專利名稱：編程相變型存儲(chǔ)器陣列到置位狀態(tài)的方法及存儲(chǔ)器件電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及到一種編程(programming)相變型存儲(chǔ)器陣列到置位狀態(tài)的方法及電路。
背景技術(shù)：
相變型隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAMs)是使用相變材料來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器件，例如，硫族化物(如Ge-Sb-Te(GST))，其電阻隨著由于溫度變化導(dǎo)致的兩個(gè)狀態(tài)間的相態(tài)轉(zhuǎn)換而變化。在通常的低功耗的狀態(tài)下，PRAM同時(shí)具有很多如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAMs)的易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)。
例如，如果在寫操作期間電流流經(jīng)相變型材料，那么相變型材料可以在結(jié)晶狀態(tài)和非晶狀態(tài)之間來回改變。舉個(gè)例子，通過對(duì)一個(gè)相變型材料在一個(gè)相對(duì)短的時(shí)期內(nèi)施加一個(gè)相對(duì)高的電流脈沖，能夠?qū)⒃撓嘧冃筒牧霞訜岬狡淙埸c(diǎn)。然后將該相變型材料迅速冷卻，使可以將其改變至一個(gè)高電阻非晶狀態(tài)。如果通過施加了相對(duì)低的電流脈沖對(duì)處于靜止?fàn)顟B(tài)的相變型材料層進(jìn)行冷卻，那么可以將該相變型材料改變至一個(gè)低電阻、結(jié)晶狀態(tài)。
因而，最終狀態(tài)取決于流經(jīng)相變型材料的電流的量值和/或持續(xù)時(shí)間。在相對(duì)短的時(shí)期流經(jīng)相變型材料的相對(duì)大的電流(稱為“復(fù)位電流”或者“復(fù)位電流脈沖”)把相變型材料由結(jié)晶狀態(tài)改變?yōu)榉蔷顟B(tài)?？梢詫⒎蔷顟B(tài)稱為“復(fù)位狀態(tài)”，相應(yīng)于具有邏輯電平值“1”的數(shù)據(jù)。在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)流經(jīng)相變型材料的比復(fù)位電流小的電流把相變型材料由非晶狀態(tài)改變回結(jié)晶狀態(tài)?？梢詫⒔Y(jié)晶狀態(tài)稱為“置位狀態(tài)”，相應(yīng)于具有邏輯電平值“0“的數(shù)據(jù)。
在復(fù)位狀態(tài)下的相變型材料的電阻大于在置位狀態(tài)下相變型材料的電阻。通過流經(jīng)相變型材料的復(fù)位電流以將該相變型材料加熱至其熔融溫度以上，并如前面所述的那樣迅速冷卻該加熱的相變型材料，最初位于置位狀態(tài)下的存儲(chǔ)單元可以因此被改變至復(fù)位狀態(tài)。通過流經(jīng)相變型材料的置位電流以將該相變型材料加熱至其結(jié)晶溫度以上，并在一個(gè)指定的時(shí)間期間內(nèi)維持該電流，而后冷卻該相變型材料，可以將最初位于復(fù)位狀態(tài)下的存儲(chǔ)單元改變至置位狀態(tài)。
圖1是說明用于寫數(shù)據(jù)到相變型材料的常規(guī)電流脈沖的曲線圖。在寫數(shù)據(jù)的常規(guī)方法中，如圖1所示，一個(gè)相對(duì)高的電流脈沖可以在一個(gè)相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)施加于相變型材料以熔化該相變型材料。而后迅速冷卻該相變型材料以將其狀態(tài)改變至非晶狀態(tài)(即，復(fù)位狀態(tài))?？蛇x擇是，一個(gè)相對(duì)低的電流脈沖可以在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)施加于相變型材料(如圖1所示)以加熱該相變型材料至其結(jié)晶溫度以上，從而將該相變型材料改變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)(即，置位狀態(tài))。
然而，在具有多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器陣列中，根據(jù)存儲(chǔ)器陣列中的單元排列，單個(gè)或者群組的相變型存儲(chǔ)單元的寄生電阻可能變化。此外，信號(hào)負(fù)載可以在連接到相變型存儲(chǔ)單元線路上變化，并且例如由于隨著存儲(chǔ)器陣列的面積增長(zhǎng)在制造過程中發(fā)生變化，在相變型存儲(chǔ)單元中的復(fù)位電流可以改變。如果在不同的各存儲(chǔ)單元之中或之間的復(fù)位電流變化，那么這些單元中的置位電流也變化。
因此，存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)單元之間的用于將存儲(chǔ)單元轉(zhuǎn)變至置位狀態(tài)的置位電流脈沖電平或者數(shù)量可以變化。由于使用一個(gè)同樣的置位電流來將存儲(chǔ)器陣列中所有的存儲(chǔ)單元改變?yōu)橹梦粻顟B(tài)是不可能的，上述特性是不期望的。換句話說，假如施加了一個(gè)置位電流，一些存儲(chǔ)單元可以改變?yōu)橹梦粻顟B(tài)，而其它的存儲(chǔ)單元實(shí)際上改變?yōu)閺?fù)位狀態(tài)。此外，改變?yōu)橹梦粻顟B(tài)的存儲(chǔ)單元中的電阻值可能變化。這有可能在相變型存儲(chǔ)器陣列操作時(shí)導(dǎo)致錯(cuò)誤。
