專利名稱：相變存儲設(shè)備以及對其進(jìn)行編程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲設(shè)備，并具體涉及相變存儲設(shè)備以及對其進(jìn)行編程的方法。
背景技術(shù)：
對于可以以隨機(jī)存取方式工作的高集成密度和大容量的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的需求日益增加。通常用于便攜式電子設(shè)備中的閃存通常被看作是這樣的半導(dǎo)體存儲設(shè)備。所提出的許多新種類的半導(dǎo)體存儲設(shè)備的每一種包括由非易失性材料(而不是DRAM的易失性材料)制成的電容器。這樣的設(shè)備包括采用鐵電電容器的鐵電RAM(FRAM)、采用隧道磁阻(tunnelingmagneto-resistiveTMR)膜的磁RAM(MRAM)、以及利用硫族化物合金的相變存儲器(或PRAM)。作為非易失性存儲設(shè)備的相變存儲設(shè)備能夠比其他存儲器更容易地制成，并且在以低成本實(shí)現(xiàn)大容量存儲器方面具有優(yōu)勢。
圖1是圖示了相變存儲設(shè)備的存儲單元的等價電路圖。如圖1所示，相變存儲設(shè)備的存儲單元10由可變電阻器C和通路(access)晶體管M組成。
可變電阻器C與位線BL相連。通路晶體管M連接在可變電阻器C和地電壓之間。字線WL耦接到通路晶體管M的柵極。當(dāng)預(yù)定電壓被施加到字線WL時，通路晶體管M被導(dǎo)通，以通過位線BL為可變電阻器C提供電流IC。
可變電阻器C包括相變材料(未示出)。相變材料被調(diào)節(jié)為兩種穩(wěn)定狀態(tài)之一，即晶態(tài)或非晶態(tài)。相變材料根據(jù)通過位線BL提供的電流IC而改變到晶態(tài)或非晶態(tài)。相變存儲器借助于相變材料的這種特性而對其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。
圖2是示出了相變材料的特性的圖表。在圖2中，附圖標(biāo)記1表示非晶態(tài)的調(diào)節(jié)曲線，而附圖標(biāo)記2表示晶態(tài)的調(diào)節(jié)曲線。
參考圖2，當(dāng)相變材料(GST)在時間T1期間由電流源以超過其熔點(diǎn)Tm的高溫加熱之后迅速冷卻時，該相變材料變?yōu)榉蔷B(tài)。非晶態(tài)通常被稱為存儲數(shù)據(jù)“1”的復(fù)位狀態(tài)。否則，當(dāng)相變材料在長于時間T1的時間T2期間以高于結(jié)晶溫度Tc并低于熔點(diǎn)Tm的溫度加熱之后緩慢冷卻時，該相變材料穩(wěn)定(settled)為晶態(tài)。該晶態(tài)通常被稱為存儲數(shù)據(jù)“0”的置位狀態(tài)。該存儲單元是導(dǎo)電的，其阻抗根據(jù)相變材料的非晶體量而變化。該存儲單元的阻抗在非晶態(tài)時為最高，而在晶態(tài)時為最低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對一種在具有多級單元的相變存儲器中不管其先前狀態(tài)如何而正確編程數(shù)據(jù)的方法。
本發(fā)明還針對一種能夠不管其先前狀態(tài)如何而正確編程其中的數(shù)據(jù)的相變存儲器。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明針對一種在相變存儲設(shè)備中編程數(shù)據(jù)的方法。根據(jù)該方法，將第一脈沖施加到具有多個狀態(tài)的存儲單元。施加第二脈沖，以將該存儲單元調(diào)節(jié)為所述多個狀態(tài)之一。第二脈沖的波形根據(jù)所述多個狀態(tài)而可變。
在一個實(shí)施例中，該第一脈沖將存儲單元調(diào)節(jié)為復(fù)位狀態(tài)。該第二脈沖的下降時間可根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。在一個實(shí)施例中，當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間較長。該第二脈沖的振幅可根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅可以較小。在一個實(shí)施例中，該第二脈沖的持續(xù)時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間可以較大。在一個實(shí)施例中，該第二脈沖的振幅和持續(xù)時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅可以較小而持續(xù)時間可以較大。
在一個實(shí)施例中，該第一脈沖將存儲單元調(diào)節(jié)為置位狀態(tài)。該第二脈沖的下降時間可根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間可較短。在一個實(shí)施例中，該第二脈沖的振幅根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅可較大。在一個實(shí)施例中，該第二脈沖的持續(xù)時間可根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間可較小。在一個實(shí)施例中，該第二脈沖的振幅和持續(xù)時間可根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅可以較大而持續(xù)時間可以較小。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明針對一種用于在相變存儲設(shè)備中編程數(shù)據(jù)的方法。根據(jù)本方法，不管要編程的多比特?cái)?shù)據(jù)如何，而將存儲單元初始化為第一狀態(tài)。對應(yīng)于所述要編程的多比特?cái)?shù)據(jù)，而將該存儲單元從第一狀態(tài)編程到第二狀態(tài)。
