对于带有开关的相变存储器的快速验证制造技术

带开关的相变存储器(PCMS)通过在编程之后为验证操作利用比编程操作之后至少预定的时间长度发生的读取操作较低的划界电压，来补偿阈值电压漂移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对于带有开关的相变存储器的快速验证
本主题一般涉及包括半导体存储器设备的电子设备领域。更具体而言，本主题涉及相变存储器设备。背景计算机或其他电子设备的存储器可包括集成到较大的集成电路或独立集成电路中的存储器单元块。有许多不同类型的存储器，包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、闪存和相变存储器。相变存储器设备使用在它们的结晶和无定形相位上具有不同的电特性的材料。可以通过将存储器单元中的材料置于结晶相或者无定形相，来对相变存储器单元进行编程，从而提供不要求功率即可保留其内容的非易失性存储器。相变存储器常常使用由电流所生成的热量来编程，以控制相变材料的状态。相变存储器单元可以由硫族化物材料制成。硫族化物材料包括来自元素周期表的组VI A的至少一种元素。硫族化物相变材料，如果被加热到高于其熔点的温度并使其快速地冷却，将保持在带有高电阻的无定形玻璃样的状态中。硫族化物相变材料，如果被加热到高于其玻璃态转化(glass transition)温度Tg但是低于熔点的温度,将转变成具有低得多的电阻并带有低得多的电压阈值的结晶相，以开始电流的流动。可以使用硫族化物材料的无定形和结晶相之间的材料性质的这种差异来制造相变存储器设备。附图简述纳入到本说明书中并构成其一部分的附图示出所要求保护的主题的各实施例。与一般描述一起，附图用于说明所要求保护的主题的原理。然而它们不应该将所要求保护的主题限制到所描述的特定实施例，但是，用于说明和理解所要求保护的主题。这样的主题可以通过参考下列与各个附图一起阅读的详细描述来理解，其中:图1是示出了根据一实施例的后面跟随着快速验证和两个读取操作的编程时间段的时序图；图2是示出了适合用于快速验证的各种实施例中的带开关的相变存储器(PCMS)单元的图示；图3是示出了作为PCMS单元电压和PCMS单元的阈值电压分布的函数的PCMS单元电流的表示的一对图示；图4是示出了 PCMS单元的阈值电压与时间的对数关系的表示的图；图5是示出了 PCMS单元阈值电压在多个离散时间点的分布的一组图示；图6是使用相变存储器的快速验证的实施例的系统的框图；图7A是PCMS存储器的快速验证的实施例的流程图；以及图7B是描述了用于PCMS存储器的快速验证的各实施例中的验证或读取操作的实施例的流程图。详细描述在下面的详细描述中，作为示例阐明了众多具体细节以提供对相关原理全面的理解。然而，对那些精通本技术的人员显而易见的是，当前原理也可以在没有这样的细节的情况下实施。在其他情况下，以比较高的级别，没有细节地描述了已知的方法、过程和组件，以便避免对当前概念的各方面造成不必要的模糊。使用了若干个描述性术语和短语来描述所要求保护的主题的各实施例。这些描述性术语和短语被用来向所属领域的技术人员传达一般性地协商一致的含义，除非在此说明书中给出了不同的定义。图1是根据带有开关的相变存储器的快速验证的实施例的概念时序图100，示出了编程时间段101，后面跟着快速验证102和两个读取操作104，105。垂直轴表示增大的电压，而水平轴表示时间推移。此图的任一轴都不应该解释为是线性的，对数的，或与任何比例一致，除了在垂直轴上较高的位置表示较高的电压，水平轴上的靠右的位置表示稍后的时间。尽管下面的描述引用了带有开关设备的相变存储器，但是，在其他实施例中，也可以使用在阈值电压方面表现出漂移的其他类型的设备。编程时间段101被用来对存储元件进行编程，并在时间h结束，并且在各种实施例中，可以具有表现出与针对编程时间段101示出的波形不同的电压和/或电流特征的电的波形，这取决于实施例。对存储元件进行编程可以使设备的阈值电压VTH—Srt (Vthsb)和VTH_EeSet(VTH_fifi)返回到额定值。在下面的几节讨论了编程时间段10 I的各个特征。在某些实施例中，编程时间段101可以包括h之前的冷却时间，其中没有向存储元件施加电压或电流。存储元件可能在Vth set和Vth Keset(统称为Vth)上表现出与它们的额定值的漂移。在下文中更详细地描述Vth的漂移的现象。由于Vth的漂移，可以使用不同的划界电压(Vdm)来确定存储元件在不同的时间的状态。对于可以在存储元件和/或开关中使用玻璃相变材料的大多数实施例，由于玻璃松弛物理性能，这样的漂移可能会导致Vth随着时间的推移而增大，但是其他材料可能带有不同的特征地漂移。快速验证102可以在tQ之后但在自从tQ以来流逝了 tverify(t验证)时间之前的时间发生，并可以由一些实施例启动，无需来自处理器或其他电路的任何外部参与，虽然其他实施例可以涉及启动验证操作的各种其他电路、软件或其他方法或设备。t_ify的值可以在不同的实施例中极大地变化，取决于所使用的材料，设备的几何形状及其他因素。在许多实施例中，tverify的值可以小于大约I微秒(μ s)。在某些实施例中，tverify的值可以大约100纳秒(ns)或者甚至更小，诸如通常大约10-50ns或者甚至对于一些实施例而言，不足10ns。快速验证102可以在从h到t_ify的时段期间，跨存储元件施加等于Vvwify(Vg) 112的划界电压VDM，该划界电压Vdm介于处在设置状态Vth srt和复位状态Vrajtesrt的存储元件的阈值电压之间。通过跨存储元件施加VDM，存储元件可以在一种状态下比在其他状态下传导更多电流，从而可使存储元件的状态被验证为在编程时间段101被正确地编程。在某些实施例中，如果快速验证102示出了存储元件在编程时间段101没有被适当地编程，则重新编程和重新验证存储元件，通过创建新td,为图示100的各种后面的时间创建新起始点。