相变存储器装置与编程方法制造方法及图纸

公开了一种相变存储器装置。其包括：存储单元阵列，包括关于相变材料编程的多个存储单元；以及写入驱动器电路，被配置为向选定存储单元提供置位电流与复位电流。该写入驱动器电路包含被配置为提供置位电流的置位电流驱动器以及被配置为提供复位电流的复位电流驱动器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非易失性半导体存储器装置，更具体地说本专利技术涉及相变存储器装置与用于施加编程电流的方法。
技术介绍
相变存储器装置为非易失存储器装置的一类。与在其他非易失存储器装置中进行的、存储电荷来指示数据值不同，利用相变材料(例如Ge-Sb-Te(GST))的状态来指示数据值。图1为显示常规相变存储器装置中存储单元10的电路图。存储单元10包括串联在位线BL与地之间的存储元件11与选择元件12。存储元件11包括相变材料，其用作根据所施加的温度而变化的可变电阻器。即，该相变材料响应于通过位线BL施加的电流所产生的电阻热量。在该编程技术的影响之下，可以将该相变材料置于两种稳定的电阻状态之一，即结晶状态或非结晶状态。在所示例子中，选择元件12实现为NMOS晶体管NT，其具有连接到字线WL的栅极。当向字线WL施加预定电压时，该NMOS晶体管NT导通。当该NMOS晶体管NT导通时，存储元件11通过位线BL接收电流。在图1中，存储元件11耦合于位线BL与选择元件12之间。但是，可替换地，可以将选择元件12耦合于位线BL与存储元件11之间。图2为显示常规相变存储器装置的另一存储单元20的电路图。存储单元20包括串联在位线BL与字线WL之间的存储元件21与选择元件22。存储元件21可以与图1的存储元件11相同。在图2所示的例子中，选择元件22实现为二极管D。存储元件21连接到二极管D的阳极，并且字线WL连接到二极管D的阴极。当二极管D的阳极与阴极之间的压差上升超过预定阈值电压时，二极管D导通。当二极管D导通时，存储元件21通过位线BL接收电流。图3为显示图1与2的相变材料(例如GST)的加热特性的图示。在图3中，附图标记1表示其中相变材料进入非结晶状态的状况，而附图标记2表示其中相变材料进入结晶状态的状况。参照图3，当在第一时间时间段T1期间电流施加于该相变材料、从而其温度上升超过规定的熔融点温度TM时，称该相变材料被淬冷(quenched)，并且相变材料进入其非结晶状态。非结晶状态一般被称为复位状态，并且一般等同于数据值′1′。相反，当在比第一时间时间段T1长的第二时间时间段T2期间、将该相变材料加热到并且保持在低于熔融点温度TM但高于结晶温度Tc的预定温度、并且此后缓慢冷却时，该相变材料进入其结晶状态。结晶状态一般被称为置位状态，并且一般等同于数据值′0′。存储单元的电阻根据相变材料的非晶体量而变化。由此，形成存储单元的相变材料的电阻在其非结晶状态下比在其结晶状态下高。相变存储器装置与写入驱动器电路关联，在编程操作期间，该写入驱动器电路向相变材料提供编程电流。写入驱动器电路向存储单元提供标称在置位电流与复位电流之间变化的编程电流。常规地，编程电流相关于外部提供的功率电压(例如2.5V或者更高)而变化。置位电流迫使存储单元的相变材料进入置位状态，而复位电流迫使存储单元的相变材料进入复位状态。图4为显示常规地用于相变存储器装置的一种可能的写入驱动器电路30的电路图。在韩国专利申请第2003-35607号中公开了该写入驱动器电路30某些另外的细节。但是，如此处所总结的，写入驱动器30包括脉冲控制电路31、电流控制电路32、以及电流驱动电路33。脉冲控制电路31包括第一与第二传输门TG1与TG2、以及第一至第三反相器INV1～INV3。电流控制电路32包括第一至第七晶体管TR1～TR7，第一至第五晶体管TR1～TR5为NMOS晶体管、第六与第七晶体管TR6与TR7为PMOS晶体管。电流驱动电路33包括上拉晶体管PUTR与下拉晶体管PDTR。首先，将描述具有值′0′的输入数据DATA的编程操作。当输入数据DATA为′0′时，脉冲控制电路31的第二传输门TG2导通，并且电流控制电路32的第三与第四晶体管TR3与TR4截止。响应于置位脉冲P_SET，第五晶体管TR5导通，并且第七晶体管TR7与下拉晶体管PDTR截止。由于电流镜效应，流经形成第一电流通路的晶体管TR1、TR2、TR5与TR6的电流流经上拉晶体管PUTR。流经上拉晶体管PUTR的电流为置位电流I_SET，并且通过数据线DL提供给存储单元MC。接着，将描述具有值′1′的输入数据DATA的编程操作。当输入数据DATA为′1′时，脉冲控制电路31的第一传输门TG1以及电流控制电路32的第三与第四晶体管TR3与TR4导通。响应于复位脉冲P_RST，第五晶体管TR5导通，并且第七晶体管TR7与下拉晶体管PDTR截止。由于电流镜效应，流经形成第一电流通路的晶体管TR1、TR2、TR5与TR6的电流以及流经形成第二电流通路的晶体管TR3、TR4、TR5与TR6的电流流经上拉晶体管PUTR。流经上拉晶体管PUTR的电流为复位电流I_RST，并且通过数据线DL提供给存储单元MC。