在一個實(shí)施例中，該初始化步驟包括向存儲單元施加第一脈沖。在一個實(shí)施例中，該編程步驟包括向初始化為第一狀態(tài)的存儲單元施加第二脈沖。該第一脈沖可保持恒定，而該第二脈沖的波形根據(jù)要編程的多比特?cái)?shù)據(jù)而變化。該第一狀態(tài)是復(fù)位狀態(tài)或置位狀態(tài)。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明針對一種相變存儲器。該存儲器包括具有多個狀態(tài)的存儲單元和編程脈沖發(fā)生器。該編程脈沖發(fā)生器施加第一脈沖到該存儲單元，并施加第二脈沖以將該存儲單元調(diào)節(jié)為所述多個狀態(tài)之一。第二脈沖的波形根據(jù)所述多個狀態(tài)而可變。
在一個實(shí)施例中，第一脈沖將該存儲單元調(diào)節(jié)為復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間可較長。當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅可較小。當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間可較大。
在一個實(shí)施例中，第一脈沖將該存儲單元調(diào)節(jié)為置位狀態(tài)。當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間可較短。當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅可較大。當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間可較小。


根據(jù)如附圖所示的對于本發(fā)明優(yōu)選方面的更具體的描述，本發(fā)明的前述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更清楚，在所有不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的部件。附圖不必按照比例，其重點(diǎn)在于圖示本發(fā)明的原理。在這些圖中，為了清楚起見，而夸大了各層和區(qū)域的厚度。
圖1是圖示了相變存儲設(shè)備的存儲單元的等價電路圖。
圖2是示出了相變材料的特性的圖表。
圖3是示出了對包括多級單元的相變存儲設(shè)備進(jìn)行編程的方法的圖表。
圖4是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變存儲設(shè)備的電路圖。
圖5是圖示了圖4所示相變材料(GST)的多個狀態(tài)的圖。
圖6和7是圖示了根據(jù)本發(fā)明的編程相變存儲設(shè)備的方法的示意波形圖。
具體實(shí)施例方式
最近，已提出了用于在單一存儲單元中存儲多于兩比特的技術(shù)。這樣的存儲單元被稱為多級單元(MLC)。在相變存儲設(shè)備中，多級單元可進(jìn)一步工作在復(fù)位和置位狀態(tài)之間的中間狀態(tài)。在美國專利第6625054號(下面稱為‘054專利)中公開了具有多級單元的相變存儲器中的編程方法。
圖3是示出了對包括多級單元的相變存儲設(shè)備進(jìn)行編程的傳統(tǒng)方法的圖表，其在‘054專利中示出。參考圖3，存儲單元可沿著電流脈沖的下降時間而以四個狀態(tài)工作。假設(shè)存儲單元的復(fù)位狀態(tài)對應(yīng)于數(shù)據(jù)<1，1>，而存儲單元的置位狀態(tài)對應(yīng)于數(shù)據(jù)<0，0>，則根據(jù)相變材料的非晶體量，該存儲單元還可以工作在<1，0>和<0，1>的數(shù)據(jù)狀態(tài)中。
根據(jù)‘054專利，相變存儲設(shè)備通過控制提供到存儲單元中的電流脈沖的下降時間而用兩個比特對單一存儲單元進(jìn)行編程。‘054專利利用這樣的特性，即當(dāng)電流脈沖的下降時間更長時，相變材料的非晶體量變得更小。
然而，‘054專利存在這樣的問題，即當(dāng)電流脈沖被施加到所選擇的存儲單元時，相變材料的非晶體量根據(jù)其前一狀態(tài)而變化。例如，將從<1，0>到<0，1>編程存儲單元的情況和從<0，0>到<0，1>編程存儲單元的情況進(jìn)行比較，即使存儲單元結(jié)果都為數(shù)據(jù)狀態(tài)<0，1>，相變材料的非晶體量也可由前一狀態(tài)改變。隨著這種數(shù)據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的重復(fù)發(fā)生，不可能通過相變材料的非晶體量而正確區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)。也就是說，傳統(tǒng)相變存儲設(shè)備不足以可靠地進(jìn)行精確的編程操作，因?yàn)槠洳豢紤]前一數(shù)據(jù)狀態(tài)而編程數(shù)據(jù)。
圖4是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變存儲設(shè)備的電路圖。參考圖4，該相變存儲設(shè)備500包括存儲單元510和編程脈沖發(fā)生器530。
存儲單元510包括可變電阻器520和通路晶體管M1。通路晶體管M1連接在可變電阻器520和地電壓之間。字線WL耦接到通路晶體管M1的柵極。當(dāng)通路晶體管M1被導(dǎo)通時，通過位線BL為可變電阻器520提供電流IC。在圖4中，通路晶體管M1可以以二極管的形式實(shí)現(xiàn)。
參考圖4，可變電阻器520包括上電極521、相變材料522、接觸式插頭(CP)524、和下電極525。上電極521與位線BL相連。下電極525連接在接觸式插頭524和通路晶體管M1之間。接觸式插頭524(也被稱為“加熱器塞”)由導(dǎo)電材料(例如氮化鈦TiN)形成。相變材料522被插入在上電極521和接觸式插頭524之間。
相變材料522的狀態(tài)可根據(jù)電流脈沖的振幅、持續(xù)時間、和下降時間而變化。陰影線部分523表示相變材料的非晶部分。隨著其從非晶態(tài)進(jìn)行到晶態(tài)，非晶體量的數(shù)量變得更少。
存儲單元510可根據(jù)編程脈沖發(fā)生器530提供的電流脈沖而被調(diào)節(jié)為多于兩種狀態(tài)，其被稱為“多態(tài)”。存儲單元510根據(jù)相變材料522的非晶體量523而被設(shè)置為多態(tài)之一?？勺冸娮杵?20的阻抗取決于相變材料522的非晶體量523。