圖2是一個(gè)表示施加于相變型存儲(chǔ)單元的電流和該相變型存儲(chǔ)單元的電阻之間關(guān)系的曲線圖。參考圖2，將作為施加于相變型存儲(chǔ)單元的電流和該相變型存儲(chǔ)單元的電阻之間關(guān)系的例子來描述，示意性指定相變型存儲(chǔ)器陣列的存儲(chǔ)單元的三個(gè)存儲(chǔ)單元(A，B和C)。存儲(chǔ)單元A，B和C每一個(gè)都具有不同的復(fù)位/置位電流曲線。存儲(chǔ)單元A是一個(gè)“高”置位電流單元，存儲(chǔ)單元B是一個(gè)“中”置位電流單元，存儲(chǔ)單元C是一個(gè)“低”置位電流單元。圖2的一曲線圖說明，將存儲(chǔ)單元A，B和C改變至置位電阻狀態(tài)所需的電流的電平或數(shù)量在存儲(chǔ)器單元A，B和C之間變化。
如果將對(duì)應(yīng)于顯示在圖2中的電壓(i)的電流施加到存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元A能夠改變至置位電阻狀態(tài)(當(dāng)其在置位窗口內(nèi)或者其能夠?qū)⒋鎯?chǔ)單元A改變至置位狀態(tài))，而存儲(chǔ)單元B和C保持在復(fù)位狀態(tài)(電阻值非常高)。此外，存儲(chǔ)單元B和C具有不同的復(fù)位電阻。結(jié)果是，由于該陣列的相變型單元需要不同的電流以改變至置位狀態(tài)，因此不能夠使用一個(gè)置位電流來改變陣列的所有存儲(chǔ)單元至置位狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例涉及編程具有多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元的相變型存儲(chǔ)器陣列至置位電阻狀態(tài)的方法。在這個(gè)方法中，可以將具有第一到第n等級(jí)的置位電流脈沖施加到該陣列的單元以將該單元改變至置位電阻狀態(tài)。按任何等級(jí)的施加于相變型存儲(chǔ)器單元的置位電流脈沖的最小電流電平可以高于該陣列的單元的基準(zhǔn)電流電平。置位電流脈沖的一個(gè)指定的電流電平可以按順序從一個(gè)等級(jí)降低到另一等級(jí)。
本發(fā)明另一實(shí)施例涉及一種相變型存儲(chǔ)器件的寫驅(qū)動(dòng)器電路，該器件包括多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元，這些單元響應(yīng)于施加于其上的電流脈沖改變至復(fù)位電阻狀態(tài)或者置位電阻狀態(tài)。該寫驅(qū)動(dòng)器電路可以包括脈沖產(chǎn)生單元，該單元其配置為響應(yīng)于一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(transition)檢測(cè)脈沖產(chǎn)生復(fù)位脈沖以將相變型存儲(chǔ)單元改變?yōu)閺?fù)位電阻狀態(tài)，響應(yīng)于該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖，產(chǎn)生一個(gè)置位脈沖以將相變型存儲(chǔ)單元改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)，和產(chǎn)生第一個(gè)到第n個(gè)的控制脈沖。該寫驅(qū)動(dòng)器電路可以包括一個(gè)電流脈沖控制單元，該單元其配置為響應(yīng)于已產(chǎn)生的第一個(gè)到第n個(gè)控制脈沖的施加一個(gè)具有第一個(gè)到第n個(gè)等級(jí)的置位電流脈沖至相變型存儲(chǔ)單元，其中任意等級(jí)的置位電流脈沖的最小電流電平高于基準(zhǔn)電流電平，并且其中置位電流脈沖的電流電平按順序逐個(gè)等級(jí)降低。
本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及一種編程具有多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元的相變型存儲(chǔ)器陣列至置位電阻狀態(tài)的方法。在這個(gè)方法中，可以將具有第一個(gè)到第n個(gè)等級(jí)電流電平的置位電流脈沖施加于該陣列的單元以將該單元改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)。
本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及一種相變型存儲(chǔ)器件的寫驅(qū)動(dòng)器電路，該器件包括多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元。寫驅(qū)動(dòng)器電路可以將配置為具有第一到第n等級(jí)電流電平的置位電流脈沖施加于該器件的單元以將該器件的相變型存儲(chǔ)單元改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)。


通過參照附圖對(duì)示范性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明將更加顯而易見，附圖中相同的元素用相同的參考數(shù)字表示，指定的附圖只是為了說明，因此不限于本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
圖1是一曲線圖，說明用于寫數(shù)據(jù)到相變型材料的常規(guī)電流脈沖。
圖2是一曲線圖，表示施加于相變型存儲(chǔ)單元的電流和該相變型存儲(chǔ)單元的電阻之間關(guān)系。
