[發明專利]相變存儲器件、使用其的存儲系統和讀取存儲器件的方法

有效

• 申請號: 200810094944.4
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101354915A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 鄭椙旭;鄭基泰;金亨俊;高昇必
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G11C16/02
• 分類號: G11C16/02;G11C11/56;G11C16/06;G11C16/34
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 黃啟行;穆德駿

相關申請?

本申請要求2007年4月30日提交的韓國專利申請第2007-42046號的優先權，其內容通過引用被整體包含在此。?

本申請涉及由Chang-Wook?Jeong等人在同一日期提交的，題目為“具有受控的電阻漂移參數的多級單元相變存儲器件、使用此器件的存儲系統和讀取存儲器件的方法”，的美國序列號(我們的卷號SAM-1116)，其為本申請人所共同擁有，其內容通過引用被包含在此。?

本申請涉及由Chang-Wook?Jeong等人在同一日期被提交的，題目為“具有編程后操作電阻漂移飽和的多級單元相變存儲器件、使用此存儲器件的存儲系統和讀取存儲器件的方法”，的美國序列號(我們的SAM-1117)，其為本申請人所共同擁有，其內容通過引用被包含在此。?

背景技術

在此所述的相變存儲器或者相變隨機存取存儲器(PRAM)在本領域中也被稱為奧弗辛斯基電效應統一存儲器(Ovonics?UnifiedMemory?OUM)。所述OUM單元基于一定體積的硫族化物合金，其在被加熱和冷卻后采用兩種穩定的、但是可編程的相之一：結晶的或者無定形的。第一相、即結晶相的電阻較低，并且第二相、即無定形相的電阻較高。將單元的狀態編程為邏輯1或者0依賴于可編程體積(programmable?volume)的相，并且通過測量其電阻而被確定。所述結晶或者導電狀態通稱為“置位”或者“0”狀態；所述無定形或者電阻不導電狀態通稱為“復位”或者“1”狀態。?

為了使得所述可編程體積無定形，其被電阻加熱器加熱到其熔點之上。為了使得可編程體積結晶，其被加熱到剛好低于其熔點諸如50納秒的短時間段，以便原子在它們的結晶位置排齊。當加熱器被關閉時，所述體積迅速地冷卻到穩定的無定形或者穩定的結晶狀態。以這種方式，通過將單元編程為結晶或者無定形狀態，可以向所述單元寫入數據。通過測量被編程的單元的電阻的靈敏放大器來執行被編程的單元的讀取。?

相變存儲器的關鍵是硫族化物材料。所述器件歷史上包括鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)合金，其被通稱為GST合金。所述材料特別有益于包含在存儲器中，因為其當被加熱和冷卻時能夠在穩定的無定形和結晶相之間迅速轉換。?

包含硫族化物材料的存儲單元通常包括所述硫族化物材料的上電極、圖案化的層或者體積以及作為電阻加熱元件的下電極。圖1是圖解了使用可編程硫族化物材料的存儲單元10的示意圖。所述單元10包括形成在可編程相變硫族化物材料14上的導電上電極12。形成在可編程材料14之下導電下電極接觸(BEC)16。下電極接觸(BEC)由諸如TiAlN、TiN等的較高電阻材料形成，以便其作為電阻加熱器而工作，當電流流過BEC時產生熱量。存取晶體管20(參見圖2A和2B)連接到下電極接觸16，用于控制通過單元10的電流。存取晶體管20的柵極通常連接到包含單元10的存儲器件的字線WL。?

圖2A和2B是圖解了在所述兩種編程狀態的每個中的單元10的示意圖。在圖2A中，單元10被示出在導電的置位或者“0”狀態中。在這種狀態中，與BEC接觸的可編程材料14的某部分處于結晶狀態中。在圖2B中，單元10被示出處于電阻復位或者“1”狀態中。在這種狀態中，與BEC接觸的可編程材料14的某部分在無定形狀態中。?

圖3是示意地圖解了單元10的電子配置的示意圖。字線WL在存取晶體管20的柵極控制通過單元10的電流。流過單元10的結果的電流I_CELL和連接到單元10的上電極12的位線BL的激活用于在寫入或者編程操作期間編程單元10的狀態，并且用作用于在讀取或者感測操作期間讀取單元10的狀態的參數。?

圖4是圖解了存儲單元的編程的時序圖，所述存儲單元包括可編程的硫族化物材料的體積，諸如結合圖1-3圖解和描述的類型。圖4的時序圖是相對于時間的溫度圖，其圖解了在傳統設備中使用的熱的編程脈沖，所述傳統設備用于將所述材料編程為置位(結晶)狀態和復位(非定形)狀態。被標注為22的曲線圖解了用于復位脈沖的時間溫度關系，所述復位脈沖即用于將所述材料編程到復位(無定形)狀態的溫度脈沖；被標注為24的曲線圖解了用于置位脈沖的時間溫度關系，所述置位脈沖即用于將所述材料編程到置位(結晶)狀態的溫度脈沖。?