本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種寫入驅(qū)動(dòng)器、使用所述寫入驅(qū)動(dòng)器的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，和編程方法。寫入驅(qū)動(dòng)器包括復(fù)位控制單元，所述復(fù)位控制單元被配置為響應(yīng)于復(fù)位編程命令而以第一時(shí)間段向存儲(chǔ)單元陣列輸出第一電流脈沖，并隨后以第二時(shí)間段向存儲(chǔ)單元陣列輸出電流電平比第一電流脈沖的電流電平高的第二電流脈沖。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例涉及寫入驅(qū)動(dòng)器、使用所述寫入驅(qū)動(dòng)器的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，和編程方法。
技術(shù)介紹
作為一種非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)通過對存儲(chǔ)器件施加電流來對數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。由于PCRAM在速度和允許的重寫次數(shù)方面能夠提供比DRAM 更好的性能，因此吸引了人們的關(guān)注。圖1是現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器件的剖面圖。參見圖1，相變存儲(chǔ)器件可以包括形成有諸如開關(guān)器件或類似器件(未示出)的底部結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底10 ；形成在半導(dǎo)體襯底10上的下電極12 ；形成在下電極12上的相變材料層14 ；以及形成在相變材料層14上的上電極16。要在高于熔點(diǎn)的溫度下加熱相變材料層，以使相變存儲(chǔ)單元處于復(fù)位狀態(tài)(例如，非晶態(tài))。此時(shí)，如圖2所示，將簡單方波的復(fù)位電流施加約幾百ns的時(shí)間。更具體而言，將大電流持續(xù)地施加一段長的時(shí)間，以將存儲(chǔ)單元復(fù)位為復(fù)位狀態(tài)。 在此，在待編程的單元處所產(chǎn)生的熱可能會(huì)傳遞至相鄰的存儲(chǔ)單元。此時(shí)，所傳遞的熱可能導(dǎo)致相鄰的單元中出現(xiàn)干擾而使其狀態(tài)改變。圖3是說明在相變存儲(chǔ)器件的復(fù)位過程中的這種干擾的圖。將具有圖2所示的輪廓的復(fù)位電流施加到左側(cè)的下電極上的相變材料層14，以使相變材料層14處于非晶態(tài)。附圖標(biāo)記141表示在施加復(fù)位電流之后具有非晶態(tài)的區(qū)域。然而，當(dāng)施加復(fù)位電流以對左側(cè)的單元編程時(shí)，伴隨的熱也可能會(huì)傳遞到右側(cè)的下電極上的相變材料層14。如果右側(cè)的單元處于復(fù)位狀態(tài)，則傳遞的熱可能導(dǎo)致右側(cè)的單元的非晶區(qū)域143意外地變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。由于這些特征的緣故，現(xiàn)已考慮了一種限制復(fù)位電流并縮短復(fù)位電流施加時(shí)間的方法。圖4是說明在減少了復(fù)位脈沖施加時(shí)間的情況下相變存儲(chǔ)器件的操作特性的圖。在將復(fù)位脈沖施加了范圍約在10至30ns這樣短的時(shí)間段以便防止導(dǎo)致存儲(chǔ)器件狀態(tài)的意外改變的干擾的情況下，可以使對相鄰的單元的任何干擾減少/最小化。然而，相變材料層可能沒有被加熱足夠的時(shí)間，因此較小的非晶區(qū)域145和147可能導(dǎo)致較小的復(fù)位電阻。在此，復(fù)位電阻的降低導(dǎo)致針對每個(gè)單元的復(fù)位余量降低，其中，在單元處所產(chǎn)生的低熱量可能導(dǎo)致儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)容易丟失，并因此降低半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的操作可靠性。圖5是說明復(fù)位脈沖施加時(shí)間與復(fù)位電阻之間的關(guān)系的圖。如圖5所示，隨著復(fù)位脈沖施加時(shí)間變短，復(fù)位電阻變小。這里，需要將相變材料層加熱足夠的時(shí)間，以足以使對象相變存儲(chǔ)單元進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)而同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致相鄰的單元的狀態(tài)出現(xiàn)意外的劣化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種寫入驅(qū)動(dòng)器包括復(fù)位控制單元，所述復(fù)位控制單元被配置為響應(yīng)于復(fù)位編程命令而以第一時(shí)間段向存儲(chǔ)單元陣列輸出第一電流脈沖，并隨后以第二時(shí)間段向存儲(chǔ)單元陣列輸出電流電平比第一電流脈的電流電平高的第二電流脈沖。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種用于通過施加電流而將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元中的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置包括命令控制單元，所述命令控制單元被配置為通過輸入編程命令和數(shù)據(jù)來輸出設(shè)置編程命令和復(fù)位編程命令；寫入驅(qū)動(dòng)器，所述寫入驅(qū)動(dòng)器被配置為響應(yīng)于設(shè)置編程命令來產(chǎn)生用于設(shè)置編程的設(shè)置脈沖，以及響應(yīng)于復(fù)位編程命令以第一時(shí)間段輸出第一電流脈沖作為復(fù)位脈沖，并隨后以第二時(shí)間段輸出電流電平比第一電流脈沖的電流電平高的第二電流脈沖作為復(fù)位脈沖；以及存儲(chǔ)單元陣列，所述存儲(chǔ)單元陣列被配置為響應(yīng)于從寫入驅(qū)動(dòng)器輸出的設(shè)置脈沖或復(fù)位脈沖來儲(chǔ)存所述數(shù)據(jù)。