存儲器裝置及存儲器操作方法
【技術領域】
[0001]本文揭示的至少一些實施例涉及存儲器裝置以及存儲器操作方法。
【背景技術】
[0002]電子裝置(例如，數(shù)碼相機及個人音頻播放器)中廣泛使用存儲器裝置用于存儲數(shù)字數(shù)據(jù)。許多不同類型的存儲器為可用的，每一者使用不同基本技術用于存儲數(shù)據(jù)，且所述存儲器可為易失性或非易失性存儲器。電阻式隨機存取存儲器(RRAM)、導電橋隨機存取存儲器(CBRAM)及快閃存儲器為非易失性存儲器的實例。
[0003]下文描述的至少一些實施例涉及存儲器裝置及存儲器操作方法。一些所揭示的實施例與其它存儲器布置相比提供減小的功率消耗。
【附圖說明】
[0004]圖1為根據(jù)一個實施例的存儲器系統(tǒng)的功能框圖。
[0005]圖2為根據(jù)一個實施例的存儲器單元的說明性表示。
[0006]圖3為根據(jù)一個實施例的存儲器芯片的說明性表示。
[0007]圖4為根據(jù)一個實施例的存儲器芯片的存儲器庫的說明性表示。
[0008]圖5為根據(jù)一個實施例的存儲器芯片的瓦片的說明性表示。
[0009]圖6為根據(jù)一個實施例的存儲器芯片的瓦片的說明性表示。
[0010]圖7為根據(jù)一個實施例的存儲器芯片的多個瓦片及全局位線的說明性表示。
[0011]圖8為根據(jù)一個實施例的存儲器芯片的多個全局位線及局部位線的說明性表示。
[0012]圖9為根據(jù)一個實施例的存儲器芯片的子瓦片的一部分的電不意表不。
[0013]圖10為用以實施根據(jù)一個實施例的塊擦除寫入操作的信號的時序圖。
[0014]圖11為用以實施根據(jù)一個實施例的塊擦除寫入操作的信號的時序圖。
[0015]圖12到16為根據(jù)一個實施例的在不同步驟期間正被處理的半導體襯底的片段的說明性表示。
【具體實施方式】
[0016]參考圖1，展示根據(jù)一個實施例的存儲器系統(tǒng)10的功能框圖。所說明的存儲器系統(tǒng)10包含控制器12、存取電路14及存儲器16。在一些實例中，存儲器系統(tǒng)10可實施于各種相關聯(lián)的裝置(未展示)(例如，計算機、照相機、媒體播放器及隨身盤)內或關于所述裝置而實施。在所描述的實例中，存儲器系統(tǒng)10存儲由相關聯(lián)的裝置產(chǎn)生或利用的數(shù)據(jù)。存儲器系統(tǒng)10的其它實施例為可行的且可包含更多、更少及/或替代性組件或電路。
[0017]控制器12控制寫入、讀取及重寫存儲器16的數(shù)據(jù)以及介接其它組件或電路(例如，待存儲于存儲器16內的數(shù)據(jù)的來源)的操作。控制器12可在相關聯(lián)的裝置的操作期間關于存儲器16存取及處理命令。在一個實施例中，實例命令指示施加到存儲器16的編程(復位)及擦除(設定)電壓電勢的產(chǎn)生。在一個實施例中，編程及擦除操作用以將數(shù)據(jù)寫入到存儲器(即，編程所述存儲器)且兩者皆被稱為寫入操作。在一個實施例中，控制器12也可控制讀取及驗證脈沖到存儲器16的施加以讀取及驗證所存儲的數(shù)據(jù)。
[0018]在一個實施例中，控制器12經(jīng)配置以處理數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)存取及存儲、發(fā)布命令且控制其它所要操作。在至少一個實施例中，控制器12可包括處理電路，所述處理電路經(jīng)配置以執(zhí)行由適當?shù)挠嬎銠C可讀存儲媒體(例如，存儲器)提供的編程。舉例來說，控制器12可實施為一或多個處理器及/或其它結構，其經(jīng)配置以執(zhí)行包含(例如)軟件及/或固件指令的可執(zhí)行指令?？刂破?2的其它實例實施例可(單獨或結合一或多個處理器)包含硬件邏輯、PGA、FPGA、ASIC、狀態(tài)機及/或其它結構?？刂破?2的這些實例用于說明且其它配置為可行的。