圖3是一曲線圖，說明根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的施加于相變型存儲(chǔ)器陣列的置位電流脈沖。
圖4是一曲線圖，用于當(dāng)施加了圖3中所示的置位電流脈沖時(shí)解釋缺陷單元。
圖5是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的寫驅(qū)動(dòng)器電路的電路示意圖。
圖6是圖5中的寫驅(qū)動(dòng)器電路中的脈沖產(chǎn)生單元的電路示意圖。
圖7是解釋圖5中的寫驅(qū)動(dòng)器電路工作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的施加于相變型存儲(chǔ)器陣列的置位電流脈沖的曲線圖。通常，為了編程相變型存儲(chǔ)器陣列至置位狀態(tài)，可以將置位電流脈沖施加于該陣列的相變型存儲(chǔ)器單元。在一個(gè)實(shí)例中，置位電流脈沖I_SET可以包括第一到第n等級(jí)ST1-STn。在任何指定的等級(jí)中，最小電流電平可以保持高于參考電流值。在將置位電流脈沖I_SET的電流電平施加于陣列的相變型存儲(chǔ)器單元時(shí)可以按順序逐個(gè)等級(jí)地降低。置位電流脈沖I_SET的電流可以逐個(gè)存儲(chǔ)單元和/或相變型存儲(chǔ)器陣列之間改變，而在第一等級(jí)ST1的置位電流脈沖的電流電平位于最高電流，其導(dǎo)致存儲(chǔ)器陣列中一個(gè)指定的相變型單元轉(zhuǎn)換到一個(gè)置位電阻狀態(tài)，即，進(jìn)入該置位電阻狀態(tài)。
換句話說，在存儲(chǔ)器陣列中的一個(gè)指定的相變型存儲(chǔ)器單元需要一個(gè)比陣列中的任何其它相變型存儲(chǔ)單元更高的電流以轉(zhuǎn)換(改變)到置位狀態(tài)。在第一等級(jí)ST1的置位電流脈沖的電平由此成為“最高”電流。然而，第一等級(jí)ST1的該置位電流脈沖的電平?jīng)]有超出為加熱存儲(chǔ)器陣列中的任意一個(gè)相變型單元至熔化溫度所需的電流電平(即電流電平?jīng)]有接近能夠產(chǎn)生達(dá)到或者超過陣列中任意一個(gè)存儲(chǔ)單元的熔點(diǎn)的溫度的電流)。
如圖3所示，置位電流脈沖I_SET的電流電平可以按順序逐個(gè)等級(jí)地降低。在第一等級(jí)ST1的電流電平最高，而在第n等級(jí)STn的脈沖的電流電平最低。然而，作為施加于陣列中指定存儲(chǔ)單元以將該單元改變?yōu)橹梦粻顟B(tài)的最小電流電平，在第n等級(jí)STn的電流保持高于基準(zhǔn)電流電平，該電流足以維持相變型單元處于該相變型材料開始結(jié)晶的結(jié)晶溫度TX之上。
編程相變型存儲(chǔ)器陣列至置位狀態(tài)的示范方法是基于這樣的原理，即如果存儲(chǔ)器陣列的所有的相變型存儲(chǔ)單元都落入在置位電流脈沖I_SET的第一等級(jí)ST1的低電阻狀態(tài)，那么由于這些隨后的置位電流脈沖是處于低于施加于第一等級(jí)ST1的置位電流脈沖I_SET的電流電平的電流，所以相變型存儲(chǔ)單元的電阻并不因此在以后的等級(jí)中隨著隨后的置位電流脈沖而增加。
由此，如果將在所有的n個(gè)等級(jí)的置位電流脈沖I_SET的電流電平(它們都大于基準(zhǔn)電流電平并且按順序隨著每個(gè)等級(jí)降低)施加于相變型存儲(chǔ)單元，那么存儲(chǔ)器陣列中所有的相變型存儲(chǔ)單元可以具有同樣的置位電阻。此外，由于僅僅當(dāng)電流電平高于基準(zhǔn)電流電平時(shí)，將在置位電流脈沖I_SET施加于指定的相變型存儲(chǔ)單元的每個(gè)等級(jí)才出現(xiàn)，所以編程存儲(chǔ)器陣列中所有的相變型存儲(chǔ)單元至置位狀態(tài)所需的時(shí)間或者持續(xù)時(shí)間可以顯著減少。
因而，置位電流脈沖I_SET可以有多個(gè)等級(jí)。在其中所有的相變型單元能夠改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)的等級(jí)的數(shù)量可以由按照存儲(chǔ)器陣列大小和/或施加第一等級(jí)ST1的一個(gè)電流脈沖的電流電平的一個(gè)函數(shù)確定。
圖4是一個(gè)用于當(dāng)施加于圖3中所示的置位電流脈沖時(shí)，解釋缺陷單元的曲線圖。y軸代表缺陷位的數(shù)量，x軸代表存儲(chǔ)器陣列的電壓電平。
參考圖4，如(i)所示的曲線說明了當(dāng)施加了單一的置位電流脈沖時(shí)，呈現(xiàn)出在相變型存儲(chǔ)單元中在指定的陣列電壓電平下呈現(xiàn)出缺陷單元的數(shù)量。如(ii)所示的曲線說明了當(dāng)施加了如圖3所示的具有多個(gè)等級(jí)ST1，ST2，......STn的置位電流脈沖I_SET時(shí)，在相變型存儲(chǔ)單元中在指定的電壓電平下呈現(xiàn)出缺陷單元的數(shù)量?？梢钥闯霎?dāng)根據(jù)示范性實(shí)施例施加該置位電流脈沖I_SET時(shí)，在同樣的指定的電壓電平下，缺陷單元較少。
圖5是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的寫驅(qū)動(dòng)器電路的電路示意圖。參考圖5，寫驅(qū)動(dòng)器電路500可以包括一個(gè)脈沖產(chǎn)生單元510和一個(gè)電流脈沖控制單元520，電路脈沖控制單元520可以進(jìn)一步包括一個(gè)選擇輸出單元540和一個(gè)電流控制單元530，這些單元將在下文中得到詳細(xì)描述。接下來的討論也會(huì)偶爾參考圖7的時(shí)序圖。圖7是有助于解釋圖5中的寫驅(qū)動(dòng)器電路500的操作的時(shí)序圖。
