[发明专利]将相变存储器并入CMOS工艺的非易失性SRAM单元

说明书

背景技术

对增加功能和减少整体系统成本的需求给消费类电子设备设置了系统限制。易失性和非易失性存储器已经在诸如汽车导航系统、智能电话、数码相机、PDA和MP3播放器以及无数的其他便携应用之类的消费类设备中使用。新的非易失性技术正计划用于在数码消费类设备中的越来越多的功能。这些新的非易失性存储具有在这些消费类设备中提供改进性能的特性。

发明内容

本发明提供了一种存储单元，该存储单元包括：静态随机存取存储器单元，该静态随机存取存储器单元具有两个通道晶体管和四个连接在两个交叉耦合的反相器中的逻辑晶体管，该静态随机存取存储器单元由互补金属氧化物半导体技术形成；以及相变存储器部分，该相变存储器部分层叠在所述静态随机存取存储器单元上，以给该静态随机存取存储器单元提供非易失性。

本发明提供了一种存储单元，该存储单元包括：处于静态随机存取存储器单元中的第一和第二通道门晶体管，该第一和第二通道门晶体管耦合到位线，用于对两个交叉耦合的反相器进行编程；以及耦合到所述位线的第三和第四通道门晶体管，用于将第一相变存储器元件编程为设置状态，并将第二相变存储器元件编程为复位状态，其中所述两个交叉耦合的反相器加载所述第一和第二相变存储器元件的数据。

本发明提供了一种存储单元，该存储单元包括：处于静态随机存取存储器单元中的第一和第二通道门晶体管，该第一和第二通道门晶体管耦合到位线，用于对两个交叉耦合的反相器进行编程；以及第一和第二导体，所述第一和第二导体分别将第一相变存储器元件编程为设置状态，并将第二相变存储器元件编程为复位状态，其中所述两个交叉耦合的反相器加载所述第一和第二相变存储器元件的数据。

本发明提供了一种存储单元，该存储单元包括：互补金属氧化物半导体逻辑，该互补金属氧化物半导体逻辑形成易失性存储器元件；以及相变存储器，该相变存储器被添加到所述互补金属氧化物半导体逻辑，以将非易失性特征给予所述存储单元。

本发明利用了PCM容易与传统CMOS工艺结合的特有能力，PCM材料可以被加到依靠锁存器的CMOS应用中的电路，以提供非易失性存储功能。

附图说明

在说明书的总结部分特别指出并且单独要求保护了本发明的主题。然而，对于本发明的组织、操作方法、目的、特征以及益处，当阅读以下附图时，参考下面的详细描述可以更好地加以理解。

图1和图2示出了一合并有相变存储器材料以提供非易失性质的静态随机存取存储器(SRAM)单元的实施例；

图3示出了与PCM部分结合的SRAM单元的实施例，其中通道门(passgate)专用于对PCM进行编程；以及

图4示出了使用存储在SRAM单元和PCM的组合中的数据来控制交叉点应用中的开关。

需要理解的是，图中示出的元件是为了简单清楚的说明而不必要作为限制。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其他的元件被夸大。进一步地，在被认为是恰当的地方，参考标号在图中被重复来指示相应或类似的元件。

具体实施方式

在下面的详细描述中，大量的特定细节被提出以便提供对本发明的全面理解。然而，本领域技术人员可以理解的是，本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其他实例下，已知方法、程序、组件和电路并未被详细描述，以便不会使本发明难以理解。

可以使用术语“耦合”、“连接”以及其他派生词。需要理解的是，这些术语彼此并不同义。相反，在一些特定实施例中，“连接”可以被用于指示两个或更多个元件彼此直接物理或者电接触。“耦合”可以被用作指示两个或更多个元件彼此直接或间接(利用它们之间的介入元件)物理或者电接触，和/或两个或更多个元件彼此合作或者交互(例如，以因果关系)。

图1示出了增强型SRAM(e-SRAM)单元阵列100，每个e-SRAM单元阵列100具有与相变存储器(PCM)部分130结合以提供非易失性存储性质的静态随机访问存储器(SRAM)单元102。PCM可以与SRAM单元结合，基本上是使用标准CMOS工艺集成到一起，所述标准CMOS工艺将处理后的层添加在“前端”设备层之后。PCM基本上位于SRAM逻辑的顶部，并且在提供非易失性时，在标准SRAM施加很小的附加区域损耗。PCM材料可以被集成在SRAM单元中NMOS源极或者漏极触点的顶部。这一SRAM和PCM存储器组合消除了对单独的集成PCM、集成闪存或者片下非易失性存储器的需要。