因此，复位电流I_RST大于置位电流I_SET。同时，复位脉冲P_RST具有比置位脉冲P_SET小的脉冲宽度。即，复位电流I_RST具有比置位电流I_SET大的电流值以及比其小的脉冲宽度。编程选定的存储单元，使得其根据复位电流I_RST或者置位电流I_SET相应地进入复位状态或者置位状态。为了在上述相变存储器装置中编程数据′1′或者′0′，必须根据所存储的数据的值控制编程电流的幅度与持续时间。图3所示的常规的写入驱动器电路30利用单个电流驱动电路33提供复位电流与置位电流两者。即，常规的写入驱动器电路具有以下结构，其利用单个电流镜电路共同控制复位电流与置位电流。在置位编程操作中，流经第一电路通路的电流被提供给存储单元MC。在复位编程操作中，流经第一与第二电路通路的电流被提供给存储单元MC。在复位编程操作中，常规的写入驱动器电路生成流经第二电路通路的大约0.15到0.2毫安的电流，以及流经电流驱动电路33的大约1.0毫安的电流，还有流经第一电路通路的电流。即，在复位编程操作中，常规的写入驱动器要求比置位编程操作所需的电流高大约1.2毫安的电流。在上述例子中，虽然常规的写入驱动器在复位编程操作中要求大约1毫安的电流，但是存在以下问题通过第二电路通路，不必要地消耗了大约0.12毫安的电流。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术提供了一种相变存储器装置，包括存储单元阵列，其包括关于相变材料编程的多个存储单元；以及写入驱动器电路，被配置为向选定存储单元提供置位电流与复位电流，其中该写入驱动器电路包含被配置为提供置位电流的置位电流驱动器以及被配置为提供复位电流的复位电流驱动器。在另一个实施例中，本专利技术提供了一种编程相变存储器装置的方法，该相变存储器装置包含存储单元阵列，其中每个存储单元相对于相变材料被编程；以及写入驱动器电路，其包括被配置为分别向选定存储单元提供置位电流与复位电流的置位电流驱动器与复位电流驱动器，该方法包括根据输入数据的逻辑电平，接收置位脉冲或者复位脉冲；响应于输入数据与复位脉冲，生成复位控制信号；响应于复位控制信号，接收复位DC电压；以及响应于复位DC电压，提供复位电流到选定存储单元。附图说明图1为显示常规相变存储器装置的存储单元的电路图；图2为显示常规相变存储器装置的另一存储单元的电路图；图3为显示图1与2的相变材料的特性的图示；图4为显示常规相变存储器装置的写入驱动器电路的电路图；图5为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器装置，包括：存储单元阵列，包括关于相变材料编程的多个存储单元；以及写入驱动器电路，被配置为向选定的存储单元提供置位电流与复位电流，其中该写入驱动器电路包含被配置为提供置位电流的置位电流驱动器以及被配置为 提供复位电流的复位电流驱动器。

【技术特征摘要】
KR 2006-3-31 29692/06;KR 2006-12-22 132684/061.一种相变存储器装置，包括存储单元阵列，包括关于相变材料编程的多个存储单元；以及写入驱动器电路，被配置为向选定的存储单元提供置位电流与复位电流，其中该写入驱动器电路包含被配置为提供置位电流的置位电流驱动器以及被配置为提供复位电流的复位电流驱动器。2.如权利要求1所述的相变存储器装置，其中写入驱动器电路还包含脉冲控制器，被配置为根据输入数据的逻辑电平，接收置位脉冲或者复位脉冲，并且响应于置位脉冲生成置位控制信号与响应于复位脉冲生成复位控制信号；置位电流控制器，其响应于置位控制信号，并且被配置为响应于置位DC电压控制置位电流的幅度；以及复位电流控制器，其响应于复位控制信号，并且被配置为响应于复位DC电压控制复位电流的幅度。3.如权利要求2所述的相变存储器装置，其中脉冲控制器包含第一传输门，被配置为接收置位脉冲；第二传输门，被配置为接收复位脉冲；置位控制信号生成器，被配置为响应于输入数据与置位脉冲，生成置位控制信号；以及复位控制信号生成器，被配置为响应于输入数据与复位脉冲，生成复位控制信号。4.如权利要求2所述的相变存储器装置，其中置位电流控制器包含PMOS晶体管，其连接在电源端子与置位节点之间，并且具有接收置位节点电压的栅极；第一NMOS晶体管，其连接到置位节点，并且被配置为响应于置位DC电压形成电流通路；以及第二NMOS晶体管，其耦合在第一NMOS晶体管与地之间，并且被配置为响应于置位控制信号形成电流通路。5.如权利要求4所述的相变存储器装置，其中置位电流控制器还包含置位电流截止电路，被配置为当置位脉冲被禁止时，通过控制置位节点电压，防止生成置位电流。6.如权利要求5所述的相变存储器装置，其中置位电流截止电路包含耦合在电源端子与置位节点之间的PMOS晶体管，并且被配置为响应于置位脉冲形成电流通路。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔炳吉，金杜应，鲁有桓，崔俊龙，赵佑荣，赵栢衡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]