脈沖產(chǎn)生單元510可以響應(yīng)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖RST_PLS，以將相變型存儲(chǔ)單元改變至復(fù)位電阻狀態(tài)。脈沖產(chǎn)生單元510也可以響應(yīng)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD產(chǎn)生一個(gè)置位脈沖S_PLS，以將相變型存儲(chǔ)單元改變至置位電阻狀，并可以進(jìn)一步產(chǎn)生第一到第n個(gè)控制脈沖P1-Pn，它們可以依次激勵(lì)(activate)。
電流脈沖產(chǎn)生單元520可以響應(yīng)于第一到第n個(gè)控制脈沖P1-Pn，施加具有第一到第n等級(jí)的置位電流脈沖I_SET于存儲(chǔ)器陣列的相變型存儲(chǔ)單元。如前面所討論的，在任意一個(gè)等級(jí)的施加于相變型存儲(chǔ)單元的指定置位電流脈沖的最小電流電平高于基準(zhǔn)電流電平，并且逐個(gè)等級(jí)施加的置位電流脈沖的電流電平可以如圖3所示順序地減少。
圖6是一個(gè)關(guān)于圖5中的寫驅(qū)動(dòng)器電路500的脈沖產(chǎn)生單元510的電路示意圖。脈沖產(chǎn)生單元510的配置和操作可以參考圖6得到進(jìn)一步的詳細(xì)解釋。
脈沖產(chǎn)生單元510可以包括或非門NOR。該或非門NOR可以對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD和地電壓VSS執(zhí)行或非功能。如果輸入數(shù)據(jù)XDIN(參見圖7)的邏輯值改變，那么可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD激勵(lì)。
脈沖產(chǎn)生單元510可以包括一個(gè)第一延遲單元511和一個(gè)第一與非門NAND1，第一延遲單元511延遲或非門NOR的輸出。第一與非門NAND1執(zhí)行對(duì)或非門NOR的輸出和第一延遲單元511的輸出的與非操作以輸出復(fù)位脈沖RST_PLS。
脈沖產(chǎn)生單元510可以包括一個(gè)第二延遲單元513和一個(gè)第二與非門NAND2。第二延遲單元513延遲第一延遲單元511的輸出。第二與非門NAND2執(zhí)行對(duì)第二延遲單元513的輸出和或非門NOR的輸出的與非操作以輸出置位脈沖S_PLS。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7，如果一個(gè)地址信號(hào)XADO和一個(gè)寫激勵(lì)信號(hào)XWE被激勵(lì)并將輸入數(shù)據(jù)XDIN輸入，那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD被激勵(lì)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖是一個(gè)具有如圖7中所示的相對(duì)短的激勵(lì)周期的脈沖信號(hào)。
如果輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD，那么由或非門NOR、第一和第二延遲單元511和513、和第二與非門NAND2產(chǎn)生置位脈沖S_PLS。盡管數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD具有短的激勵(lì)周期，但是如圖7中所示可以看出，置位脈沖S_PLS具有相對(duì)長(zhǎng)的激勵(lì)周期。這個(gè)較長(zhǎng)的激勵(lì)周期是由于在第一延遲單元511和第二延遲單元513的延遲。
脈沖產(chǎn)生單元510可以包括一個(gè)第三延遲單元515，一個(gè)第三與非門NAND3和第一到第n-1個(gè)子延遲單元D1-Dn-1。如果按一個(gè)高電平產(chǎn)生數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖DTD，那么第一控制脈沖P1可以由圖6中所示的或非門NOR、第三延遲單元515，以及第三與非門NAND3產(chǎn)生第一到第n-1個(gè)子(sub)延遲單元D1-Dn-1可以串聯(lián)連接到第三與非門NAND3的輸出端，并提供其以延遲第一控制脈沖P1以輸出相應(yīng)第二到第n個(gè)控制脈沖P2至Pn，如圖6所示。第一到第n個(gè)控制脈沖P1-Pn可以在置位脈沖S_PLS的激勵(lì)期間順序產(chǎn)生，并因此施加于電流脈沖控制單元520以產(chǎn)生如圖3所示的置位電流脈沖I_SET。
再次參照?qǐng)D5，電流脈沖控制單元520包括一個(gè)選擇輸出單元540和一個(gè)電流控制單元530。選擇輸出單元540可以響應(yīng)于數(shù)據(jù)DATA以及置位脈沖S_PLS或者復(fù)位脈沖RST_PLS輸出置位電流脈沖I_SET或者復(fù)位電流脈沖I_RESET。響應(yīng)于第一到第n個(gè)控制脈沖P1至Pn，電流控制單元530控制由選擇輸出單元540輸出的置位電流脈沖I_SET的電流電平。
選擇輸出單元540可以進(jìn)一步包括一個(gè)選擇單元550，一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元560和一個(gè)輸出單元570。如果數(shù)據(jù)DATA是置位數(shù)據(jù)，選擇單元550產(chǎn)生置位脈沖S_PLS和控制信號(hào)CTRLS，并且如果數(shù)據(jù)DATA是復(fù)位數(shù)據(jù)，產(chǎn)生復(fù)位脈沖RST_PLS和控制信號(hào)CTRLS。
