[發(fā)明專利]用以更新可編程電阻存儲器的方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810095424.5
• 申請日: 2008-04-23
• 公開（公告）號: CN101295539A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳介方;陳逸舟
• 申請（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于使用了可編程電阻材料(例如相變化存儲材料)高密度存儲裝置，以及操作此等裝置的方法。

背景技術(shù)

相變化存儲材料是廣泛地用于讀寫光盤中。這些材料包括有至少兩種固態(tài)相，包括如為非晶態(tài)的固態(tài)相，以及為結(jié)晶態(tài)的固態(tài)相。激光脈沖是用于讀寫光盤片中，以在二種固態(tài)相中切換，并讀取此種材料于相變化之后的光學性質(zhì)。

如硫?qū)倩锛邦愃撇牧系拇说认嘧兓鎯Σ牧希赏ㄟ^施加電流而致使晶相變化。這種特性則引發(fā)使用可編程電阻材料以形成非易失性存儲器電路等興趣。

此領(lǐng)域發(fā)展的一種方向是使用微量可編程的電阻材料，尤其是使用于微小孔洞中。致力于此等微小孔洞的專利包括：于1997年11月11日公告的美國專利第5,687,112號“Multibit?Single?Cell?MemoryElement?Having?Tapered?Contact”、發(fā)明人為Ovshinky；于1998年8月4日公告的美國專利第5,789,277號“Method?of?Making?Chalogenide[sic]Memory?Device”、發(fā)明人為Zahorik等；于2000年11月21日公告的美國專利第6,150,253號“Controllable?Ovonic?Phase-ChangeSemiconductor?Memory?Device?and?Methods?of?Fabricating?the?Same”、發(fā)明人為Doan等。

美國專利申請案號2004-0026686-A1揭露了一種相變化存儲單元，其中相變化元件包括一位于一電極/介電層/電極堆棧上的側(cè)壁。通過施加電流而使相變化材料在非晶態(tài)與結(jié)晶態(tài)之間切換，進以儲存數(shù)據(jù)。從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變至結(jié)晶態(tài)一般是為一低電流步驟。從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變至非晶態(tài)(以下指稱為復位(reset))一般是為一高電流步驟。較佳是將用以導致相變化材料進行轉(zhuǎn)換(從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)換至非晶態(tài))的復位電流幅度最小化。復位所需要的復位電流幅度可以通過將存儲單元中的主動相變化材料元件的尺寸、并且減少在電極與相變化材料之間的接觸區(qū)域而降低。

因此可以研發(fā)存儲單元的制造方法與結(jié)構(gòu)，此存儲單元則使用了小量的可編程電阻材料。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的一個目的是為提供一種非易失性集成電路，其包括至少一非易失性存儲單元以及控制電路。此非易失性存儲單元包括一可編程電阻元件，其具有多個物理狀態(tài)以儲存數(shù)據(jù)。控制電路是施加多個電氣信號至非易失性存儲單元。這些電氣信號包括：(1)施加至非易失性存儲單元以儲存數(shù)據(jù)的信號；以及(2)施加至非易失性存儲單元以維持此非易失性存儲單元儲存數(shù)據(jù)能力的信號。前者(施加至至少一非易失性存儲單元以儲存數(shù)據(jù)的信號)包括一復位信號，以致使非易失性存儲單元的可編程電阻元件儲存一第一物理狀態(tài)，而一設(shè)置信號則致使非易失性存儲單元的可編程電阻材料儲存一第二物理狀態(tài)。后者(施加至非易失性存儲單元以維持其儲存數(shù)據(jù)能力的信號)包括一加熱信號以致使非易失性存儲單元的可編程電阻元件儲存此第一物理狀態(tài)，以及一冷卻信號以致使非易失性存儲單元的可編程電阻元件儲存此第二物理狀態(tài)。加熱信號是施以相較于復位信號為高的功率而施加至可編程電阻元件，而冷卻信號是以相較于設(shè)置信號為長的時間而施加至可編程電阻元件。

在一實施例中，非易失性存儲單元具有至少一千萬次的復位與設(shè)置信號循環(huán)壽命。

在另一實施例中，在當多個復位與設(shè)置信號循環(huán)發(fā)生或即將發(fā)生的一定時間區(qū)間之后，控制電路施加至少一循環(huán)的加熱信號與冷卻信號。在各個實施例中，此時間區(qū)間是由定時器、由復位與設(shè)置循環(huán)的計數(shù)、或由復位與設(shè)置信號的隨機數(shù)目循環(huán)所決定。在其它實施例中，此時間區(qū)間在非易失性存儲單元無法正確響應(yīng)至復位信號時終止或者此時間區(qū)間在非易失性存儲單元無法正確地響應(yīng)至設(shè)置信號時終止。

在進一步的實施例中，在一包括有此電路的一機構(gòu)啟動時，或者在施加任何復位與設(shè)置信號之前，控制信號是施加至少一循環(huán)的加熱信號以及冷卻信號。

在某些實施例中，加熱信號的施加致使非易失性存儲單元的可編程電阻元件成為實質(zhì)上完全非晶態(tài)。在某些實施例中，冷卻信號的施加是使得非易失性存儲單元的可編程電阻元件成為實質(zhì)上完全結(jié)晶態(tài)。

在其它實施例中，控制電路是施加至少一循環(huán)的加熱信號與冷卻信號，其中此循環(huán)包括多個加熱信號之后接著則是至少一冷卻信號，或者此循環(huán)是包括至少一加熱信號之后接著則是多個冷卻信號。