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，一種通過施加電流來將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元中的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的編程方法包括以下步驟響應(yīng)于復(fù)位編程命令以第一時(shí)間段向所述存儲(chǔ)單元輸出第一電流脈沖，并且響應(yīng)于復(fù)位編程命令，在第一段時(shí)間之后以第二時(shí)間段向所述存儲(chǔ)單元輸出電流電平比第一電流脈沖的電流電平高的第二電流脈沖。下面在標(biāo)題為“具體實(shí)施方式”的部分描述這些和其他特征、方面和實(shí)施例。附圖說明從結(jié)合附圖而進(jìn)行的以下詳細(xì)描述中，將會(huì)更加清楚地理解本專利技術(shù)主題的上述和其他方面、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器件的剖面圖；圖2是說明在現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器件中的復(fù)位脈沖的輪廓的圖；圖3是說明相變存儲(chǔ)器件中的干擾的圖；圖4是說明根據(jù)復(fù)位脈沖施加時(shí)間的減少，相變存儲(chǔ)器件的操作特性的圖；圖5是說明復(fù)位脈沖施加時(shí)間與復(fù)位電阻之間的關(guān)系的圖；圖6是說明相變材料層根據(jù)復(fù)位電流的電阻變化的圖；圖7是根據(jù)本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例的寫入驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖；圖8是圖7的復(fù)位控制單元的結(jié)構(gòu)圖；圖9a和9b是解釋根據(jù)本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例的復(fù)位脈沖的輪廓的實(shí)例的圖；圖10和圖11是解釋復(fù)位脈沖輪廓與復(fù)位電阻之間的關(guān)系的圖；圖12是說明根據(jù)復(fù)位脈沖輪廓的干擾作用的曲線圖；圖13是說明復(fù)位脈沖輪廓與操作電壓之間的關(guān)系的圖；以及圖14是根據(jù)本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式本文參照示例性實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的附圖來描述示例性實(shí)施例。在本文中， 附圖并非按比例繪制，并且在一些實(shí)例中，為了清楚地圖示實(shí)施例的特征，可能對比例進(jìn)行了夸大。示例性實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被理解為限于圖示的形狀，而可以包括其他合理合適的形狀。 在本公開中，相同的附圖標(biāo)記在本專利技術(shù)的各個(gè)附圖和實(shí)施例中表示相同的部分。當(dāng)提及第一層在第二層“上”或在襯底“上”時(shí)，其不僅涉及第一層直接形成在第二層上或在襯底上的情況，而且還涉及在第一層與第二層之間或在第一層與襯底之間存在第三層的情況。本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例適用于通過對存儲(chǔ)器件施加電流來對數(shù)據(jù)進(jìn)行編程的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的所有合理適用的類型。然而，在下文，將示例性地解釋相變存儲(chǔ)器件。下面將參照附圖來更加詳細(xì)地解釋本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例。圖6是說明當(dāng)施加復(fù)位電流時(shí)相變材料層的電阻變化的圖。如果對用于確定相變存儲(chǔ)器件中的單元的狀態(tài)的相變材料層持續(xù)地施加具有簡單方波的復(fù)位電流(例如，具有如圖2所示的輪廓的復(fù)位電流)一段長的時(shí)間，則如圖6所示，相變材料層對應(yīng)于施加的復(fù)位電流的不同幅度而發(fā)生相變。S卩，相變材料層在第一時(shí)刻Tl開始熔化，使得相變材料層開始變?yōu)榉蔷?，并且此時(shí)，相變材料層仍具有低電阻。當(dāng)持續(xù)地施加復(fù)位電流并到達(dá)第二時(shí)刻T2時(shí)，相變材料層具有接近于復(fù)位狀態(tài)的電阻。如果一直施加復(fù)位電流直到第三時(shí)刻T3，則相變材料層具有足以處在復(fù)位狀態(tài)的電阻。S卩，可以將第一時(shí)刻Tl與第二時(shí)刻T2之間的時(shí)間間隔視為相變材料層的非晶化加速的時(shí)間段，而可以將第二時(shí)刻T2與第三時(shí)刻T3之間的時(shí)間間隔視為將相變材料層設(shè)置為非晶態(tài)的時(shí)間段(即，實(shí)際的編程時(shí)間段)。這里，根據(jù)示例性的實(shí)施例，通過在第一時(shí)刻Tl與第二時(shí)刻T2之間施加足夠時(shí)間的小電流來預(yù)先加熱相變材料層，以加速相變材料層的非晶化，并且通過從第二時(shí)刻T2到第三時(shí)刻T3短時(shí)間地施加大電流來將相變材料層復(fù)位為非晶態(tài)，這里，相變材料層的電阻響應(yīng)于復(fù)位電流而變化。這里，用于預(yù)先加熱相變材料層的時(shí)間間隔被稱作預(yù)加熱時(shí)間段，而用于將相變材料層復(fù)位為非晶態(tài)的時(shí)間間隔被稱作編程時(shí)間段。另外，在預(yù)加熱時(shí)間段，可以施加具有固定電平的電流，或者可以施加在所述時(shí)間段期間具有至少一次階躍上升的電流。雖然在預(yù)加熱時(shí)間段內(nèi)施加的電流類型之間具有這樣的不同，但是根據(jù)示例性實(shí)施例的復(fù)位電流通常可以包括在預(yù)加熱時(shí)間段施加的脈沖和在編程時(shí)間段施加的脈沖，其中，復(fù)位電流被稱作階躍脈沖。以下將更加詳細(xì)地本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金秀吉，
申請(專利權(quán))人：海力士半導(dǎo)體有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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