編程脈沖發(fā)生器530接收多比特?cái)?shù)據(jù)，然后提供兩個電流脈沖。編程脈沖發(fā)生器530能夠提供多于兩個電流脈沖。提供第一脈沖531而以復(fù)位或置位狀態(tài)初始化相變材料522。第一脈沖531不管輸入數(shù)據(jù)如何都維持相同的波形，而第二脈沖532由于輸入數(shù)據(jù)而波形可變。提供第二脈沖532以將存儲單元510編程為多態(tài)之一。關(guān)于可根據(jù)多態(tài)變化的下降時間、振幅、和/或持續(xù)時間，第二脈沖532是可調(diào)整的。編程脈沖發(fā)生器530也可能提供‘053專利和這里圖6和7所示的各種電流脈沖。
圖5是圖示了圖4所示相變材料(GST)的多個狀態(tài)的圖。參考圖5，單一存儲單元根據(jù)相變材料(GST)被調(diào)節(jié)為四種狀態(tài)之一，以存儲2比特?cái)?shù)據(jù)。
存儲數(shù)據(jù)<1，1>的相變材料(GST)被安排為非晶態(tài)、復(fù)位狀態(tài)、或<1，1>狀態(tài)。<1，1>狀態(tài)具有最大非晶體量和最高阻抗。另一方面，存儲數(shù)據(jù)<0，0>的相變材料(GST)被安排為晶態(tài)、置位狀態(tài)、或<0，0>狀態(tài)。<0，0>狀態(tài)具有幾乎為零的最低非晶體量和最低阻抗。
存儲數(shù)據(jù)<1，0>的相變材料(GST)被調(diào)節(jié)為非晶態(tài)和晶態(tài)之間的第一中間狀態(tài)。<1，0>狀態(tài)具有比<1，1>狀態(tài)小的非晶體量和阻抗。存儲數(shù)據(jù)<0，1>的相變材料(GST)被調(diào)節(jié)為非晶態(tài)和晶態(tài)之間的第二中間狀態(tài)。<0，1>狀態(tài)具有比<1，0>狀態(tài)小的非晶體量和阻抗。
圖6和7是圖示了根據(jù)本發(fā)明的編程相變存儲設(shè)備的方法的示意波形圖。圖6的波形(a)到(d)與以復(fù)位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化的情況相關(guān)聯(lián)，而圖7的波形(a)到(d)與以置位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化的情況相關(guān)聯(lián)。
圖6的波形(a)到(d)圖示了在以復(fù)位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化之后編程數(shù)據(jù)時的第一和第二脈沖，其中第一脈沖維持其波形恒定，而第二脈沖的波形根據(jù)多態(tài)而可變。波形(a)圖示了第二脈沖隨下降時間而變化的情況，而波形(b)圖示了第二脈沖隨振幅而變化的情況。波形(c)圖示了第二脈沖隨持續(xù)時間而變化的情況，而波形(d)圖示了第二脈沖隨振幅和持續(xù)時間而變化的情況。
參考圖6的波形(a)，第一脈沖100不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖101、102、103和104的下降時間根據(jù)多態(tài)而彼此不同。這里，下降時間被定義為電流Ic從最大電平下降到最小電平所花費(fèi)的時間。如圖2所示，相變材料(GST)的非晶體量隨著冷卻時間而可變。由此，可通過控制第二脈沖的下降時間而將存儲單元編程為期望狀態(tài)。
第一脈沖100不管先前狀態(tài)如何而以復(fù)位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖101-104的下降時間根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。第二脈沖101具有接近0的下降時間。如果第二脈沖101被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。第二脈沖102具有下降時間T1-T0。如果第二脈沖102被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖103具有下降時間T2-T0。這里，下降時間T2-T0比下降時間T1-T0長。如果第二脈沖103被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖104具有下降時間T3-T0。這里，下降時間T3-T0比下降時間T2-T0長。如果第二脈沖104被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。具有可變下降時間的第二脈沖可具有圖3所示的更多實(shí)際特征。
參考圖6的波形(b)，第一脈沖200不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖201、202、203和204的脈沖振幅根據(jù)多態(tài)而彼此不同。這里，脈沖振幅被定義為電流Ic的最大電平。如圖2所示，相變材料(GST)的非晶體量隨著溫度而可變。由此，可通過控制第二脈沖的振幅而將存儲單元編程為期望狀態(tài)。
第一脈沖200不管先前狀態(tài)如何而以復(fù)位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖201-204的振幅根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。例如，第二脈沖201具有振幅I0。如果第二脈沖201被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。第二脈沖202具有振幅I1。這里，I1小于I0。如果第二脈沖202被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖203具有振幅I2。這里，I2小于I1。如果第二脈沖203被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖204具有振幅I3。這里，I3小于I2。如果第二脈沖204被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。
