)的過高的溫度。保持在成核階段701內(nèi)的近似溫度的確定至少部分地基于單元內(nèi)的相變材料的結(jié)構(gòu)(例如，形狀)、體積及/或類型。依據(jù)相變材料的溫度的結(jié)晶概率的確定可僅基于給定相變材料及與相鄰材料的對應(yīng)界面來近似確定。因此，操作1101到1107的值的最終確定可通過(例如)循環(huán)通過所有可能的幅值及所有可能的上升/下降時間(使用合理的范圍及步長，其對于所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員是已知的)的實(shí)驗(yàn)來憑經(jīng)驗(yàn)確定。因此，結(jié)晶速率的先驗(yàn)知識不是必要的?？蓪φ麄€陣列進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，且接著可針對給定的陣列/材料類型從其中選擇值。

在操作1107處，確定與在操作1105處確定的所要近似溫度相關(guān)聯(lián)的用以將存儲器陣列的pcm單元置于成核階段內(nèi)的電流電平。接著，在操作1109處進(jìn)行對用以提供成核的信號類型(例如，參考圖6a到6d及/或圖9描述的各種信號)中的一或多者的選擇。

至少基于針對pcm單元選擇的形狀、體積及合金類型，在操作1111處確定在其中使信號斜升的時間段。時間段的確定進(jìn)一步基于對陣列內(nèi)的pcm單元的預(yù)期的、計算出的或測量出的制造可變性及公差。接著，可在操作1113處將所選擇的信號施加到存儲器陣列內(nèi)的pcm單元。

當(dāng)做出確定以對存儲器陣列內(nèi)的pcm單元中的各種pcm單元進(jìn)行編程時，在操作1115處選擇編程信號的幅值、持續(xù)時間及信號類型。幅值、持續(xù)時間及信號類型參數(shù)的選擇經(jīng)選擇以實(shí)現(xiàn)一或多個單元內(nèi)的晶體生長的所要水平。參數(shù)的選擇對于所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可為獨(dú)立知曉的，或者替代地或結(jié)合地，可憑經(jīng)驗(yàn)確定。接著，在操作1117處將編程信號施加到pcm單元中的適當(dāng)?shù)膒cm單元。如上文所論述，成核信號及編程信號可組合成單個信號。

現(xiàn)在參考圖12，展示呈包含一或多個存儲器裝置(例如，圖1的存儲器裝置101)的電子系統(tǒng)1200的形式的設(shè)備的說明性實(shí)施例的框圖。電子系統(tǒng)1200可用在例如(舉例來說)個人數(shù)字助理(pda)、具有或不具有無線能力的膝上型或便攜式計算機(jī)、上網(wǎng)本、無線電話、尋呼機(jī)、即時消息傳遞裝置、數(shù)字音樂播放器、數(shù)碼相機(jī)或可適于無線地或通過有線連接發(fā)射或接收信息的其它裝置。電子系統(tǒng)1200可用于以下系統(tǒng)中的任何者：無線局域網(wǎng)(wlan)系統(tǒng)、無線個人域網(wǎng)(wpan)系統(tǒng)或蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

展示圖12的電子系統(tǒng)1200包含控制器1203(上文簡要論述)、輸入/輸出(i/o)裝置1211(例如，鍵盤、觸摸屏或顯示器)、存儲器裝置1209、無線接口1207及靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(sram)裝置1201，它們都經(jīng)由總線1213彼此耦合。在一個實(shí)施例中，電池1205可向電子系統(tǒng)1200供電。存儲器裝置1209可包含nand存儲器、快閃存儲器、nor存儲器、這些存儲器的組合或類似物，以及本文所描述的存儲器裝置中的一或多者。

控制器1203可包含(例如)一或多個微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器或類似物。此外，在閱讀及理解本文提供的揭示內(nèi)容時，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，上文論述的圖11的流程圖1100可在控制器1203中實(shí)施。存儲器裝置1209可用以存儲發(fā)射到電子系統(tǒng)1200或由電子系統(tǒng)1200發(fā)射的信息。存儲器裝置1209還可任選地用于存儲呈指令(所述指令在電子系統(tǒng)1200的操作期間由控制器1203執(zhí)行)的形式的信息，并且可用于存儲呈由電子系統(tǒng)1200產(chǎn)生、收集或接收的用戶數(shù)據(jù)(例如圖像數(shù)據(jù))的形式的信息。指令可被存儲為數(shù)字信息，并且如本文所揭示的用戶數(shù)據(jù)可作為數(shù)字信息存儲在存儲器的一個區(qū)段中，并作為模擬信息存儲在另一區(qū)段中。作為另一實(shí)例，給定區(qū)段曾可被標(biāo)記以存儲數(shù)字信息，且接著稍后可經(jīng)重新分配及重新配置以存儲模擬信息?？刂破?203可包含本文所描述的存儲器裝置中的一或多者。

