[發明專利]可編程導體隨機存取存儲器以及向其中寫入的方法

無效

• 申請號: 200910165584.7
• 申請日: 2002-12-16
• 公開（公告）號: CN101615426A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: G·哈斯
• 申請（專利權）人: 微米技術有限公司
• 主分類號: G11C13/02
• 分類號: G11C13/02;G11C7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 柯廣華;李家麟

本申請是申請日為2002年12月16日、申請號為02828147.0、 發明名稱為“可編程導體隨機存取存儲器以及向其中寫入的方法”的 申請的分案申請。

發明背景

1.發明領域：

本發明涉及集成存儲電路。更具體來講，它涉及用于把數據寫入 可編程導體隨機存取存儲器(PCRAM)單元的方法。

2.先有技術的說明：

DRAM集成電路陣列已經存在了三十年以上，通過半導體制造 技術和電路設計技術的進步，已經實現了它們在存儲容量上的顯著增 加。這兩種技術的極大進步也實現了越來越高的集成度，這允許顯著 減小存儲陣列尺寸和成本，以及增加加工產量。

作為基本元件，DRAM存儲單元通常包括存取晶體管(開關)和電 容器，用于存儲電荷形式的二進制數據比特。一種極性的電荷通常存 儲在電容器中以表示邏輯“高”(例如二進制“1”)，而相反極性的 存儲電荷表示邏輯“低”(例如二進制“0”)。DRAM的基本缺陷在 于，電容器中的電荷最終會泄漏，必須采取預防措施來“刷新”電容 器電荷，否則存儲單元所存儲的數據比特會丟失。

另一方面，作為基本元件，傳統SRAM的存儲單元包括一個或 多個存取晶體管以及經過互連而用作雙穩鎖存器的兩個或兩個以上 集成電路器件形式的存儲元件。這種雙穩鎖存器的一個實例是一對交 叉耦合反相器。雙穩鎖存器不需要象DRAM存儲單元那樣被“刷新”， 只要它們持續接收電源電壓，便會長時期可靠地存儲數據比特。但是， 這種存儲單元需要更大量的晶體管，從而要求比簡單DRAM單元更 多的硅資源，而且比DRAM單元汲取更多功率。

繼續嘗試識別能夠存儲數據狀態且不需要大量刷新的其它形式 的存儲元件。最近的研究集中于可經過編程以呈現高或低穩定歐姆狀 態的電阻材料。這種材料的可編程電阻元件可編程(設置)為高阻態以 存儲例如二進制“1”數據比特，或者可編程為低阻態以存儲二進制

“0”數據比特。然后，通過檢測提供由存取器件經由電阻存儲元件 切換的電流的讀出電壓的幅度，從而指明先前已經被編程到的穩定阻 態，可取回所存儲的數據比特。

一種特別有前景的可編程雙穩電阻材料稱為可編程金屬化材料， 又稱作可編程導體材料。由這種材料組成的存儲元件具有穩定靜止高 阻態，但可通過在存儲元件上施加適當電壓而編程為穩定低阻態。施 加到存儲元件上的適當幅度的反向電壓可恢復高阻態。通過在可編程 導體材料的表面上或穿過該表面生長導電枝晶來產生低阻態。可編程 導體存儲元件是非易失性的，因為低阻態不需要被刷新，或者如果需 要刷新，則要經過較長時期，例如數天或數星期。

一種示范可編程導體材料包括具有擴散在其中的金屬離子的硫 屬玻璃材料。具體實例是擴散有銀(Ag)離子的鍺:硒(Ge_xSe_1-x)。把銀離 子擴散到鍺:硒材料中的一種方法是首先蒸發鍺:硒玻璃，然后例如通 過濺射、物理汽相淀積或本領域已知的其它技術，在玻璃上淀積薄的 銀層。銀層最好是用小于600納米的波長的電磁能量來照射，使得能 量透過銀并傳送到銀/玻璃分界面，從而破壞硫屬材料的硫屬鍵。因 此，Ge:Se玻璃摻雜了銀。在硫屬玻璃上間隔的位置設置電極，以便 提供用于寫入和讀取存儲元件的電壓。

目前，用于把數據寫入可編程導體存儲元件的電路正在開發中。 與從高阻態到低阻態寫入可編程導體存儲元件相關的一個問題在于， 驅動器用來以高電流提供寫入電壓，一旦存儲元件轉換到低阻態，則 驅動器仍然提供高電流。這導致功率浪費。

發明概述

本發明提供一種改進的寫入電路和方法，用于寫入可編程導體隨 機存取存儲器(PCRAM)單元，它減少了浪費的功率。這通過利用貯存 在位線的寄生電容中的能量提供用于可編程導體存儲元件的寫入電 壓來實現。第一預定電壓被施加到可編程導體存儲元件的第一端子， 位線被充電至第二預定電壓。存取晶體管把預充電位線耦合到存儲元 件的第二端子，以及第一和第二電壓的幅度和極性使存儲元件被寫為 預期阻態。如果第一預定電壓保持恒定，則把存儲元件寫到表示二進 制值的特定電阻可通過把兩個不同的電壓用于第二電壓來控制。由于 沒有提供電流的驅動器用來寫入存儲元件，因此減少了浪費的電流。

附圖簡介