參考圖6的波形(c)，第一脈沖300不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖301、302、303和304的持續(xù)時間(或脈沖寬度)根據(jù)多態(tài)而彼此不同。這里，持續(xù)時間被定義為維持電流Ic的最大電平的時間。如圖2所示，相變材料(GST)的非晶體量隨著溫度的持續(xù)時間而可變。由此，可通過控制第二脈沖的持續(xù)時間而將存儲單元編程為期望狀態(tài)。
第一脈沖300不管先前狀態(tài)如何而以復(fù)位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖301-304的持續(xù)時間(或脈沖寬度)根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。第二脈沖301具有持續(xù)時間D1-D0。如果第二脈沖301被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。第二脈沖302具有持續(xù)時間D2-D0。這里，D2-D0比D1-D0長。如果第二脈沖302被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖303具有持續(xù)時間D3-D0。這里，D3-D0比D2-D0長。如果第二脈沖303被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖304具有持續(xù)時間D4-D0。這里，D4-D0比D3-D0長。如果第二脈沖304被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。
參考圖6的波形(d)，第一脈沖400不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖401、402、403和404的持續(xù)時間和振幅根據(jù)多態(tài)而彼此不同。如圖2所示，相變材料(GST)的非晶體量隨著最大溫度和溫度的持續(xù)時間而可變。由此，可通過控制第二脈沖的持續(xù)時間和振幅而將存儲單元編程為期望狀態(tài)。
第一脈沖400不管先前狀態(tài)如何而以復(fù)位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖401-404的持續(xù)時間和振幅根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。第二脈沖401具有振幅I0和持續(xù)時間D1-D0。如果第二脈沖401被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。第二脈沖402具有振幅I1和持續(xù)時間D2-D0。這里，I1小于I0并且D2-D0比D1-D0長。如果第二脈沖402被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖403具有振幅I2和持續(xù)時間D3-D0。這里，I2小于I1并且D3-D0比D2-D0長。如果第二脈沖403被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖404具有振幅I3和持續(xù)時間D4-D0。這里，I3小于I2并且D4-D0比D3-D0長。如果第二脈沖404被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。
在圖6中，當(dāng)需要將存儲單元編程為<1，1>狀態(tài)時，可僅使用第一脈沖100、200、300和400，也就是說，可以不使用第二脈沖101、201、301和401。
利用圖6所示的編程方案，存儲單元總是從復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行編程，使得可能在編程不受前一狀態(tài)的影響的情況下完成精確的編程操作。
圖7的波形(a)到(d)示出了在以置位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化之后編程數(shù)據(jù)時的第一和第二脈沖，其中第一脈沖維持其波形恒定，而第二脈沖的波形根據(jù)多態(tài)而可變。波形(a)圖示了第二脈沖隨下降時間而變化的情況，而波形(b)圖示了第二脈沖隨振幅而變化的情況。波形(c)圖示了第二脈沖隨持續(xù)時間而變化的情況，而波形(d)圖示了第二脈沖隨振幅和持續(xù)時間而變化的情況。
參考圖7的波形(a)，第一脈沖600不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖601、602、603和604的下降時間根據(jù)多態(tài)而彼此不同。
第一脈沖600不管先前狀態(tài)如何而以置位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖601-604的下降時間根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。第二脈沖601具有下降時間T1-T0。如果第二脈沖601被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。第二脈沖602具有下降時間T2-T0。這里，T2-T0比下降時間T1-T0短。如果第二脈沖602被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖603具有下降時間T3-T0。這里，T3-T0比T2-T0短。如果第二脈沖603被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖604具有接近0的下降時間。如果第二脈沖604被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。
參考圖7的波形(b)，第一脈沖700不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖701、702、703和704的脈沖振幅根據(jù)多態(tài)而彼此不同。
