具有交替選擇的相變存儲(chǔ)陣列塊制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種相變存儲(chǔ)器。該相變存儲(chǔ)器具有多個(gè)塊單元。所述塊單元交替地被選擇。交替的塊單元選擇抑制了子字線和通過子字線驅(qū)動(dòng)器晶體管連接的地線上的峰值電流地彈跳。交替的位線選擇避免了所選塊單元中的鄰近單元熱干擾。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)總體上涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。更具體地，本專利技術(shù)涉及相變存儲(chǔ)器。
技術(shù)介紹
至少ー種類型的相變存儲(chǔ)器件——PRAM (相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)——使用非晶態(tài)表示邏輯“I”并使用晶態(tài)表示邏輯“O”。在PRAM器件中，晶態(tài)被稱為“置位狀態(tài)”，并且非晶態(tài)被稱為“復(fù)位狀態(tài)”。因此，PRAM中的存儲(chǔ)單元通過將該存儲(chǔ)單元中的相變材料設(shè)置成晶態(tài)來存儲(chǔ)邏輯“0”，而且該存儲(chǔ)單元通過將相變材料設(shè)置成非晶態(tài)來存儲(chǔ)邏輯“ I ”。通過將相變材料加熱到高于預(yù)定熔融溫度的第一溫度并之后快速冷卻該相變材料而將PRAM中的相變材料轉(zhuǎn)換成非晶態(tài)。通過將相變材料加熱到比熔融溫度低但高于結(jié)晶溫度的第二溫度并保持一定的時(shí)間而將該相變材料轉(zhuǎn)換到晶態(tài)。因此，通過使用上面描述的加熱和冷卻使PRAM的存儲(chǔ)單元中的相變材料在非晶態(tài)與晶態(tài)之間轉(zhuǎn)換，能夠?qū)?shù)據(jù)編程到PRAM中的存儲(chǔ)單元中。PRAM中的相變材料典型地包括含有鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)的化合物，即“GST”化合物。GST化合物非常適用于PRAM，因?yàn)槠淠軌蛲ㄟ^加熱和冷卻而在非晶態(tài)與晶態(tài)之間快速轉(zhuǎn)換。除了 GST化合物之外，或者作為GST化合物的替代，各種其他的化合物也能夠用于相變材料。其他化合物的示例包括但不局限于ニ元素化合物(諸如GaSb、InSb, InSe,Sb2Te3 和 GeTe )、三元素化合物(諸如 GeSbTe、GaSeTe、InSbTe、SnSb2Te4 和 InSbGe)或者四元素化合物(諸如 AglnSbTe、(GeSn) SbTe、GeSb (SeTe)和 Te81Gel5Sb2S2)。 PRAM中的存儲(chǔ)單元稱為“相變存儲(chǔ)単元”。相變存儲(chǔ)単元典型地包括頂電極、相變材料層、底電極觸點(diǎn)、底電極和存取晶體管。通過測量相變材料層的電阻來對(duì)相變存儲(chǔ)單元執(zhí)行讀操作，以及通過如上所述那樣對(duì)相變材料層進(jìn)行加熱和冷卻來對(duì)相變存儲(chǔ)單元執(zhí)行編程操作。相變存儲(chǔ)器件典型地包括存儲(chǔ)單元陣列、寫入驅(qū)動(dòng)電路和列選擇電路。存儲(chǔ)單元陣列具有多個(gè)塊單元(block unit)和多個(gè)字線驅(qū)動(dòng)器。多個(gè)塊單元中的每個(gè)塊單元連接在所述多個(gè)字線驅(qū)動(dòng)器中的一對(duì)鄰近字線驅(qū)動(dòng)器之間，并包括多個(gè)存儲(chǔ)塊。寫入驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)寫入驅(qū)動(dòng)單元。每個(gè)寫入驅(qū)動(dòng)單元包括適用于向多個(gè)塊單元中的相應(yīng)塊單元提供各自的編程電流的多個(gè)寫入驅(qū)動(dòng)器。列選擇電路連接在存儲(chǔ)單元陣列與寫入驅(qū)動(dòng)電路之間，并適用于響應(yīng)于列選擇信號(hào)來選擇多個(gè)存儲(chǔ)塊中的至少ー個(gè)存儲(chǔ)塊，以向多個(gè)存儲(chǔ)塊中的至少ー個(gè)存儲(chǔ)塊提供相應(yīng)的編程電流。圖IA描繪了采用MOS晶體管的示例性相變存儲(chǔ)單元。參照?qǐng)D1A，存儲(chǔ)單元10包括相變電阻元件11 (也標(biāo)記為“GST”)，該相變電阻元件包括GST化合物和N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管12 (也標(biāo)記為“NT”)。相變電阻元件11連接在位線B/L與NMOS晶體管12之間。NMOS晶體管12連接在相變電阻元件11與地之間。另外，NMOS晶體管12具有連接到字線W/L的柵極。響應(yīng)于被施加到字線W/L的字線電壓，NMOS晶體管12導(dǎo)通。當(dāng)NMOS晶體管12導(dǎo)通時(shí)，相變電阻元件11通過位線B/L接收電流。在圖IA所示的特定示例中，相變電阻元件11連接在位線B/L與N MOS晶體管12之間，相變電阻元件11能夠替代地被連接在NMOS晶體管12與地之間。