存儲器中的二極管分段的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實施例一般來說涉及存儲器，且特定實施例涉及可變電阻存儲器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]快閃存儲器裝置已發(fā)展成用于寬廣范圍的電子應(yīng)用的非易失性存儲器的普遍來源。快閃存儲器裝置通常使用允許高存儲器密度、高可靠性及低電力消耗的單晶體管存儲器單元。快閃存儲器的常見用途包含個人計算機、快閃磁碟機、數(shù)字相機及蜂窩式電話。例如基本輸入/輸出系統(tǒng)(B1S)的程式碼及系統(tǒng)數(shù)據(jù)通常存儲于快閃存儲器裝置中以供在個人計算機系統(tǒng)中使用。
[0003]近年來，快閃存儲器密度已增加且每位的成本已減小。為增加密度，存儲器單元大小及對鄰近存儲器單元的接近度已減小。此可導(dǎo)致關(guān)于由鄰近存儲器單元之間的互動所致的干擾條件的問題。另外，當(dāng)與其它形式的存儲器(例如，DRAM)相比時，快閃存儲器仍是相對慢的。
[0004]例如電阻式隨機存取存儲器(RRAM)的可變電阻存儲器是在可變電阻存儲器單元中提供非易失性存儲器功能的存儲器技術(shù)。舉例來說，存儲器單元的低電阻指示一種狀態(tài)而高電阻指示第二狀態(tài)。此可變電阻存儲器的實例包含金屬氧化物、相變(GST)、納米細(xì)絲、靜摩擦力、機械變形、聚合物、分子、導(dǎo)電橋接器及MRAM。
[0005]圖1展示典型交叉點電阻式RAM陣列，所述典型交叉點電阻式RAM陣列具有在一對存取線的相交點處形成每一單元的串聯(lián)的選擇裝置及可編程元件，所述對存取線在本文中稱為位線及字線，但所述對存取線出于RRAM的目的是可互換的。所述選擇裝置是非歐姆裝置，例如二極管。RRAM單元的典型核心單元大小是4F2。也就是說，在F作為最小特征大小的情況下，裸片上的RRAM單元的面積(包含任何分?jǐn)偯娣e(overhead)及間距)是2FX2F，或 4F2。
[0006]由于現(xiàn)代陣列的大小、來自連接到存取線的大量單元的電流的量及來自單元的泄漏，因此位線及字線無法跨越存儲器的整個長度及寬度。此上下文中的連接到包含但不限于電連接到，無論是直接還是間接通過一或若干個介入組件。因此，如在圖2中所展示，使用位線及字線分段。針對分段位線或字線，使用例如晶體管202的分段晶體管。使用分段晶體管202以將陣列分成較小區(qū)段。制作小的晶體管是困難的，且緊緊地包裝晶體管是困難的。此外，當(dāng)單元繼續(xù)按比例縮放而越來越小時，晶體管并不以相同速率變小。例如晶體管202的分段晶體管比典型RRAM單元的4F2大小大得多，且隨著陣列的密度繼續(xù)增加，大的分段晶體管占據(jù)漸增比例的裸片空間，從而降低陣列的效率。
[0007]出于上文陳述的原因，且出于下文陳述的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀并理解本說明書之后將變得明了的其它原因，此項技術(shù)中需要一種經(jīng)改進存儲器陣列架構(gòu)。
【附圖說明】
[0008]圖1是典型RRAM存儲器陣列的一部分；
[0009]圖2是經(jīng)分段典型RRAM存儲器陣列的一部分；
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的RRAM存儲器陣列的部分電路圖；
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的RRAM存儲器陣列的部分電路圖；
[0012]圖5是展示圖3的RRAM存儲器陣列的部分的操作的圖式；
[0013]圖6是針對圖5的RRAM存儲器陣列的操作的電壓/電流曲線；