第一脈沖700不管先前狀態(tài)如何而以置位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖701-704的振幅根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。例如，第二脈沖701具有振幅I0。如果第二脈沖701被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。第二脈沖702具有振幅I1。這里，I1大于I0。如果第二脈沖702被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖703具有振幅I2。這里，I2大于I1。如果第二脈沖703被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖704具有振幅I3。這里，I3大于I2。如果第二脈沖704被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。
參考圖7的波形(c)，第一脈沖800不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖801、802、803和804的持續(xù)時間(或脈沖寬度)根據(jù)多態(tài)而彼此不同。
第一脈沖800不管先前狀態(tài)如何而以置位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖801-804的持續(xù)時間(或脈沖寬度)根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。第二脈沖801具有持續(xù)時間D1-D0。如果第二脈沖801被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。第二脈沖802具有持續(xù)時間D2-D0。這里，D2-D0比D1-D0短。如果第二脈沖802被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖803具有持續(xù)時間D3-D0。這里，D3-D0比D2-D0短。如果第二脈沖803被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖804具有持續(xù)時間D4-D0。這里，D4-D0比D3-D0短。如果第二脈沖804被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。
參考圖7的波形(d)，第一脈沖900不管多態(tài)如何而保持恒定，而第二脈沖901、902、903和904的持續(xù)時間和振幅根據(jù)多態(tài)而彼此不同。
第一脈沖900不管先前狀態(tài)如何而以置位狀態(tài)對存儲單元進(jìn)行初始化。第二脈沖901-904的持續(xù)時間和振幅根據(jù)多態(tài)而不同，用于以期望狀態(tài)編程存儲單元。第二脈沖901具有振幅I0和持續(xù)時間D1-D0。如果第二脈沖901被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，0>狀態(tài)。第二脈沖902具有振幅I1和持續(xù)時間D2-D0。這里，I1大于I0并且D2-D0比D1-D0短。如果第二脈沖902被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<0，1>狀態(tài)。第二脈沖903具有振幅I2和持續(xù)時間D3-D0。這里，I2大于I1并且D3-D0比D2-D0短。如果第二脈沖903被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，0>狀態(tài)。第二脈沖904具有振幅I3和持續(xù)時間D4-D0。這里，I3大于I2并且D4-D0比D3-D0短。如果第二脈沖904被施加到存儲單元，則存儲單元被編程為<1，1>狀態(tài)。
在圖7中，當(dāng)需要將存儲單元編程為<0，0>狀態(tài)時，可僅使用第一脈沖600、700、800和900，也就是說，可以不使用第二脈沖601、701、801和901。
利用圖7所示的編程方案，存儲單元總是從復(fù)位狀態(tài)進(jìn)行編程，使得可能在操作不受前一狀態(tài)的影響的情況下完成精確的編程操作。根據(jù)本發(fā)明，由于存儲單元以復(fù)位或置位狀態(tài)初始化之后被編程，所以可以不受先前狀態(tài)的影響而正確地對存儲單元進(jìn)行編程。
盡管已參考其示范實(shí)施例而具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)明白，在不脫離以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在這里進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于在相變存儲設(shè)備中編程數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟向具有多個狀態(tài)的存儲單元施加第一脈沖；和施加第二脈沖，以將該存儲單元調(diào)節(jié)為所述多個狀態(tài)之一，其中第二脈沖的波形根據(jù)所述多個狀態(tài)而可變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第一脈沖將存儲單元調(diào)節(jié)為復(fù)位狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該第二脈沖的下降時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間較長。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該第二脈沖的振幅根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅較小。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該第二脈沖的持續(xù)時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間較大。