在一個(gè)例子中，假定輸入數(shù)據(jù)DATA是置位數(shù)據(jù)。置位數(shù)據(jù)具有低電平，即，邏輯值“0”。而后，第一傳送門TG1導(dǎo)通，輸出從脈沖產(chǎn)生單元510(參見圖6)接收的置位脈沖S_PLS，并且第二傳送門TG2關(guān)斷。反相器I1和I5產(chǎn)生作為控制信號(hào)CTRLS的置位數(shù)據(jù)。由此，控制信號(hào)CTRLS具有低電平，反相器I2和I3輸出置位脈沖S_PLS。
相反地，如果假定輸入數(shù)據(jù)DATA是具有高電平的復(fù)位數(shù)據(jù)，即邏輯值1，第一傳送門TG1關(guān)斷，輸出從脈沖產(chǎn)生單元510接收的復(fù)位脈沖RST_PLS，并且第二傳送門TG2導(dǎo)通。在這個(gè)例子中，反相器I1和I5產(chǎn)生作為控制信號(hào)CTRLS的高電平的復(fù)位數(shù)據(jù)，并且反相器I2和I3輸出復(fù)位脈沖RST_PLS。
驅(qū)動(dòng)單元560響應(yīng)于置位脈沖S_PLS或復(fù)位脈沖RST_PLS進(jìn)行操作，并且響應(yīng)于控制信號(hào)CTRLS控制第一節(jié)點(diǎn)N1的電壓。參考圖5，驅(qū)動(dòng)單元560可以包括第一到第六晶體管TR1-TR6。第一晶體管TR1具有一個(gè)連接到電源電壓VDD的第一端，以及連接到第一節(jié)點(diǎn)N1的柵極和第二端。
第二和第三晶體管TR2和TR3串聯(lián)連接到第一節(jié)點(diǎn)N1和第二節(jié)點(diǎn)N2之間，并且具有一個(gè)施加了偏壓DC_BIAS的柵極。偏壓DC_BIAS導(dǎo)通第二和第三晶體管TR2和TR3。
第四和第五晶體管TR4和TR5串聯(lián)連接到第一節(jié)點(diǎn)N1和第二節(jié)點(diǎn)N2之間?？刂菩盘?hào)CTRLS施加到第四和第五晶體管TR4和TR5的柵極。
第六晶體管TR6具有一個(gè)連接到第二節(jié)點(diǎn)N2的第一端，一個(gè)施加了置位脈沖S_PLS或者復(fù)位脈沖RST_PLS的柵極，一個(gè)連接到地電壓VSS的第二端。如果數(shù)據(jù)DATA是置位數(shù)據(jù)，響應(yīng)于低電平控制信號(hào)CTRLS第四和第五晶體管TR4和TR5關(guān)斷。如果數(shù)據(jù)DATA是復(fù)位數(shù)據(jù)，響應(yīng)于高電平控制信號(hào)CTRLS第四和第五晶體管TR4和TR5導(dǎo)通。
由此，如果置位數(shù)據(jù)和置位脈沖S_PLS施加于選擇單元550，從選擇單元550輸出至驅(qū)動(dòng)單元560的控制信號(hào)CTRLS具有低電平，其關(guān)斷驅(qū)動(dòng)單元560的第四和第五晶體管TR4和TR5。第二到第五晶體管TR2-TR5控制第一節(jié)點(diǎn)N1的電壓。
由于第二和第三晶體管TR2和TR3總是由偏壓DC_BIAS導(dǎo)通，第一節(jié)點(diǎn)N1的電壓由第四和第五晶體管TR4和TR5確定。由于如果輸入置位脈沖S_PLS并按低電平產(chǎn)生控制信號(hào)CTRLS時(shí)，第四和第五晶體管TR4和TR5被關(guān)斷，所以這時(shí)第一節(jié)點(diǎn)N1的電壓高于當(dāng)?shù)谒暮偷谖寰w管TR4和TR5導(dǎo)通的情況(即，當(dāng)數(shù)據(jù)DATA是復(fù)位數(shù)據(jù)并且從選擇單元550輸出的控制信號(hào)CTRLS處于高電平)。
參考圖5，輸出單元570響應(yīng)于置位脈沖S_PLS或者復(fù)位脈沖RST_PLS進(jìn)行操作，并且響應(yīng)于第一節(jié)點(diǎn)N1的電壓控制置位電流脈沖I_SET或者復(fù)位電流脈沖I_RESET的電流電平。
輸出單元570可以包括一個(gè)控制晶體管CTR，以及第一和第二輸出晶體管OTR1和OTR2?？刂凭w管CTR具有一個(gè)連接到電源電壓VDD的第一端，一個(gè)連接到置位脈沖S_PLS或者復(fù)位脈沖RST_PLS的柵極，一個(gè)連接到第一節(jié)點(diǎn)N1的第二端。第一輸出晶體管OTR1具有一個(gè)連接到電源電壓VDD的第一端，一個(gè)連接到第一節(jié)點(diǎn)N1的柵極，一個(gè)連接到第三節(jié)點(diǎn)N3的第二端。第二輸出晶體管OTR2具有一個(gè)連接到第三節(jié)點(diǎn)N3第一端，一個(gè)連接到反向的置位脈沖S_PLS或者復(fù)位脈沖RST_PLS的柵極，以及一個(gè)連接到地電壓VSS的第二端。
控制晶體管CTR最初是位于導(dǎo)通狀態(tài)以保持第一輸出晶體管OTR1關(guān)斷。如果輸入到選擇單元550的置位脈沖S_PLS施加于控制晶體管CTR(經(jīng)由反相器13)，則控制晶體管CTR關(guān)斷，第一輸出晶體管OTR1的柵極由第一節(jié)點(diǎn)N1的電壓控制。
如果置位脈沖S_PLS被激勵(lì)為高電平，反相器I4將置位脈沖S_PLS反相，并把反相后的信號(hào)施加于第二輸出晶體管OTR2。而后，第二數(shù)據(jù)晶體管OTR2關(guān)斷。由此，當(dāng)置位脈沖S_PLS被激勵(lì)時(shí)，第一輸出晶體管OTR1響應(yīng)于第一節(jié)點(diǎn)N1的電壓而輸出置位電流脈沖I_SET。
參照?qǐng)D5和圖7，將進(jìn)一步詳細(xì)描述電流控制單元530的操作。輸出置位電流脈沖I_SET的電流和波形可以由電流控制單元530控制。
