[發(fā)明專利]能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)及形成的相變存儲器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010289950.2
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN101958148A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡道林;宋志棠;陳后鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種相變存儲器，特別涉及一種由能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)形成的相變存儲器。

背景技術(shù)

相變存儲器單元是基于20世紀(jì)60年代末70年代初提出的相變薄膜可以應(yīng)用于相變存儲介質(zhì)的構(gòu)想建立起來的，是一種價格便宜、性能穩(wěn)定的存儲器件。相變存儲器單元可以做在硅晶片襯底上，其關(guān)鍵材料是可記錄的相變薄膜、加熱電極材料、絕熱材料和引出電極材，其研究熱點也就圍繞器件工藝展開。器件的物理機制研究包括如何減小器件材料等。相變存儲器單元的基本原理是用電脈沖信號作用于器件單元上，使相變材料在非晶態(tài)與多晶態(tài)之間發(fā)生可逆相變，通過分辨非晶態(tài)時的高阻與多晶態(tài)時的低阻實現(xiàn)信息的寫入、擦除和讀出操作。

相變存儲器單元由于具有高速讀取、高可擦寫次數(shù)、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強震動和抗輻射等優(yōu)點，被國際半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會認(rèn)為最有可能取代目前的閃存存儲器而成為未來存儲器主流產(chǎn)品的器件和最先成為商用產(chǎn)品的器件。

相變存儲器單元的讀、寫、擦操作就是在器件單元上施加不同寬度和高度的電壓或電流脈沖信號；對于擦操作(RESET)，是施加一個短且強的脈沖信號使器件單元中的相變材料溫度升高到熔化溫度以上后，再經(jīng)過快速冷卻從而實現(xiàn)相變材料多晶態(tài)到非晶態(tài)的轉(zhuǎn)換，即“1”態(tài)到“0”態(tài)的轉(zhuǎn)換；對于寫操作(SET)，則是施加一個長且中等強度的脈沖信號使相變材料溫度升到熔化溫度之下、結(jié)晶溫度之上后，并保持一段時間促使晶核生長，從而實現(xiàn)非晶態(tài)到多晶態(tài)的轉(zhuǎn)換，即“0”態(tài)到“1”態(tài)的轉(zhuǎn)換；對于讀操作，則是施加一個對相變材料的狀態(tài)不會產(chǎn)生影響的很弱的脈沖信號，通過測量器件單元的電阻值來讀取它的狀態(tài)。

相變存儲器的存儲單元結(jié)構(gòu)包括1T1R、1D1R等。圖1所示為1T1R相變存儲單元結(jié)構(gòu)。圖2為1T1R單元的等效電路。當(dāng)對選中單元進(jìn)行讀寫操作時，位線BL的電平會升到一定的電壓V_BL，其值會根據(jù)讀寫的數(shù)據(jù)的不同而不同，從而對存儲單元完成不同的操作。再請參見2，當(dāng)處于同一位線上的各存儲單元中有些被選中而有些未被選中時，雖然位線V_BL電平上升，但對于未被選中的存儲單元，理想情況是該未被選中的存儲單元和選通管的連接點D的電平也應(yīng)該為V_BL。然而，實際上，由于連接點D與地之間存在PN結(jié)漏電流、以及選通管存在漏電流，會導(dǎo)致連接點D的電壓逐漸下降。另外，連接點D與地之間還存在寄生電容C_DG，當(dāng)V_BL電平上升也會產(chǎn)生分壓。由于漏電流和寄生電容的分壓的共同作用，會使得該未選中的相變電阻上產(chǎn)生一個電壓。由于相變電阻對電流或電壓很敏感，這個電壓對該未選中的存儲單元的干擾會引起相變電阻阻值的變化，長期下去會使得相變電阻發(fā)生相變，從而導(dǎo)致存儲的數(shù)據(jù)出錯。

因此，如何解決上述問題，實已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種能消除干擾的相變存儲器。

為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)，其包括：相變材料形成的相變電阻；并聯(lián)在所述相變電阻兩端的受控開關(guān)管；與所述相變電阻一端連接的選通管，其中，所述選通管和所述受控開關(guān)管在任意時刻工作在相反的狀態(tài)，即一者處于導(dǎo)通狀態(tài)時，另一者就處于截止?fàn)顟B(tài)。

本發(fā)明提供的能消除干擾的相變存儲器包括：多條位線和字線；多條控制信號線；以及多個上述能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的陣列，其中，各相變存儲器單元結(jié)構(gòu)中的相變電阻的另一端分別連接一位線，各相變存儲器單元結(jié)構(gòu)中的選通管分別連接一字線以便由字線信號控制開閉，各相變存儲器單元結(jié)構(gòu)中的受控開關(guān)管分別連接一控制線以便由控制線信號控制開閉。

較佳的，當(dāng)所述選通管和所述受控開關(guān)管為相同類型的晶體管(例如都是NMOS管)時，兩者各自接入的用于控制開閉的控制信號互為反信號。

此外，所述選通管可以是二極管等。

綜上所述，本發(fā)明的能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)和由此形成的相變存儲器通過在相變電阻上并聯(lián)受控開關(guān)管，當(dāng)位線信號升高時，使受控開關(guān)管導(dǎo)通，從而使相變電阻兩端的電壓相等，以此達(dá)到消除干擾的目的。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有1T1R型相變存儲單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有1T1R型相變存儲單元結(jié)構(gòu)等效電路示意圖。

圖3為本發(fā)明的能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的能消除干擾的相變存儲器單元結(jié)構(gòu)所形成的相變存儲器結(jié)構(gòu)示意圖。