[发明专利]存储单元装置及编程方法

说明书

技术领域

本发明是有关于基于可编程电阻或是其它、例如相变化材料、的存储存储材料的高密度存储装置，及此种装置的编程方法。

背景技术

以相变化为基础的存储材料被广泛地运用于读写光盘片中。而这些材料包括有至少两种固态相，包括如一大部分为非晶态的固态相，以及一大体上为结晶态的固态相。激光脉冲用于读写光盘片中，以在二种相中切换，并读取此种材料于相变化之后的光学性质。

以相变化材料为基础的存储器材料，如硫属化物材料及其类似材料，亦可以通过施加合适于集成电路操作的电流而改变状态。此通常为非晶状态具有较通常为结晶状态为高的电阻特性，其可以被快速感应数据之用。此等性质有利于作为非易失性存储器电路的可编程电阻材料，其可以用随机方式进行数据的读取与写入。

自非晶状态改变为结晶状态的相变化通常是一较低电流的操作。而自结晶状态改变为结非晶状态的相变化，在此称为复位，一般为一高电流操作，其包括一短暂的高电流密度脉冲以熔化或破坏结晶结构，其后此相变化材料会快速冷却，抑制相变化的过程，使得至少部份相变化结构得以维持在非晶态。在理想状态下，致使相变化材料从结晶态转变至非晶态的复位电流强度应越低越好。欲降低复位所需的复位电流强度，可通过减低在存储器中的相变化材料元件的尺寸、以及减少电极与此相变化材料的接触面积，从而对此相变化材料元件施加较小的绝对电流值，便可达成较高的电流密度。

此领域发展的一种方法是致力于在一集成电路结构上形成微小孔洞，并使用微量可编程的电阻材料填充这些微小孔洞。致力于此等微小孔洞的专利包括：于1997年11月11日公告的美国专利第5,687,112号”Multibit Single Cell Memory Element Having Tapered Contact”、发明人为Ovshinky；于1998年8月4日公告的美国专利第5,789,277号”Method of Making Chalogenide[sic]Memory Device”、发明人为Zahorik等；于2000年11月21日公告的美国专利第6,150,253号”Controllable Ovonic Phase-Change Semiconductor Memory Deviceand Methods of Fabricating the Same”、发明人为Doan等。

因此需要提供一种具有与每一相关数据值的较小电阻值分布的多阶编程方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一包含相变化材料的存储单元及编程此存储装置的方法。

本发明的一个目的为提供一种编程一包含相变化材料的存储单元的方法，包含设定该存储单元的一数据值，以及施加一组脉冲以储存该数据值。该组脉冲包括一初始常态化脉冲，该初始常态化脉冲具有一脉冲形状用于将该存储单元的该相变化材料预先调整至一标准化电阻状态，以及一后续脉冲，该后续脉冲具有一脉冲形状用于将该存储单元的该相变化材料自该标准化电阻状态设置为一对应于该设定数据值的电阻值。

本发明的另一目的为提供一种存储装置，该存储装置包含一包含相变化材料的存储单元；以及偏压电路用于施加一偏压调整至该存储单元以储存一数据值。该偏压调整以储存一数据值包含一组脉冲，该组脉冲包括一初始常态化脉冲，该初始常态化脉冲具有一脉冲形状合适用于将该存储单元的该相变化材料预先调整至一标准化电阻状态，以及一后续脉冲，该后续脉冲具有一脉冲形状用于将该存储单元的该相变化材料自该标准化电阻状态设置为一对应于该设定数据值的电阻值。

本发明的又一目的为将一存储单元编程至一数据值，包括施加一初始脉冲或一系列的脉冲以导致该相变化材料的一主动区域转换为一初始常态相，例如一通常非晶相。此主动区域的转换会将此存储的条件单元初始常态化，且会帮助每一阶级的最终电阻值更均匀，因此将具有存储单元阵列的存储装置的电阻值分布更为紧密化。

本发明此处所描述其它的目的及特征可以通过所搭配图式来详细说明之后被明了。

附图说明

图1至图5是显示本发明实施例的五个具有一可编程相变化材料耦接于第一电极与第二电极之间的存储单元范例的简易剖面示意图。

图6至图9显示根据本发明一实施例的编程一存储单元的方法。

图10是显示本发明存储单元的可编程相变化材料利用如图6至图9所显示的方法的一电阻值分布区间示意图。

图11显示符合本发明一实施例的集成电路的简化方块示意图。

【主要元件符号说明】

10    相变化材料