使用阈值边缘检测的相变存储器状态确定制造技术

本文中所揭示的标的物涉及用于读取存储器单元的技术，所述技术涉及相变存储器的复位状态的阈值边缘现象。

【技术实现步骤摘要】

本文中所揭示的标的物涉及用于读取存储器单元的技术，所述技术涉及相变存储器的复位状态的阈值边缘现象。
技术介绍
相变存储器(PCM)可至少部分地基于一个或一个以上特定相变材料的行为及性质操作，例如硫属化物玻璃及/或碲化锗锑(GST)，仅列举几个实例。此类材料的结晶及非晶状态具有不同的电阻率，因此呈现可借以存储信息的基础。非晶、高电阻状态可表示所存储的第一二进制状态且结品、低电阻状态可表示所存储的第二二进制状态。当然，所存储的信息的此二进制表示仅为实例PCM也可用来存储由(例如)不同程度的相变材料电阻率表示的多个存储器状态。PCM单元的状态的确定可至少部分地基于所述PCM单元的状态的电阻率的不同。 举例来说，PCM单元的RESET状态与SET状态之间的区分可涉及确定所述PCM单元的电阻的不同。然而，新PCM材料的引入及/或PCM大小的持续减小可影响状态(例如，RESET状态与SET状态)之间的PCM电阻容限或读取窗口。举例来说，减小的编程窗口可导致SET状态与RESET状态之间的较窄读出容限。与具有较大读取窗口的PCM相比，具有减小的读出窗口的PCM可经历较大数目的读取错误。附图说明将参考以下各图描述非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另外说明，否则所有各图中相似参考编号指代相似部件。图1是根据实施例的相变存储器的一部分的示意图。图2包含根据实施例显示偏置信号波形及存储器单元电压/电流的特性的图表。图3是根据实施例显示存储器单元对时间的特性的图表。图4是根据实施例用于测量存储器单元的特性的电路的示意图。图5是根据实施例显示存储器单元的特性及测量参数的图表。图6是根据另一实施例显示存储器单元的特性及测量参数的图表。图7是根据实施例用于读取存储器单元的过程的流程图。图8是图解说明计算系统的实例性实施例的示意图。具体实施例方式此说明书通篇所提及的“一个实施例”或“一实施例”意指结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在所请求的标的物的至少一个实施例中。因此，在此说明书通篇中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“一实施例”未必完全指代同一实施例。此外，可将所述特定特征、结构或特性组合在一个或一个以上实施例中。在实施例中，用于将信息写入到相变存储器(PCM)单元的过程可包括将所述PCM单元设定或复位为一个状态或另一状态。举例来说，可通过施加相对高幅值、相对短持续时间的电编程脉冲来熔化相变材料而复位PCM单元。相反，可通过施加具有相对长持续时间的相对小亚熔化幅值电编程脉冲来设定PCM单元，举例来说，所述脉冲可包含相对陡峭的下降。也可通过施加较高过熔化幅值电编程脉冲(可能具有随时间逐渐倾斜下降的电压或电流)以允许熔化的相变材料结晶来设定PCM单元。可施加此复位及/或设定脉冲及过程作为“写入”或“编程”脉冲及“写入”或“编程”过程。在实施例中，用于读取存储于PCM单元中的信息的过程可包括确定所述PCM单元是处于SET状态、RESET状态还是其它状态(例如，在多电平PCM情况下)。由于此些状态可对应于特定PCM电阻率，因此状态确定可涉及确定PCM单元的电阻。PCM单元的电阻可至少部分地相依于存储器单元中所包含的相变材料是否以非晶相及/或结晶相存在，如上文所论述。在实施例中，举例来说，可使用PCM单元的处于非晶或RESET状态的材料可发生的阈值边缘现象来确定所述PCM单元的状态。阈值边缘可由将偏置信号施加到处于RESET 状态的PCM单元而产生。可施加到PCM单元的位线的此偏置信号可包括斜坡电压/电流脉冲，如下文进一步详细描述。