電流控制單元530可以包括第一到第n負(fù)載單元LU1-LUn，它們可以并行連接到第一節(jié)點(diǎn)N1和地電壓VSS之間。第一到第n負(fù)載單元LU1-LUn可以響應(yīng)于相應(yīng)的第一到第n控制脈沖P1-Pn被激勵(lì)，并可以按順序增加在第一節(jié)點(diǎn)N1上的電壓。
第一到第n負(fù)載單元LU1-LUn包括多個(gè)負(fù)載晶體管LTR。第一到第n負(fù)載單元LU1-LUn的負(fù)載晶體管LTR的數(shù)量按順序增加。
由此，當(dāng)?shù)谝坏降趎負(fù)載單元LU1-LUn的負(fù)載晶體管LTR導(dǎo)通時(shí)，第一到第n負(fù)載單元LU1-LUn的負(fù)載按順序增加。
如果第一到第n負(fù)載單元LU1-LUn按順序?qū)?，那么第一?jié)點(diǎn)N1的電壓按順序增加。由此，第一輸出晶體管OTR1的柵極電壓按順序增加，并且由第一輸出晶體管OTR1輸出的置位電流脈沖I_SET的電流按順序減少。
如果第一到第n控制脈沖P1-Pn如圖7的時(shí)序圖所示從脈沖產(chǎn)生單元510產(chǎn)生并且響應(yīng)于相應(yīng)的第一到第n控制脈沖P1-Pn激勵(lì)第一到第n負(fù)載單元LU1-LUn，那么從輸出單元570輸出的置位電流脈沖I_SET具有如圖3所示的同樣的波形。
通過調(diào)節(jié)笫n個(gè)負(fù)載單元LUn的負(fù)載晶體管LTR的數(shù)量，能夠?qū)⒅梦浑娏髅}沖I_SET的最小電流電平控制得高于指定的基準(zhǔn)電流電平。這里基準(zhǔn)電流電平是一個(gè)足以維持被施加了置位電流脈沖I_SET的相變型單元處于該相變型單元開始結(jié)晶的結(jié)晶溫度TX之上的電流電平。
能夠控制置位電流脈沖I_SET的最大電流電平，以使其相當(dāng)于但不超過改變?cè)撓嘧冃蛦卧林梦浑娮锠顟B(tài)所需的最大電流。這可以通過調(diào)節(jié)第一負(fù)載單元LU1的負(fù)載晶體管LTR的數(shù)量實(shí)現(xiàn)。
如上所述，編程相變型存儲(chǔ)器陣列至置位狀態(tài)的方法和電路能夠使得相變型存儲(chǔ)器陣列的所有相變型存儲(chǔ)器單元維持于置位電阻狀態(tài)，并且可以減少將相變型存儲(chǔ)器陣列改變至置位電阻狀態(tài)所需的時(shí)間。
盡管通過參照本發(fā)明示意性的實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的表示和描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以不脫離如下的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的精神和范圍，對(duì)其在形式或者細(xì)節(jié)上做出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種編程具有多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元的相變型存儲(chǔ)器陣列至置位電阻狀態(tài)的方法，包括施加具有第一到第n等級(jí)的置位電流脈沖到該陣列的相變型存儲(chǔ)單元，以將該單元改變至置位電阻狀態(tài)，其中按任何等級(jí)施加于相變型存儲(chǔ)單元的置位電流脈沖的最小電流電平高于該陣列的單元的基準(zhǔn)電流電平，其中置位電流脈沖的指定電流電平按順序逐個(gè)等級(jí)減少。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中基準(zhǔn)電流電平是一個(gè)足以維持相變型存儲(chǔ)單元處于該相變型存儲(chǔ)單元開始結(jié)晶的結(jié)晶溫度之上的電流電平。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中按第一等級(jí)的置位電流脈沖的電流電平是一個(gè)用于使得指定的相變型存儲(chǔ)單元進(jìn)入置位電阻狀態(tài)的電流電平，該指定的相變型存儲(chǔ)單元是在多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元之中需要最高電流以轉(zhuǎn)換到置位電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中按第一等級(jí)的置位電流脈沖的電流電平不超過將相變型單元加熱到該相變型存儲(chǔ)單元的熔點(diǎn)所需的電流電平。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中相變型存儲(chǔ)單元其配置為響應(yīng)于所施加的復(fù)位電流脈沖和置位電流脈沖中的一個(gè)以在復(fù)位電阻狀態(tài)和置位電阻狀態(tài)之間改變。
6.一種編程具有多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元的相變型存儲(chǔ)器陣列到置位電阻狀態(tài)的的方法，包括施加在指定電流電平的第一電流脈沖到相變型存儲(chǔ)單元以將該相變型存儲(chǔ)單元改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)；并且按順序施加具有低于第一電流脈沖的指定電流電平的電流電平的第二到第n電流脈沖電流到相變型存儲(chǔ)單元，其中第二到第n電流脈沖的電流按順序逐個(gè)等級(jí)遞減，并且按任何等級(jí)的施加于相變型存儲(chǔ)單元的置位電流脈沖的最小電流電平高于該陣列的相變型存儲(chǔ)單元的基準(zhǔn)電流電平。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中基準(zhǔn)電流電平是足以維持相變型存儲(chǔ)單元處于該相變型存儲(chǔ)單元開始結(jié)晶的結(jié)晶溫度之上的電流電平。