[0014]圖7是展示圖3的RRAM存儲器陣列的一部分的另一操作的圖式；
[0015]圖8是針對圖7的RRAM存儲器陣列的操作的電壓/電流曲線；
[0016]圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法的流程圖；
[0017]圖10是可并入有圖3或4的存儲器陣列的存儲器系統(tǒng)的一個實施例的框圖。
【具體實施方式】
[0018]在以下實施方式中，參考形成本發(fā)明的一部分的隨附圖式，且在所述隨附圖式中通過圖解說明的方式展示特定實施例。在各圖式中，貫穿數(shù)個視圖相似編號描述實質(zhì)上類似組件?？衫闷渌鼘嵤├以诓槐畴x本發(fā)明的范圍的情況下可做出結(jié)構(gòu)、邏輯及電改變。因此，不應(yīng)在限制意義上理解以下實施方式。
[0019]交叉點RRAM陣列單元是兩層組件堆疊。通常，RRAM陣列單元包括通常在選擇裝置上方或下方的可編程元件(例如，可變電阻式元件)。所述可變電阻式元件改變狀態(tài)，且不同狀態(tài)表示經(jīng)編程單元及經(jīng)擦除單元。所述選擇裝置用于選擇陣列中所關(guān)注的特定單元的目的。如此命名交叉點陣列，這是因為陣列的存取線(稱為位線及字線)以90度角(舉例來說)交叉，從而形成具有小面積的緊湊高效陣列。所述位線及字線通常經(jīng)定大小為設(shè)備可將其制成的那么小，且鄰近位線之間及鄰近字線之間的間距通常也是同樣小。出于解釋的目的，在各圖中沿垂直方向展示位線，且在各圖中沿水平方向展示字線。然而，在RRAM中，位線及字線各自起到相同作用。也就是說，通常稱為位線及字線的在RRAM中事實上是可互換的。功能上，位線及字線通常可稱為存取線。存儲器單元串在本文中定義為各自連接到共用存取線的存儲器單元群組，例如，各自連接到局部位線的存儲器單元群組(其中每一局部位線通過分段元件連接到全局位線)、各自連接到局部字線的存儲器單元群組(其中每一局部字線通過分段元件連接到全局字線)或各自連接到全局存取線的存儲器單元群組。
[0020]可變電阻存儲器單元的選擇裝置通常是二極管。由于存在眾多類型的可變電阻式元件，因此在一些RRAM存儲器中選擇裝置可是單向二極管，且在其它RRAM存儲器中選擇裝置可是雙向二極管。當(dāng)使用雙向二極管作為選擇裝置時，其可是對稱或非對稱的，也就是說，非對稱雙向二極管的正向及反向接通電壓可是不同的?？删幊淘奶暨x通常指示選擇裝置的挑選。舉例來說，相變存儲器可使全部其電流沿一個方向流動，且因此使用單向選擇裝置。導(dǎo)電橋接器存儲器可使用沿不同方向的電流來進行編程及擦除，且因此使用雙向選擇裝置。
[0021]圖3中展示根據(jù)本發(fā)明的實施例的存儲器陣列300的一部分。陣列300包括由分段元件304劃分的多個塊302。分段元件304在一個實施例中包括二極管，且可相同于每一可變電阻存儲器單元312的選擇裝置。全局位線306跨越多個塊，且通過特定塊的分段元件304連接到塊302的局部位線308?？墒蔷植孔志€或全局字線的字線310與局部位線308交叉，且可變電阻單元312連接于每一局部位線308與其交叉字線310之間?？勺冸娮鑶卧ㄅc可編程元件串聯(lián)的選擇裝置(例如，二極管)。
[0022]一對偏置線314及316也連接到局部位線308且在一個實施例中平行于字線310而延續(xù)。偏置線314、316中的每一者通過相應(yīng)偏置裝置318、320連接到局部位線308，所述相應(yīng)偏置裝置像存儲器單元一樣包括選擇裝置，但與存儲器單元不同的是不包含可編程元件。偏置線314通過多個偏置裝置318連接到多個局部位線308，每一偏置裝置318沿一個方向連接于線314與局部位線308中的相應(yīng)局部位線之間，且偏置線316通過多個偏置裝置320連接到多個局部位線308，每一偏置裝置320沿相反方向連接于線316與局部位線308中的相應(yīng)局部位線之間。舉例來說，如果偏置裝置318及320是單向二極管，那么偏置裝置318的電流從線314流動到局部位線308，且偏置裝置320的電流從局部位線308流動到線316。所述偏置線可用于使局部位線正向或反向偏置以用于選擇或不選擇特定局部位線。