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該第二脈沖的振幅和持續(xù)時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅較小而持續(xù)時間較大。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第一脈沖將存儲單元調(diào)節(jié)為置位狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二脈沖的下降時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間較短。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二脈沖的振幅根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅較大。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二脈沖的持續(xù)時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間較小。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二脈沖的振幅和持續(xù)時間根據(jù)所述多個狀態(tài)而變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅較大而持續(xù)時間較小。
20.一種用于在相變存儲設(shè)備中編程數(shù)據(jù)的方法，包括步驟不管要編程的多比特?cái)?shù)據(jù)如何，而將存儲單元初始化為第一狀態(tài)；和對應(yīng)于所述要編程的多比特?cái)?shù)據(jù)，而將該存儲單元從第一狀態(tài)編程到第二狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中該初始化步驟包括向存儲單元施加第一脈沖。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中該編程步驟包括向初始化為第一狀態(tài)的存儲單元施加第二脈沖。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中該第一脈沖保持恒定，而該第二脈沖的波形根據(jù)要編程的多比特?cái)?shù)據(jù)而變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中該第一狀態(tài)是復(fù)位狀態(tài)和置位狀態(tài)之一。
25.一種相變存儲器，包括具有多個狀態(tài)的存儲單元；和編程脈沖發(fā)生器，其施加第一脈沖到該存儲單元，并施加第二脈沖以將該存儲單元調(diào)節(jié)為所述多個狀態(tài)之一，其中第二脈沖的波形根據(jù)所述多個狀態(tài)而可變。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的相變存儲器，其中第一脈沖將該存儲單元調(diào)節(jié)為復(fù)位狀態(tài)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的相變存儲器，其中當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間較長。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的相變存儲器，其中當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅較小。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的相變存儲器，其中當(dāng)該存儲單元從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到置位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間較大。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的相變存儲器，其中第一脈沖將該存儲單元調(diào)節(jié)為置位狀態(tài)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的相變存儲器，其中當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的下降時間較短。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的相變存儲器，其中當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的振幅較大。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的相變存儲器，其中當(dāng)該存儲單元從置位狀態(tài)轉(zhuǎn)變到復(fù)位狀態(tài)時，第二脈沖的持續(xù)時間較小。
全文摘要
公開了一種相變存儲設(shè)備及其編程方法。該相變存儲設(shè)備包括每個具有多個狀態(tài)的存儲單元、和向存儲單元提供電流脈沖的編程脈沖發(fā)生器。該編程脈沖發(fā)生器通過施加第一脈沖到存儲單元而將該存儲單元初始化為復(fù)位或置位狀態(tài)，然后施加第二脈沖而將該存儲單元編程為所述多個狀態(tài)之一。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在將存儲單元初始化到復(fù)位或置位狀態(tài)之后進(jìn)行編程時，可以在不受存儲單元的先前狀態(tài)的影響的情況下，對存儲單元進(jìn)行正確編程。
文檔編號G11C13/00GK1892889SQ20051013625
公開日2007年1月10日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日
發(fā)明者金惠珍, 金杜應(yīng), 李光振, 魯有桓 申請人:三星電子株式會社