8.如權(quán)利要求6的方法，其中在第一電流脈沖的電流電平是用于使得指定的相變型存儲(chǔ)單元進(jìn)入置位電阻狀態(tài)的電流電平，該指定的相變型存儲(chǔ)單元是在多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元之中需要最高電流以轉(zhuǎn)換到置位電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元。
9.如權(quán)利要求6的方法，其中第一電流脈沖的電流電平不超過將相變型存儲(chǔ)單元加熱到該相變型存儲(chǔ)單元的熔點(diǎn)所需的電流電平。
10.如權(quán)利要求6的方法，其中相變型存儲(chǔ)單元其配置為響應(yīng)于所施加的復(fù)位電流脈沖和置位電流脈沖中的一個(gè)以在復(fù)位電阻狀態(tài)和置位電阻狀態(tài)之間改變。
11.一種為相變型存儲(chǔ)器件配置的寫驅(qū)動(dòng)器電路，該存儲(chǔ)器件包括多個(gè)響應(yīng)于所施加的電流脈沖改變?yōu)橹梦粻顟B(tài)或者復(fù)位狀態(tài)的相變型存儲(chǔ)單元，該寫驅(qū)動(dòng)器電路包括脈沖產(chǎn)生單元，其配置為響應(yīng)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖以將該相變型存儲(chǔ)單元改變?yōu)閺?fù)位電阻狀態(tài)，響應(yīng)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖產(chǎn)生一個(gè)置位脈沖以將該相變型存儲(chǔ)單元改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)，以及響應(yīng)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖產(chǎn)生第一到第n控制脈沖；以及電流脈沖控制單元，其配置為響應(yīng)于所產(chǎn)生的第一到第n控制脈沖施加一個(gè)具有第一到第n等級(jí)的置位電流脈沖到相變型存儲(chǔ)單元，其中按任何等級(jí)的置位電流脈沖的最小電流電平高于基準(zhǔn)電流電平，并且其中置位電流脈沖的電流電平按順序逐個(gè)等級(jí)遞減。
12.如權(quán)利要求11的電路，其中當(dāng)置位脈沖被激勵(lì)時(shí)，第一到第n控制脈沖按順序被激勵(lì)，而后變?yōu)槿ゼ?lì)。
13.如權(quán)利要求11的電路，其中如果輸入到脈沖產(chǎn)生單元的輸入數(shù)據(jù)的邏輯值改變，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖被激勵(lì)。
14.如權(quán)利要求11的電路，其中基準(zhǔn)電流電平是一個(gè)足以維持相變型存儲(chǔ)單元處于該相變型存儲(chǔ)單元開始結(jié)晶的結(jié)晶溫度之上的電流電平。
15.如權(quán)利要求11的電路，其中按第一等級(jí)的置位電流脈沖的電流電平是一個(gè)用于使得指定的相變型存儲(chǔ)單元進(jìn)入置位電阻狀態(tài)的電流電平，該指定的相變型存儲(chǔ)單元是在多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元之中需要最高電流以轉(zhuǎn)換到置位電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元。
16.如權(quán)利要求11的電路，其中按第一等級(jí)的置位電流脈沖的電流電平不超過將相變型單元加熱到該相變型存儲(chǔ)單元的熔點(diǎn)所需的電流電平。
17.如權(quán)利要求11的電路，其中脈沖產(chǎn)生單元包括或非門，其配置為執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)脈沖和地電壓的或非運(yùn)算；第一延遲單元，其配置為延遲或非門的輸出；第一與非門，其配置為執(zhí)行對(duì)或非門的輸出和第一延遲單元的輸出進(jìn)行與非運(yùn)算，以輸出復(fù)位脈沖；第二延遲單元，其配置為延遲第一延遲單元的輸出；第二與非門，其配置為執(zhí)行對(duì)或非門的輸出和第二延遲單元的輸出進(jìn)行與非運(yùn)算，以輸出置位脈沖；第三延遲單元，其配置為延遲或非門的輸出；第三與非門，其配置為執(zhí)行對(duì)或非門的輸出和第三延遲單元的輸出進(jìn)行與非運(yùn)算，以輸出第一控制脈沖；以及第一到第n-1子延遲單元，串聯(lián)連接到第三與非門的輸出端并延遲第一控制脈沖，并其配置為輸出相應(yīng)的第二到第n控制脈沖。
18.如權(quán)利要求11的電路，其中電流脈沖控制單元包括選擇輸出單元，其配置為響應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)和置位脈沖或復(fù)位脈沖中的一個(gè)以輸出至少置位電流脈沖和復(fù)位電流脈沖中的一個(gè)；并且電流控制單元，其配置為響應(yīng)于第一到第n控制脈沖，以控制至少由選擇輸出單元輸出的置位電流脈沖的電流電平。
19.如權(quán)利要求18的電路，其中電流控制單元包括并行連接到第一節(jié)點(diǎn)和地電壓之間的第一到第n負(fù)載單元，并且響應(yīng)于相應(yīng)的第一到第n控制脈沖，第一到第n負(fù)載單元被激勵(lì)從而按順序增加第一節(jié)點(diǎn)的電壓。