[0019]在一個實施例中，存取電路14與控制器12及存儲器16耦合，且經(jīng)配置以關于存儲器16的存儲器單元實施尋址(存儲器16的列及行的選擇)、寫入、讀取、驗證及重寫操作。舉例來說，存取電路14可從控制器12接收指令以選擇存儲器16的特定塊、頁、字或字節(jié)以及關于選定塊、頁、字或字節(jié)的多個單元而實施寫入、讀取、驗證及重寫。如下文論述，在一個實施例中，存取電路14可施加電壓電勢于存儲器16以執(zhí)行寫入、讀取及驗證操作。
[0020]存儲器16包含經(jīng)配置以存儲數(shù)據(jù)的多個存儲器單元、與所述存儲器單元電連接的導體，且可能包含額外電路，舉例來說，存取電路14的電路。至少一些所述存儲器單元個別地能夠在多個時刻編程到多個不同存儲器狀態(tài)。用戶及/或相關聯(lián)的裝置可對存儲器16進行存取以存儲數(shù)字信息。存儲器單元在一些實施方案中可配置為非易失性單元，且可具有對應于不同存儲器狀態(tài)的不同電阻。在一個特定實例實施方案中，存儲器16實施為導電橋隨機存取存儲器(CBRAM)，且所述存儲器單元為導電橋存儲器單元。
[0021 ] 在不同實施例中，存儲器16可實施于不用布置中。舉例來說，存儲器16可實施于存儲器裝置(例如，芯片、芯片的一部分(例如，下文論述的瓦片及/或子瓦片))或其它布置內。存儲器裝置也可包含控制器12及/或存取電路14或其部分。
[0022]參考圖2，展示存儲器16的存儲器單元20的實例。所說明的實例存儲器單元16為一晶體管/ 一電阻器(lTlR)CBRAM存儲器單元。在其它實施例中，可利用其它類型的存儲器單元。實例存儲器單元16包含頂部電極22、存儲器元件21及底部電極24。在一個實施例中，頂部電極22及底部電極24包括導電材料，且也可被稱為存儲器單元20的第一電極及第二電極(或反之亦然)。
[0023]存儲器元件21的所說明的實施例包含導電源極部件或層26及介于電極22、24中間的電介質層28。在一個實施例中，源極層26為Cu+源極層(例如，CuTe)，電介質層28的實例材料包含AlOx、HfOx及ZrOx，且底部電極24為氮化鈦(TiN)。其它實施例為可能的。如下文進一步詳細論述，頂部電極22可與導電共同源極線或板極耦合或作為其部分。
[0024]圖2中所展示的存儲器單元20包含處于可對應于存儲器單元20的多個不同存儲器狀態(tài)(例如，在實例二進制應用中，“1”或“0”)的一者的低電阻狀態(tài)的一或多個導電結構29 (例如，細絲)。存儲器單元20也可編程為其中移除且不存在導電結構50且可對應于不同存儲器狀態(tài)的另一者的高電阻狀態(tài)?？煽缭巾敳侩姌O22及底部電極24施加不同寫入電壓電勢以改變存儲器單元20的電阻(及存儲器狀態(tài))。
[0025]更具體來說，可通過施加電壓電勢/偏壓到頂部電極22來執(zhí)行擦除/設定編程操作，所述電壓電勢/偏壓與施加到底部電極24的電壓電勢/偏壓相比具有更大正量值。這些信號的施加導致誘發(fā)Cu離子進入電介質層28中且通過電介質層28且在導電源極層26與底部電極24之間形成一或多個導電結構29 (例如，細絲)。結構29的形成使存儲器單元25處于低電阻狀態(tài)。在一個實施例中，結構29包括來自源極層26的材料(例如，銅)。
[0026]在編程/復位操作中可通過施加電壓電勢/偏壓到底部電極24而將具有導電結構29的存儲器單元20編程為高電阻狀態(tài)，所述電壓電勢/偏壓與施加到頂部電極22的電壓電勢/偏壓相比具有更大正量值。這些信號的施加導致Cu離子返回到源極層26中且溶解電介質層28內的任何導電結構29，借此增加電極22、24之間的存儲器元件21的電阻且使存儲器單元20處于高電阻狀態(tài)。
[0027]可在不同時刻在高電阻布置與低電阻布置之間重復寫入存儲器單元20以存儲對應于不同存儲器(例如，電阻式)狀態(tài)的不同數(shù)據(jù)值。在一個實施例中，電流通過存儲器單元22，且感測電路可測量所述電流以確定存儲器單元20的電阻及存儲器狀態(tài)。
[0028]圖2還說明具有與字線34耦合的柵極32及與底部電極24及位線36耦合的多個端子的存取晶體管30 (例如，NM0S)。字線34用以選擇用于讀取/寫入的存儲器