[发明专利]用于偏置相变存储阵列以进行可靠写入的结构和方法

说明书

相关申请案

本申请案涉及Herner等人于2004年5月26日申请的标题为“An Improved Methodfor Making High-Density Nonvolatile Memory”的第10/855,784号美国专利申请案；第10/855,784号美国专利申请案是Herner等人于2002年12月19日(因放弃)申请的标题为“An Improved Method for Making High-Density Nonvolatile Memory”的第10/326,470号美国专利申请案及之后的′470申请案的接续申请案，后面二者均让与本发明的受让人，且以引用的方式全文并入本文中。

本申请案还涉及Scheuerlein等人的标题为“A Non-Volatile Memory CellComprising a Dielectric Layer and a Phase Change Material in Series”的第11/040,255号美国专利申请案(代理档案号MA-086-a-3)；颁与Scheuerlein的标题为“A Non-VolatilePhase Change Memory Cell Having a Reduced Thermal Contact Area”的第11/040,465号美国申请案(代理档案号MA-133)；及颁与Scheuerlein的标题为“A Write-OnceNonvolatile Phase Change Memory Array”的第11/040,256号美国申请案(代理档案号MA-134)；所有这些申请案均与本申请案一起提出申请并以引用方式并入本文中。

技术领域

背景技术

本发明涉及编程和读取包括串联的电介质及/或二极管和相变元件的非易失性存储单元。

相变材料(例如硫属化物)已用于非易失性存储器中。这些材料可以两个或多个稳定状态(通常为高电阻和低电阻状态)之一存在。在硫属化物中，高电阻状态对应于非晶态，而低电阻状态对应于更有序的晶态。通常通过热方式来实现状态之间的转换。

集成电路存储器通常是连接在位线与字线之间的大型存储单元阵列。为了实现对阵列中存储单元的可靠编程和读取，所选进行编程或读取的存储单元必须与未选择的存储单元隔离。有时会发生以下情况：靠近所选择单元的单元在写入操作期间受到干扰，或与所选择单元处于同一字线或位线上的单元在写入操作期间可受到干扰。随着工作电压的降低、写入速度的增加、存储单元密度的增加、及阵列大小的增加，这一问题变得更加重要。

需要一些对存储单元进行编程和再编程的经改良的方法。必须使用低电流、并以确保在阵列中对存储单元进行正确写入和读取的方式来对单元进行快速编程。在写入和读取存储器时出现的一个问题是切换发生得极快，且有时在选择下一字线或位线时最近选择的字线或位线可能尚未恢复至其静态电压，且选择一新字线或位线可引起将连接到先前所选择的字线或位线的单元无意间受到编程(或读取)。

发明内容

本发明是由随附权利要求书加以界定，且本节中的任何内容均不应视为对那些权利要求项的限制。大体而言，本发明涉及对非易失性存储单元阵列编程的方法，每一非易失性存储单元包括与二极管串联的相变元件。本发明利用二极管的单向性质，并施加会使通过未选择的单元的泄漏电流最小化的偏置电压。本发明较佳遵循较佳顺序来偏置字线和位线，以减小编程或读取未选择单元的可能性。

附图说明

图1是两态存储元件(例如硫属化物)的特性曲线。

图2a和2b显示图1所示存储元件的置位与复位状态之间的移动。

图3显示现有技术的三维存储单元。

图4a显示可用于本发明的三维存储单元。

图4b和4c显示图4a所示存储单元的替代方案，其中窄颈使编程电流最小化。

图5显示包含图4a所示存储单元的阵列。

图6显示可用于本发明的存储单元的电路图和根据本发明施加的编程电平。

图7显示结合本发明施加的置位和复位脉冲。

图8显示用于向所选择的单元施加所选择的脉冲宽度和电流以将所述单元在高电阻状态与低电阻状态之间切换的电路。

图8a显示图8所示驱动器电路74。

图8b显示图8所示感测放大器76的详图。

图9显示图6所示具有读取电压而非编程电压的电路图。