[發明專利]一種具有配置電路的相變存儲器芯片

有效

• 申請號: 201210254293.7
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102750980A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 蔡道林;陳后鵬;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56;G11C13/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及一種存儲器芯片，特別是涉及一種具有配置電路的相變存儲器芯片，屬于存儲器集成電路領域。

背景技術

相變存儲器單元是基于20世紀60年代末70年代初提出的相變薄膜可以應用于相變存儲介質的構想建立起來的，是一種價格便宜、性能穩定的存儲器件。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與多晶態之間發生可逆相變，通過分辨非晶態時的高阻與多晶態時的低阻實現信息的寫入、擦除和讀出操作。

相變存儲器由于具有高速讀取、高可擦寫次數、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強震動和抗輻射等優點，被國際半導體工業協會認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品和最先成為商用產品的器件。

相變存儲器的讀、寫、以及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：擦操作（RESET），當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，再經過快速冷卻從而實現相變材料多晶態到非晶態的轉換，即“1”態到“0”態的轉換；寫操作（SET），當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、結晶溫度之上后，并保持一段時間促使晶核生長，從而實現非晶態到多晶態的轉換，即“0”態到“1”態的轉換；讀操作，當加一個對相變材料的狀態不會產生影響的很弱的脈沖信號后，通過測量器件單元的電阻值來讀取它的狀態。

相變存儲器作為一項新技術，存儲機理須進一步清晰，納米尺度存儲單元的制備工藝還需解決許多關鍵問題，在商用化最初階段，相變存儲器單片wafer內存儲單元的個體性能差異以及wafer間的工藝偏差將不能忽略，因此在相變存儲器芯片的外圍電路中加入配置電路，在芯片上電時，配置電路將對存儲單元進行檢測和評估，根據評估結果自動對驅動電路等相關電路進行優化配置，以實現批量生產時芯片級一致性與高可靠性。

鑒于此，如何設計相變存儲器的配置電路，實現準確的存儲單元性能評估，以及提高芯片級一致性與高可靠性是目前亟待解決的關鍵問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有配置電路的相變存儲器芯片，用于解決現有技術中相變存儲器芯片的一致性和可靠性差的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種具有配置電路的相變存儲器芯片，至少包括：存儲陣列、行譯碼電路單元、列譯碼器單元、列選擇器單元、地址緩沖鎖存單元、數據緩沖鎖存單元、以及邏輯控制單元，所述相變存儲器芯片還進一步包括：

驅動電路單元，其第一輸入端連接所述數據緩沖鎖存單元的輸出端，用于接收數據信號；其第二輸入端連接所述配置電路單元的輸出端，用于接收配置信號；其第三輸入端連接所述邏輯控制單元的輸出端，用于接收邏輯控制命令；其輸出端連接所述列選擇器單元的輸入端，用于將接收到的數據信號依據控制指令并通過所述列選擇器單元向所述存儲陣列提供驅動電流脈沖；

敏感放大器單元，其第一輸入端連接所述配置電路單元的輸出端，用于接收配置信號；其第二輸入端連接所述邏輯控制單元的輸出端，用于接收邏輯控制命令；其第三輸入端連接所述列選擇器單元的輸出端，在讀操作時用于接收所述列選擇器單元所選擇的所述存儲陣列中需要讀出的數據信號；其輸出端連接所述數據緩沖鎖存單元的輸入端，在讀操作時依據邏輯控制指令放大其接收到的數據信號，并將放大后的數據信號輸出至數據緩沖鎖存單元；

配置電路單元，其輸入端連接所述配置總線，用于接收從配置總線傳送的配置信號；其第一輸出端連接所述驅動電路單元的第二輸入端，用于依據接收到的配置信號對所述驅動電路單元進行配置，使所述驅動電路單元產生的驅動電流脈沖具有預定的脈寬和脈高，以該配置后的電流脈沖對所述存儲陣列操作時其存儲單元的高阻和低阻具有一致性；其第二輸出端連接所述敏感放大器單元的第一輸入端，用于設定和調節該敏感放大器單元參考電壓值。