i/o裝置1211可用以產(chǎn)生信息。電子系統(tǒng)1200可使用無線接口1207利用射頻(rf)信號向無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)射信息及從無線通信網(wǎng)絡(luò)接收信息。無線接口1207的實(shí)例可包含天線或無線收發(fā)器，例如偶極或貼片天線。然而，標(biāo)的物的范圍在這方面不受限制。此外，i/o裝置1211可遞送反映被存儲為數(shù)字輸出(如果存儲數(shù)字信息)或模擬輸出(如果存儲模擬信息)的事物的信號。雖然上文提供無線應(yīng)用中的實(shí)例，但本文揭示的標(biāo)的物的實(shí)施例也可用于非無線應(yīng)用中。i/o裝置1211可包含如本文所描述那樣被編程的存儲器裝置中的一或多者。

本文的方法及設(shè)備的各種說明希望提供對各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一般理解，并且不希望提供可能利用本文所描述的結(jié)構(gòu)、特征及材料的設(shè)備及方法的所有元件及特征的完整描述。

各種實(shí)施例的設(shè)備可包含或包含于(例如)用于高速計算機(jī)中的電子電路、通信及信號處理電路、單處理器或多處理器模塊、單個嵌入式處理器或多個嵌入式處理器、多核處理器、數(shù)據(jù)交換機(jī)及包含多層、多芯片模塊或類似物的專用模塊。此類設(shè)備可進(jìn)一步作為子組件被包含在各種電子系統(tǒng)內(nèi)，例如電視機(jī)、蜂窩電話、個人計算機(jī)(例如，膝上型計算機(jī)、臺式計算機(jī)、手持式計算機(jī)、平板計算機(jī)等等)、工作站、無線電、視頻播放器、音頻播放器、交通工具、醫(yī)療裝置(例如，心臟監(jiān)測器、血壓監(jiān)測器等等)、機(jī)頂盒及各種其它電子系統(tǒng)。

所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將了解，對于本文揭示的此方法及其它方法(例如，編程或讀取操作)，形成各種方法的部分的活動可以不同的順序?qū)嵤约爸貜?fù)、同時執(zhí)行或彼此替換。此外，所概述的動作及操作僅作為實(shí)例提供，并且一些動作及操作可為任選的、組合成較少的動作及操作，或者擴(kuò)展到另外的動作及操作中，而不偏離所揭示的實(shí)施例的本質(zhì)。

因此，本發(fā)明不限于本申請案中描述的希望作為各種方面的說明的特定實(shí)施例。舉例來說，代替使用浮動?xùn)艠O作為電荷存儲結(jié)構(gòu)，可代替地使用電荷陷阱。在閱讀及理解本

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
之后，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員明白，可進(jìn)行許多修改及變化。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將從前面的描述明白除本文列舉的方法及設(shè)備之外的本發(fā)明范圍內(nèi)的在功能上等效的方法及設(shè)備。一些實(shí)施例的部分及特征可包含在其它實(shí)施例的部分及特征中，或者替代其它實(shí)施例的部分及特征。在閱讀及理解本文提供的描述之后，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將明白許多其它實(shí)施例。此類修改及變化希望落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求書的條款以及此權(quán)利要求書被賦予的等效物的全部范圍來限制。還應(yīng)理解，本文中使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而不希望是限制性的。

提供本發(fā)明的摘要以允許讀者快速確定本發(fā)明的性質(zhì)。摘要是在理解其將不用于解釋或限制權(quán)利要求書的情況下提供的。另外，在前面的具體實(shí)施方式中，可看出，出于簡化本發(fā)明的目的，將各種特征組合在單個實(shí)施例中。本發(fā)明的方法不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求書。因此，所附權(quán)利要求書特此并入具體實(shí)施方式中，其中每一權(quán)利要求自身作為單獨(dú)的實(shí)施例。