随着此偏置信号的幅值增加(例如，斜升)，可遭遇阈值边缘， 其中PCM单元的电阻率在增加的偏置信号幅值的特定跨度期间急剧下降。相反，处于结晶或SET状态的PCM单元可不经历此阈值边缘。举例来说，随着偏置信号的幅值增加(例如， 斜升)，处于SET状态的PCM单元的电阻率可保持实质恒定。在实施例中，确定PCM单元的状态的过程可涉及检测PCM单元是否经历阈值边缘。 举例来说，如果检测到此阈值边缘，那么可认为PCM单元处于RESET状态。相反，如果未检测到此阈值边缘，那么可认为PCM单元处于SET状态。在实施方案中，可在当使施加到PCM 单元的偏置信号的电压向上斜升时执行检测PCM单元是否经历阈值边缘。阈值边缘的出现可随偏置信号电压(例如，电场)及时间而变。因此，如果使偏置电压斜升或如果将偏置电压保持恒定达特定时间量，那么可测量到快速恢复(snapback)。当然，阈值边缘现象的此些细节仅为实例，且所请求的标的物并不限于此。在实施例中，用于确定PCM单元的状态的方法可包含响应于读取命令增加施加到所述PCM单元的偏置信号的量值(例如，电压或电流)，及通过测量所述PCM单元的单元电流及/或单元电压来推测所述PCM单元的电阻的值。所述方法可进一步包含在增加所述偏置信号的所述量值时，确定是否发生所述PCM单元电阻的实质降低，且根据欧姆定律至少部分地基于确定是否发生所述PCM单元电阻的所述实质降低来确定所述PCM单元的状态。在一个实施方案中，如果未发生所述电阻的所述实质降低，那么可确定所述PCM单元的所述状态处于SET状态，而如果发生所述电阻的所述实质降低，那么可确定所述PCM单元的所述状态处于RESET状态。在另一实施方案中，确定是否发生PCM单元电阻的实质降低可包括维持PCM单元电流及/或电压测量的至少一个先前值且将PCM单元电流及/或电压测量的至少一个先前值与所述PCM单元电流及/或电压的随后测量的值相比较。图1是根据实施例的相变存储器100的一部分的示意图。将此一部分显示为包含两个存储器单元，出于说明性目的，每一存储器单元处于不同的存储器状态。半导体衬底 150可包含N型掺杂区155，但可使用包含使用(举例来说)P型掺杂区的其它配置。相变存储器100可包含字线160、位线105及位线接触件110。举例来说，位线105可电连接到感测放大器。为表示一个存储器状态，接触相变材料125的一部分的加热器145可加热以熔化相变材料125的一部分140，接着可相对快速地将其冷却以包括(举例来说)非晶GST。此非晶材料可具有相对高的电阻性(例如，RESET状态)，从而导致到接触件120的高电阻连接。为表示另一存储器状态，接触相变材料115的一部分的加热器135可加热以熔化相变材料115的一部分，接着可相对慢地将其冷却以提供结晶、低电阻材料(例如，SET状态)。 此结晶相变材料115可因此导致到接触件120的低电阻连接。当然，PCM的此一部分的细节仅为实例，且所请求的标的物并不限于此。如上文所阐释，当将偏置信号施加到位线105时，处于RESET状态的相变材料125 可经历阈值边缘。因此，包括相变材料125的PCM单元的电阻率可改变。因此，PCM单元上的电压或电流可相应地改变。可在用于检测是否发生阈值边缘且因此PCM单元是处于RESET 状态还是SET状态的过程中测量电流或电压的此改变。在一个实施方案中，举例来说，可跨越位线105及接触件120测量电压，但所请求的标的物在此方面并不受限。图2包含根据实施例显示偏置信号波形及存储器单元电压/电阻的特性的图表。 在图表200中，偏置信号210可包括施加到PCM单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿斯温·提鲁文加达姆，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：