[發(fā)明專利]寫入驅(qū)動(dòng)器、使用它的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置和編程方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010586680.1
• 申請(qǐng)日: 2010-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN102385922A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金秀吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海力士半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): G11C16/06
• 分類號(hào): G11C16/06;G11C16/10;G11C16/02
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 郭放;黃啟行

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本發(fā)明要求2010年9月3日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?0-2010-0086667的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用合并在本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及寫入驅(qū)動(dòng)器、使用所述寫入驅(qū)動(dòng)器的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，和編程方法。

背景技術(shù)

作為一種非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)通過對(duì)存儲(chǔ)器件施加電流來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。由于PCRAM在速度和允許的重寫次數(shù)方面能夠提供比DRAM更好的性能，因此吸引了人們的關(guān)注。

圖1是現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器件的剖面圖。

參見圖1，相變存儲(chǔ)器件可以包括：形成有諸如開關(guān)器件或類似器件(未示出)的底部結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底10；形成在半導(dǎo)體襯底10上的下電極12；形成在下電極12上的相變材料層14；以及形成在相變材料層14上的上電極16。

要在高于熔點(diǎn)的溫度下加熱相變材料層，以使相變存儲(chǔ)單元處于復(fù)位狀態(tài)(例如，非晶態(tài))。此時(shí)，如圖2所示，將簡(jiǎn)單方波的復(fù)位電流施加約幾百ns的時(shí)間。

更具體而言，將大電流持續(xù)地施加一段長(zhǎng)的時(shí)間，以將存儲(chǔ)單元復(fù)位為復(fù)位狀態(tài)。在此，在待編程的單元處所產(chǎn)生的熱可能會(huì)傳遞至相鄰的存儲(chǔ)單元。此時(shí)，所傳遞的熱可能導(dǎo)致相鄰的單元中出現(xiàn)干擾而使其狀態(tài)改變。

圖3是說明在相變存儲(chǔ)器件的復(fù)位過程中的這種干擾的圖。

將具有圖2所示的輪廓的復(fù)位電流施加到左側(cè)的下電極上的相變材料層14，以使相變材料層14處于非晶態(tài)。附圖標(biāo)記141表示在施加復(fù)位電流之后具有非晶態(tài)的區(qū)域。

然而，當(dāng)施加復(fù)位電流以對(duì)左側(cè)的單元編程時(shí)，伴隨的熱也可能會(huì)傳遞到右側(cè)的下電極上的相變材料層14。如果右側(cè)的單元處于復(fù)位狀態(tài)，則傳遞的熱可能導(dǎo)致右側(cè)的單元的非晶區(qū)域143意外地變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。

由于這些特征的緣故，現(xiàn)已考慮了一種限制復(fù)位電流并縮短復(fù)位電流施加時(shí)間的方法。

圖4是說明在減少了復(fù)位脈沖施加時(shí)間的情況下相變存儲(chǔ)器件的操作特性的圖。

在將復(fù)位脈沖施加了范圍約在10至30ns這樣短的時(shí)間段以便防止導(dǎo)致存儲(chǔ)器件狀態(tài)的意外改變的干擾的情況下，可以使對(duì)相鄰的單元的任何干擾減少/最小化。然而，相變材料層可能沒有被加熱足夠的時(shí)間，因此較小的非晶區(qū)域145和147可能導(dǎo)致較小的復(fù)位電阻。在此，復(fù)位電阻的降低導(dǎo)致針對(duì)每個(gè)單元的復(fù)位余量降低，其中，在單元處所產(chǎn)生的低熱量可能導(dǎo)致儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)容易丟失，并因此降低半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的操作可靠性。

圖5是說明復(fù)位脈沖施加時(shí)間與復(fù)位電阻之間的關(guān)系的圖。

如圖5所示，隨著復(fù)位脈沖施加時(shí)間變短，復(fù)位電阻變小。這里，需要將相變材料層加熱足夠的時(shí)間，以足以使對(duì)象相變存儲(chǔ)單元進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)而同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致相鄰的單元的狀態(tài)出現(xiàn)意外的劣化。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種寫入驅(qū)動(dòng)器包括復(fù)位控制單元，所述復(fù)位控制單元被配置為響應(yīng)于復(fù)位編程命令而以第一時(shí)間段向存儲(chǔ)單元陣列輸出第一電流脈沖，并隨后以第二時(shí)間段向存儲(chǔ)單元陣列輸出電流電平比第一電流脈的電流電平高的第二電流脈沖。

根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種用于通過施加電流而將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元中的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置包括：命令控制單元，所述命令控制單元被配置為通過輸入編程命令和數(shù)據(jù)來輸出設(shè)置編程命令和復(fù)位編程命令；寫入驅(qū)動(dòng)器，所述寫入驅(qū)動(dòng)器被配置為響應(yīng)于設(shè)置編程命令來產(chǎn)生用于設(shè)置編程的設(shè)置脈沖，以及響應(yīng)于復(fù)位編程命令以第一時(shí)間段輸出第一電流脈沖作為復(fù)位脈沖，并隨后以第二時(shí)間段輸出電流電平比第一電流脈沖的電流電平高的第二電流脈沖作為復(fù)位脈沖；以及存儲(chǔ)單元陣列，所述存儲(chǔ)單元陣列被配置為響應(yīng)于從寫入驅(qū)動(dòng)器輸出的設(shè)置脈沖或復(fù)位脈沖來儲(chǔ)存所述數(shù)據(jù)。

根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，一種通過施加電流來將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元中的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的編程方法包括以下步驟：響應(yīng)于復(fù)位編程命令以第一時(shí)間段向所述存儲(chǔ)單元輸出第一電流脈沖，并且響應(yīng)于復(fù)位編程命令，在第一段時(shí)間之后以第二時(shí)間段向所述存儲(chǔ)單元輸出電流電平比第一電流脈沖的電流電平高的第二電流脈沖。

下面在標(biāo)題為“具體實(shí)施方式”的部分描述這些和其他特征、方面和實(shí)施例。

附圖說明

從結(jié)合附圖而進(jìn)行的以下詳細(xì)描述中，將會(huì)更加清楚地理解本發(fā)明主題的上述和其他方面、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1是現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器件的剖面圖；

圖2是說明在現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器件中的復(fù)位脈沖的輪廓的圖；