圖IB描繪了示例性的ニ極管型相變存儲(chǔ)単元。參照?qǐng)D1B，存儲(chǔ)單元20包括連接到位線B/L的相變電阻元件21 (也標(biāo)記為“GST”)和連接在相變電阻元件21與字線W/L之間的ニ極管22 (也標(biāo)記為“D”)。相變存儲(chǔ)単元20通過選擇字線W/L和位線B/L被訪問。為了使相變存儲(chǔ)単元20能夠恰當(dāng)?shù)毓ぷ?，?dāng)字線W/L被選擇吋，字線W/L必須具有比位線B/L更低的電壓電平(這是正向偏置情況)，從而電流能夠流過相變電阻元件21。如果字線W/L具有比位線B/L高的電壓，則ニ極管22被反向偏置而且沒有電流流過相變電阻元件21。為了確保字線W/L具有比位線B/L更低的電壓電平，當(dāng)被選擇吋，字線W/L通常連接到地。在圖IA和IB中，相變電阻元件11和21能夠可替換地被廣泛地稱為“存儲(chǔ)元件”，并且NMOS晶體管12和ニ極管22能夠可替換地被廣泛地稱為“選擇元件”。相變存儲(chǔ)単元10和20的操作在下面結(jié)合圖2進(jìn)行描述。特別地，圖2是示出了在存儲(chǔ)單元10和20的編程操作期間相變電阻元件11和21的溫度特性的圖示。在圖2中，參考標(biāo)號(hào)“I”表示在向非晶態(tài)轉(zhuǎn)換期間相變電阻元件11和21的溫度特性，以及參考標(biāo)號(hào)“2”表示在向晶態(tài)轉(zhuǎn)換期間相變電阻元件11和21的溫度特性。在向非晶態(tài)轉(zhuǎn)換期間，電流被施加到相變電阻元件11和21中的GST化合物并持續(xù)Tl時(shí)間，以增加GST化合物的溫度使其高于熔融溫度Tm。在持續(xù)時(shí)間Tl之后，GST化合物的溫度快速下降或“被急速冷卻”，從而GST化合物呈現(xiàn)非晶態(tài)。另ー方面，在向晶態(tài)轉(zhuǎn)換期間，電流被施加到相變電阻元件11和21中的GST化合物并持續(xù)T2間隔(Τ2ΧΓ1)，以增加GST化合物的溫度使其高于結(jié)晶溫度Tx。在時(shí)間段Τ2之后，GST化合物被緩慢冷卻至低于結(jié)晶溫度，使得其呈現(xiàn)晶態(tài)。在所示的示例中，tl是溫度從高向低改變的中間點(diǎn)。Tl可以是例如大約50ns，以及T2可以是大約200ns，但是這些可以依賴于PCM單元實(shí)現(xiàn)而改變。相變存儲(chǔ)器件典型地包括被布置在存儲(chǔ)單元陣列中的多個(gè)相變存儲(chǔ)單元。在存儲(chǔ)單元陣列中，每個(gè)存儲(chǔ)單元典型地連接到相應(yīng)的位線和相應(yīng)的字線。例如，存儲(chǔ)單元陣列可以包括以列布置的位線和以行布置的字線，其中相變存儲(chǔ)単元位于列和行之間的每個(gè)交叉點(diǎn)附近。典型地，通過施加適當(dāng)?shù)碾妷弘娖街撂囟ㄗ志€來選擇連接到該特定字線的一行相變存儲(chǔ)単元。例如，為了選擇類似于圖IA中所示的相變存儲(chǔ)単元10的一行相變存儲(chǔ)単元，將相對(duì)高的電壓電平施加到相應(yīng)的字線W/L以導(dǎo)通NMOS晶體管12。可替換地，為了選擇類似于圖IB中所示的相變存儲(chǔ)単元20的一行相變存儲(chǔ)単元，將相對(duì)低的電壓電平施加到相應(yīng)的字線W/L從而電流能夠流過ニ極管22。圖3示出了用于所有IO操作的ー個(gè)單元陣列選擇。如圖3所示，在編程電流被同時(shí)施加到與一個(gè)字線連接的多個(gè)存儲(chǔ)單元的情況中，該字線的電壓電平會(huì)因該字線中的寄生電阻而不期望地増加。隨著該字線的電壓電平増加，這多個(gè)存儲(chǔ)單元的編程特性會(huì)惡化。例如，在具有圖IB的ニ極管的ニ極管型相變存儲(chǔ)單元中，如果字線W/L的電壓電平不期望地増加，則ニ極管22可能不會(huì)完全導(dǎo)通。圖4是示出了試圖解決字線電壓電平増加問題的設(shè)計(jì)的框圖。圖4示出了存儲(chǔ)單元陣列110、列選擇電路130和寫入驅(qū)動(dòng)電路140。第一塊單元111至第四塊單元114中的每個(gè)塊単元包括四個(gè)存儲(chǔ)塊(未示出)。每個(gè)存儲(chǔ)塊包括多個(gè)相變存儲(chǔ)單元。主字線(MWL)通過子字線驅(qū)動(dòng)器(SWD)WD1、WD2、WD3、WD4、WD5連接到塊單元111至114。SffD的使用可以避免字線電壓不期望地増加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
提供了包括以下三個(gè)特征的實(shí)施方式a)分區(qū)的IO ;b)交替的子塊選擇；以及(3)交替的位線。更一般地，在一些實(shí)施方式中，提供包括下述中的其中一者的PCM (相變存儲(chǔ)器)配置 i)分區(qū)的 10;ii)交替的子塊選擇；iii)交替的位線；iv)分區(qū)的IO和交替的子塊選擇本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：潘弘柏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：莫塞德技術(shù)公司，
類型：
國別省市：