[0023]所述偏置裝置及分段元件要使用陣列中的面積。然而，與分段晶體管的大小相比，對于每一全局位線來說，由經(jīng)組合的偏置裝置及分段元件使用的面積比由晶體管使用的面積小得多。此外，偏置裝置及分段元件將隨存儲器單元按比例縮放，然而晶體管并不隨存儲器單元按比例縮放。
[0024]分段元件在一個實施例中是與可變電阻存儲器單元的選擇裝置所使用相同的元件。與分段晶體管相比，分段元件304在大小上小得多，制作起來容易得多，且可隨單元自身按比例縮放。也就是說，隨著單元大小減小，分段元件大小也將減小，從而節(jié)省成本及裸片面積兩者。由于字線及位線在RRAM中是可互換的，因此可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下對若干組位線及字線中的一者或兩者執(zhí)行陣列的分段。
[0025]雖然展示單個全局位線到局部位線分段，但應(yīng)理解，可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下使用額外分段。舉例來說，可使用從全局位線到區(qū)域位線且接著到局部位線的分段。相同子分段也可用于字線。
[0026]圖4展示如圖3中的陣列300，惟替代單個分段元件304在全局位線306與局部位線308之間使用并聯(lián)的兩個分段元件402除外。在一些應(yīng)用中，與陣列中的選擇裝置相同大小的分段元件可不能夠傳導(dǎo)足夠電流以操作單元串。應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下并聯(lián)放置于全局位線與局部位線之間的分段元件的數(shù)目可增加。
[0027]編程或擦除可變電阻存儲器單元包括跨越其施加正向或反向偏置。讀取操作、編程操作及擦除操作之間的差異由單元自身以及電壓及/或電流量值、持續(xù)時間、偏置(反向或正向)、以及計時及/或波形確定。一些可變電阻存儲器單元使用雙向電流來進行操作，且一些可變電阻存儲器單元使用單向電流。區(qū)分所述兩種情形的是波形。對于單向單元來說，選擇裝置是單向的，且對于雙向單元來說，選擇裝置是雙向的。
[0028]圖5到8中更詳細(xì)地展示使單元正向及反向偏置以用于操作。圖5及6展示使選定塊及未選定塊中的選定單元正向偏置，且圖7及8展示使選定塊及未選定塊中的選定單元反向偏置。關(guān)于圖9及10進一步描述方法。
[0029]適用于使單元正向及反向偏置的電壓將取決于(例如)選擇裝置的接通電壓、陣列的泄漏公差以及單元及選擇裝置的大小及特性而變化。然而，對于正向偏置，挑選足以接通選定單元的選擇裝置且減少泄漏或關(guān)斷未選定單元及塊的選擇裝置的電壓。當(dāng)將低于接通電壓的偏置施加到二極管時二極管可泄漏電流。泄漏量取決于所施加的實際電壓，且在一個實施例中電壓經(jīng)挑選以使未選定二極管保持關(guān)斷或使泄漏保持低于可接受量，所述可接受量通過陣列的施加來確定。
[0030]在圖5中，展示兩個塊，選定塊502及未選定塊504。單元506及508是選定單元。為使單元506及508正向偏置，在那些單元處相交的位線及字線具有足以使單元的選擇裝置正向偏置的施加到所述位線及字線的電壓。對于選定塊502，以足以接通分段元件及選擇裝置的位線選擇電壓Vblsel (Vf)使通過分段元件301及304 3連接到局部位線308及308 3的全局位線306i& 306 3偏置。以位線未選擇電壓Vblunsel使未選定位線306 2及306 4偏置。在一個