[发明专利]编程可编程电阻性存储单元的方法、装置及程序产品

说明书

对相关申请的交叉引用

本专利申请书的主题涉及该相同发明人的美国专利申请的主题，其在2007年1月9日提出申请，申请编号11/621,431，标题为“编程步骤前用于读取多重可编程电阻性存储单元的方法、装置及计算机程序产品(Method，Apparatus and Computer Program Product for ReadBefore Programming Process on Multiple Programmable ResistiveMemory Cells)”，档案编号MXIC1773-1，以及另一美国专利申请的主题，其在2007年1月9日提出申请，申请编号11/621,455，标题为“编程步骤前用于读取在可编程电阻性存储单元上步级重置编程步骤的方法、装置及计算机程序产品(Method，Apparatus and ComputerProgram Product for Stepped Reset Programming Process onProgrammable Resistive Memory Cell)”，档案编号MXIC 1776-1。

参与研发协定的单位

纽约的公司国际商业机器公司(International Business MachinesCorporation)，台湾的公司旺宏电子公司(Macronix InternationalCorporation，Ltd.)以及德国的公司英飞凌(Infineon Technology A.G.)。

技术领域

本发明涉及存储器材料上的高密度存储器元件，例如电阻随机存取存储器(RRAM)元件，以及用于编程该装置的方法。通过施加能量，该存储器材料可在电特性状态之间切换。该存储器材料可以是相变化为基础的存储器材料，包含硫属化物(chalcogenide)为基础的材料，以及其它的材料。

背景技术

相变化为基础的存储器材料被广泛地使用在读写光盘。这些材料至少有两种固态相，包含例如非晶固态相，以及结晶固态相。激光脉冲被用来切换读写光盘的相位，以及读取在相变化后该材料的光学特性。

相变化为基础的存储器材料，类似硫属化物为基础的材料以及相似的材料，也可以通过施加适合实施在集成电路内的电流电平以导致相变化。该非晶态比该结晶态有较高电阻值的特性；该电阻值的差异可以容易的检测以确定数据。这些特性已经产生使用可编程电阻性材料以形成非易失性存储器电路的兴趣，其可以被随机的存取。

在相变化存储器中，数据的储存是通过使用电流引起在相变化材料中非晶态和结晶态间的暂态产生。电流加热该材料并引起状态之间的暂态产生。从该非晶态至结晶态的变化由低电流的操作产生。从该结晶态至非晶态的变化，在此称为重置，由高电流操作产生，其包含短高电流密度脉冲以融化或瓦解该结晶结构，在该相变化材料快速地冷却后，抑制该相变化步骤，允许至少一部份的相变化材料稳定在该非晶态中。

相变化存储元件的每一存储单元连接至位线和存取元件，例如晶体管，其中该存取元件连接至字线。相变化存储单元电阻值被读取、设定或重置的方法包含施加至该存储单元的位线或字线的偏压。为了施加设定电压脉冲或重置电压脉冲至相变化存储单元，该字线和位线必须连接至提供该设定电压脉冲或该重置电压脉冲的电路。用于设定或重置相变化存储单元的这些连接的产生被称为“位线建立”以及“字线建立”。在位线建立和字线建立的过程中，伴随着这些被采用的步骤有时间和资源的消耗。因此，需要减少在位线建立和字线建立的过程中所采用步骤的数目。此外，当在相变化存储单元阵列中处理编程连续的相变化存储单元时，用于第一存储单元的字线建立和位线建立可能需要改变，假如该设定/重置编程一个存储单元不同于该设定/重置编程下一个存储单元。改变字线建立或位线建立，当依序编程存储单元也会花费时间和资源。因此，当在相变化存储单元阵列中连续编程相变化存储单元时，有进一步改变字线建立或位线建立改变的次数的需要。

因此，需要提出一种方法和结构，其可以减少在在相变化存储单元阵列中编程相变化存储单元或编程一连串的相变化存储单元时对位线和字线的设定所采用的步骤。

发明内容