用于访问存储元件的主要使用时段可以从tinit开始，在tfin结束。tinit和tfin的时间值可以极大地变化，这取决于实施例。在许多实施例中，tfin可以是至少I年，但是一些实施例可以使用比一年更长或稍短的tfin。在许多实施例中，\_可以至少I微秒(μ S)。在某些实施例中，tinit可以在Ims和IOms之间,诸如在至少一个实施例中，大约3ms。可以选择等于Vrad(Vwx) 114的在主要使用时段有效的划界电压Vdm,以便在tinit和tfin之间产生的任何读取请求都可以通过跨存储元件施加VreadIH (诸如读取操作104和读取操作105)以及检测流过存储元件的电流以确定存储元件的状态来处理。在某些实施例中，设备的使用寿命可能仅限于tfin，因为可能涉及高于设备的操作电压的电压以读取或编程已经被允许自从它最后一次编程以来超过tfin的存储元件。在其他实施例中,可以使用其他方法或机制来确保在没有被编程的情况下没有存储元件被允许年龄达到tfin。这样的方法或机制可以包括刷新电路或执行类似于动态随机存取存储器(RAM)设备的刷新电路的操作的软件程序，虽然在长得多的时标上。读取操作104可以在tinit和tfin之间的任何时间发生。读取操作104，105可以在从tinit到tfin的时段期间跨存储元件施加等于VreadIH的划界电压VDM，该电压介于处在设置状态Vra srt和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：通过跨至少一个存储元件施加不超出第一划界电压的第一电压波形，来在将所述至少一个存储元件编程到预期状态之后的验证时间间隔内验证所述至少一个存储元件的状态处于所述预期状态；以及通过跨所述至少一个存储元件施加不超出第二划界电压的第二电压波形，来在对所述至少一个存储元件编程之后的预定时间间隔之后，读取所述至少一个存储元件的所述状态，其中所述第二划界电压大于所述第一划界电压，并且所述预定时间间隔至少与所述验证时间间隔一样长；其中所述至少一个存储元件具有随着时间而变化的电特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.20 US 13/163,9161.一种方法，包括: 通过跨至少一个存储元件施加不超出第一划界电压的第一电压波形，来在将所述至少一个存储元件编程到预期状态之后的验证时间间隔内验证所述至少一个存储元件的状态处于所述预期状态；以及 通过跨所述至少一个存储元件施加不超出第二划界电压的第二电压波形，来在对所述至少一个存储元件编程之后的预定时间间隔之后，读取所述至少一个存储元件的所述状态，其中所述第二划界电压大于所述第一划界电压，并且所述预定时间间隔至少与所述验证时间间隔一样长； 其中所述至少一个存储元件具有随着时间而变化的电特性。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个存储元件是带有开关的相变存储器(PCMS)存储元件，所述存储元件具有阈值电压，所述阈值电压是随着时间而变化的所述电特性；以及 其中通过对所述PCMS存储元件进行编程，所述阈值电压从漂移的阈值电压被返回到额定阈值电压，其中由于所述PCMS存储元件的所述阈值电压随时间的推移的漂移，所述漂移的阈值电压高于所述额定阈值电压。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述验证时间间隔不大于大约I微秒(μ s)。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述验证时间间隔不大于大约100纳秒(ns)，且所述预定时间间隔在大约I毫秒(ms)和大约10毫秒之间。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 如果在对所述至少一个存储元件编程之后的所述预定时间间隔期间接收到读取请求，则在通过跨所述至少一个存储元件施加所述第二电压波形读取所述至少一个存储元件的所述状态之前，进行等待直至已流逝所述预定时间间隔。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 如果所述至少一个存储元件的所述状态未被验证为所述预期状态，则将所述至少一个存储元件重新编程为所述预期状态；以及 通过跨所述至少一个存储元件施加不超出所述第一划界电压的所述第一电压波形，在对所述至少一个存储元件重新编程之后的所述验证时间间隔内，重新验证所述至少一个存储元件的所述状态是所述预期状态。7.—种设备,包括: 存储元件阵列，其中至少一个存储元件被包括在所述存储元件阵列中； 验证电路，用以通过跨所述至少一个存储元件施加不超出第一划界电压的第一电压波形，在对所述至少一个存储元件编程之后的验证时间间隔内，验证所述至少一个存储元件已被适当地编程； 读取电路，用于通过跨所述至少一个存储元件施加不超出第二划界电压的第二电压波形，来响应于读取请求而读取所述至少一个存储元件，所述第二划界电压大于所述第一划界电压； 其中所述至少一个存储元件具有随着时间而变化的电特性。8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述至少一个存储元件包括硫族化物材料。9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述至少一个存储元件是带有开关的相变存储器(PCMS)存储元件，所述存储元件具有阈值电压，所述阈值电压是随着时间而变化的所述电特性；以及 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·考，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：
国别省市：