20.如權(quán)利要求19的電路，其中如果第一到第n負(fù)載單元被激勵(lì)，第一到第n負(fù)載單元的負(fù)載按順序增加。
21.如權(quán)利要求18的電路，其中選擇輸出單元包括選擇單元，其配置為當(dāng)輸入數(shù)據(jù)是置位數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生置位脈沖和控制信號(hào)，另外當(dāng)輸入數(shù)據(jù)是復(fù)位數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位脈沖和控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)單元，其配置為響應(yīng)于置位脈沖或者復(fù)位脈沖進(jìn)行操作，并響應(yīng)于控制信號(hào)控制第一節(jié)點(diǎn)的電壓；以及輸出單元，其配置為響應(yīng)于置位脈沖或者復(fù)位脈沖進(jìn)行操作，并響應(yīng)于第一節(jié)點(diǎn)的電壓以控制置位電流脈沖或者復(fù)位電流脈沖的電流電平。
22.如權(quán)利要求21的電路，其中驅(qū)動(dòng)單元包括第一晶體管，具有一個(gè)連接到電源電壓的第一端，以及連接到第一節(jié)點(diǎn)的柵極和第二端；第二和第三晶體管，串聯(lián)連接到第一和第二節(jié)點(diǎn)之間，其中一個(gè)偏壓施加于第二和第三晶體管的柵極；第四和第五晶體管，串聯(lián)連接到第一和第二節(jié)點(diǎn)之間，其中一個(gè)控制信號(hào)施加于第四和第五晶體管的柵極；第六晶體管，具有一個(gè)連接到第二節(jié)點(diǎn)的第一端，一個(gè)施加了置位脈沖或者復(fù)位脈沖的柵極，和一個(gè)連接到地電壓的第二端，其中如果輸入數(shù)據(jù)是置位數(shù)據(jù)，第四和第五晶體管響應(yīng)于控制信號(hào)而關(guān)斷，而如果輸入數(shù)據(jù)是復(fù)位數(shù)據(jù)，第四和第五晶體管響應(yīng)于控制信號(hào)而導(dǎo)通。
23.如權(quán)利要求22的電路，其中輸出單元包括控制晶體管，具有一個(gè)連接到電源電壓的第一端，一個(gè)連接到置位脈沖或者復(fù)位脈沖的的柵極，一個(gè)連接到第一節(jié)點(diǎn)的第二端；第一輸出晶體管，具有一個(gè)連接到電源電壓的第一端，一個(gè)連接到第一節(jié)點(diǎn)的柵極，一個(gè)連接到第三節(jié)點(diǎn)的第二端；以及第二輸出晶體管，具有一個(gè)連接到第三節(jié)點(diǎn)的第一端，一個(gè)連接到反相的置位脈沖或者復(fù)位脈沖的柵極，一個(gè)連接到地電壓的第二端。
24.一種具有多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元的相變型存儲(chǔ)器件的寫驅(qū)動(dòng)器電路，該存儲(chǔ)單元其配置為響應(yīng)于施加的電流脈沖而改變?yōu)閺?fù)位電阻狀態(tài)或者置位電阻狀態(tài)，該寫驅(qū)動(dòng)器電路其配置為施加一個(gè)具有第一到第n等級(jí)的電流電平的置位電流脈沖到該陣列的單元以將該器件的相變型存儲(chǔ)單元改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)，其中按任何等級(jí)施加于相變型存儲(chǔ)單元的置位電流脈沖的最小電流電平高于基準(zhǔn)電流電平，該基準(zhǔn)電流電平足以維持相變型存儲(chǔ)單元處于該相變型存儲(chǔ)單元開始結(jié)晶的結(jié)晶溫度之上。
25.如權(quán)利要求24的電路，其中置位電流脈沖的指定電流電平從第一等級(jí)到第n等級(jí)按順序減小。
26.如權(quán)利要求24的電路，其中按第一等級(jí)的置位電流脈沖的電流電平是一個(gè)用于使得指定的相變型存儲(chǔ)單元進(jìn)入置位電阻狀態(tài)的電流電平，該指定的相變型存儲(chǔ)單元是在多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元之中需要最高電流以轉(zhuǎn)換到置位電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)單元。
27.如權(quán)利要求24的電路，其中按第一等級(jí)的置位電流脈沖的電流電平不超過將相變型單元加熱到該相變型單元的熔點(diǎn)所需的電流電平。
全文摘要
一種編程相變型存儲(chǔ)器陣列的方法和一種相變型存儲(chǔ)器件的電路，所述陣列和存儲(chǔ)器件都具有多個(gè)相變型存儲(chǔ)單元，該方法和器件可以使其中所有的相變型存儲(chǔ)單元被改變或者設(shè)置為置位電阻狀態(tài)，并且可以減少將該相變型存儲(chǔ)器陣列改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)所需的時(shí)間。在這個(gè)方法中，可以將具有第一到第n等級(jí)的置位電流脈沖施加于該陣列的單元以將這些單元改變?yōu)橹梦浑娮锠顟B(tài)。按任何等級(jí)的施加于相變型存儲(chǔ)單元的置位電流脈沖的最小電流電平可以高于該陣列的單元的基準(zhǔn)電流電平。置位電流脈沖的指定電流電平可以按順序逐個(gè)等級(jí)減小。
文檔編號(hào)G11C13/00GK1697082SQ20051007168
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者崔炳吉, 金杜應(yīng), 郭忠根, 趙栢衡 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社