[发明专利]能消除干扰的相变存储器单元结构及形成的相变存储器

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变存储器，特别涉及一种由能消除干扰的相变存储器单元结构形成的相变存储器。

背景技术

相变存储器单元是基于20世纪60年代末70年代初提出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的，是一种价格便宜、性能稳定的存储器件。相变存储器单元可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是可记录的相变薄膜、加热电极材料、绝热材料和引出电极材，其研究热点也就围绕器件工艺展开。器件的物理机制研究包括如何减小器件材料等。相变存储器单元的基本原理是用电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可逆相变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻实现信息的写入、擦除和读出操作。

相变存储器单元由于具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗强震动和抗辐射等优点，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前的闪存存储器而成为未来存储器主流产品的器件和最先成为商用产品的器件。

相变存储器单元的读、写、擦操作就是在器件单元上施加不同宽度和高度的电压或电流脉冲信号；对于擦操作(RESET)，是施加一个短且强的脉冲信号使器件单元中的相变材料温度升高到熔化温度以上后，再经过快速冷却从而实现相变材料多晶态到非晶态的转换，即“1”态到“0”态的转换；对于写操作(SET)，则是施加一个长且中等强度的脉冲信号使相变材料温度升到熔化温度之下、结晶温度之上后，并保持一段时间促使晶核生长，从而实现非晶态到多晶态的转换，即“0”态到“1”态的转换；对于读操作，则是施加一个对相变材料的状态不会产生影响的很弱的脉冲信号，通过测量器件单元的电阻值来读取它的状态。

相变存储器的存储单元结构包括1T1R、1D1R等。图1所示为1T1R相变存储单元结构。图2为1T1R单元的等效电路。当对选中单元进行读写操作时，位线BL的电平会升到一定的电压V_BL，其值会根据读写的数据的不同而不同，从而对存储单元完成不同的操作。再请参见2，当处于同一位线上的各存储单元中有些被选中而有些未被选中时，虽然位线V_BL电平上升，但对于未被选中的存储单元，理想情况是该未被选中的存储单元和选通管的连接点D的电平也应该为V_BL。然而，实际上，由于连接点D与地之间存在PN结漏电流、以及选通管存在漏电流，会导致连接点D的电压逐渐下降。另外，连接点D与地之间还存在寄生电容C_DG，当V_BL电平上升也会产生分压。由于漏电流和寄生电容的分压的共同作用，会使得该未选中的相变电阻上产生一个电压。由于相变电阻对电流或电压很敏感，这个电压对该未选中的存储单元的干扰会引起相变电阻阻值的变化，长期下去会使得相变电阻发生相变，从而导致存储的数据出错。

因此，如何解决上述问题，实已成为本领域技术人员亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能消除干扰的相变存储器单元结构。

本发明的另一目的在于提供一种能消除干扰的相变存储器。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的能消除干扰的相变存储器单元结构，其包括：相变材料形成的相变电阻；并联在所述相变电阻两端的受控开关管；与所述相变电阻一端连接的选通管，其中，所述选通管和所述受控开关管在任意时刻工作在相反的状态，即一者处于导通状态时，另一者就处于截止状态。

本发明提供的能消除干扰的相变存储器包括：多条位线和字线；多条控制信号线；以及多个上述能消除干扰的相变存储器单元结构所构成的阵列，其中，各相变存储器单元结构中的相变电阻的另一端分别连接一位线，各相变存储器单元结构中的选通管分别连接一字线以便由字线信号控制开闭，各相变存储器单元结构中的受控开关管分别连接一控制线以便由控制线信号控制开闭。

较佳的，当所述选通管和所述受控开关管为相同类型的晶体管(例如都是NMOS管)时，两者各自接入的用于控制开闭的控制信号互为反信号。

此外，所述选通管可以是二极管等。

综上所述，本发明的能消除干扰的相变存储器单元结构和由此形成的相变存储器通过在相变电阻上并联受控开关管，当位线信号升高时，使受控开关管导通，从而使相变电阻两端的电压相等，以此达到消除干扰的目的。

附图说明

图1为现有1T1R型相变存储单元结构示意图。

图2为现有1T1R型相变存储单元结构等效电路示意图。

图3为本发明的能消除干扰的相变存储器单元结构示意图。

图4为本发明的能消除干扰的相变存储器单元结构所形成的相变存储器结构示意图。